高職院校虛擬仿真教學資源建設策略研究

摘? 要 以數字化技術為支撐，結合高職相關專業教學需求，開發各類虛擬仿真教學資源，是解決實驗實訓設施不足、設備更新緩慢，解決實驗實訓安全性問題的有效手段。實現虛擬教學資源與課程教學融合，促進課程教學質量的提高，提升高職院校教育教學水平。

關鍵詞 高職院校;虛擬仿真資源;教學資源;實驗實訓

中圖分類號：G712? ? 文獻標識碼：B

文章編號：1671-489X（2018）21-0056-03

1 引言

虛擬仿真教學資源開發以現代教育思想為依據，以現代教育技術為支撐，結合相關專業教學需求，是解決實驗實訓設施不足、設備更新緩慢、實驗實訓安全性問題的有效手段。在一些專業的實驗實訓及綜合創新技能培養中，有一些是訓練條件不具備或難以完成的教學內容，如變電所高電壓設備的運行狀態巡視及倒閘作業，鐵路接觸網的安裝調試及運行維護，牽引供電系統的高電壓、大電流運行環境等真實訓練環節，學生參與程度低;還有一些訓練項目成本高、消耗大、不可逆、存在安全隱患等。利用虛擬仿真實訓系統模擬仿真實際操作，實施“真實場景與虛擬仿真相結合”的教學模式，克服相關專業崗位面臨的高空、高壓、高速等危險帶來的實訓困難，為實際操作積累經驗，提高學生的自主學習能力，為“教學做一體”提供了可實施性，也為高職院校培養高層次技術技能型人才發揮了重大作用。

2 開發虛擬仿真教學資源的基本要求

虛擬仿真教學資源須具備兩項功能

1）解決實體實驗、實訓條件不足的問題，利用虛擬技術滿足學生實驗、實訓的需求;

2）配合教學資源庫建設，提供仿真、可視、交互的學習資料，為教師講解新知識、展示新技術，學生課下自主學習新知識等提供參考資料。

虛擬教學資源須涵蓋三個層次

1）滿足講解演示、零部件認知需求的虛擬零件、虛擬裝置等。這類虛擬教學資源規模很小，涵蓋的知識點盡可能單一，僅具有基本的交互性。主要利用此類虛擬零件、虛擬裝置、虛擬工藝，講解、演示、認知一些微觀、不可見、不可拆解或高危裝置，或講解一項基本的加工工藝。

2）滿足單項實驗要求的資源包。結合項目課程中涉及的實驗項目，每個資源包能夠滿足一個實驗項目的訓練需求。

3）滿足綜合實訓要求的虛擬實訓系統。該系統能夠根據某個關鍵能力的培養要求，提供綜合的、完整的、一體化的虛擬實訓條件，如動車駕駛實訓系統。

虛擬教學資源須滿足五個特性

1）獨立性。每個資源文件（包）都可以獨立存在和運行，并針對某個相對獨立的知識點、學習項目、能力訓練項目等。對于小規模的虛擬教學資源，應該能夠方便地導入教學資源庫并可以快速下載和調用。

2）高效性。每個資源文件（包）都可以方便地上傳到教學資源庫中，并可以快速下載和調用，能夠快速地響應用戶操作，做出正確的交互反饋。

3）自主性。在虛擬仿真資源文件（包）中嵌入相關的輔助學習功能，如實驗指導、操作說明、錯誤提示、文字講解、音視頻講解等，方便學生對虛擬設備、實驗方法和步驟等進行自主學習和練習。

4）綜合性。對于綜合實訓虛擬教學資源，不僅能夠涵蓋課程標準中的實訓內容，還要盡可能對實訓結果進行自動記錄和判斷，指導學生糾正實驗錯誤的方法;不僅能進行實訓教學，而且能對實訓的質量做出記錄和評估，便于實訓績效的考核。

5）開放性。虛擬教學資源開始時要注意便于后期的升級和后繼資源的引入，在必要時也可以根據相應需要進行單元的替換。提高資源的開放性，可以盡量降低后期維護、升級的成本。

3 虛擬仿真教學資源開發要求

虛擬仿真教學資源的開發原型選擇

1）在實際操作訓練中所涉及的反復拆卸、不可觸摸、微觀、高壓和危險等操作，適合開發虛擬教學資源。

2）實驗實訓設施數量不足，無法滿足項目教學要求，且購買新設備投資較大的，適合開發虛擬教學資源。

3）購置真實的實驗實訓設備沒有足夠空間擺放，或者不宜布置成真實工作場景的，適合開發虛擬教學資源。

4）實驗實訓過程中需要大量反復練習、消耗大量原材料、成本較高的，適合開發虛擬教學資源。

虛擬仿真教學資源開發的注意事項

1）虛擬教學資源建設要與課程內容對接。虛擬仿真資源不能盲目建設，或者采用簡單購置的方式，應該結合能力培養需求，與課程內容對接，很好地支撐課程教學。在虛擬教學資源規劃建設時，應該根據課程內容和能力培養目標，明確每一個資源的規模、涵蓋的知識點、交互方式等。對于理論課、理實一體課程，要注重中小規模的虛擬演示資源包、虛擬實驗資源包的建設;對于實踐課程，要注重虛擬實訓系統的建設，以培養學生的綜合應用能力。此外，虛擬教學資源建設應該能夠支撐精品資源共享課的資源建設，促進精品課程的網絡化、共享化。

2）虛擬仿真教學資源建設要與傳統教學資源對接。開發虛擬教學資源時，需要與傳統教學資源（文本、圖片、動畫、視頻等）對接，在整體規劃階段就要確定好哪些內容使用傳統資源，哪些內容使用虛擬教學資源，使虛擬教學資源與傳統教學資源相輔相成、相互補充。

3）虛擬教學資源建設要注意不同層次資源間的互補和重用。一方面要注重不同層次教學資源之間的互補，教學演示資源、單項實驗資源、綜合實訓資源涵蓋的知識點、技能訓練目標、要求要相互關聯、相互補充，又各有側重點;另一方面，在建設過程中考慮到節約投資、加快進度，要注重研究不同層次教學資源之間的重用性。比如要考慮已開發教學演示資源能夠用來制作實驗資源包，實驗資源包能否用來開發綜合實訓虛擬教學資源。

4）虛擬教學資源應該盡量仿真并體現真實工作環境。除了原理解釋型的虛擬教學資源，操作訓練類、實體認知類的虛擬教學資源都應該盡量仿真，與真實的實驗實訓設備擁有盡量一致的顏色、標簽、質感、操控界面，以方便學生快速地從虛擬教學資源轉移到真實的實驗實訓設備。對于大型實訓類虛擬教學資源，還需要在場景規劃、場景布置等方面盡量貼合真實的工作環境。

5）虛擬教學資源建設應考慮二次開發問題。隨著技術更新、設備更替或者項目課程的改革，教學內容和能力培養目標都會發生一定變化。因此在規劃和建設虛擬教學資源時，尤其是在確定每個虛擬教學資源的模塊大小和接口時，應該考慮課程的動態變化，提高資源的可重用性，并盡量具備二次開發能力。

6）虛擬教學資源開發過程中要不斷測試和調整設計方案。由于虛擬教學資源開發工作量大，投資大，開發時間長，因此在起步階段不能求大求全、全面展開，可以先從某門課程、某個關鍵能力培養、某個實訓設備出發，由點帶面，逐步展開。開發過程中不斷對已完成的工作進行測試，及時找出問題并修改，可以根據開發和測試過程中遇到的問題調整原規劃設計方案。

虛擬仿真教學資源交互措施的選擇? 對于實體認識類虛擬教學資源，可以僅具有旋轉、移動、縮放等基本的交互措施;對于規模較大的實驗、實訓虛擬教學資源，應盡量采用下面的交互措施。

1）真實設備、虛擬操作。采用計算機虛擬控制界面，通過虛擬的控制臺遙控遠端真實的實驗設備和控制系統，進行編程、校對、啟停、測試、監控等操作;同時，計算機采集遠端數據，在虛擬系統中生成對應的數據、圖像。比如為避免直接操作高壓供電設備產生危險，學生可以利用虛擬系統進行遠端遙控，同時觀察真實設備的操作情況進行學習。

2）虛擬設備、真實操作?？刂婆_是仿真的或者是真實的，但是被操控的設備是由計算機虛擬出來的，學生通過真實的操作臺、操作界面，控制計算機中的虛擬設備，進行編程、校對、啟停、測試、監控等操作;同時，計算機根據學生的操作實時生成對應的數據、圖像、動畫。典型的應用就是動車模式駕駛系統。

3）虛擬設備、虛擬操作。所有實驗相關的設備、操作界面、操作條件等都用計算機來模擬，并以文字、圖形或動畫方式交互顯示。這種方式只使用一臺計算機就可以模擬一個或多個完整的設備和操作，實驗室占地小、投資少，資源的可重復利用率高。它不僅可以控制學習情境的復雜度和逼真度，還可以弱化甚至剔除真實情境中無關的干擾因素;學生可以“隨機進入”，身臨其境地進行實時操作。但是要注重提高仿真的程度，讓學生不僅可以“做”，還可以“親身體驗”。

4 開發虛擬仿真教學資源的基本步驟

1）學校根據相關專業虛擬教學資源建設計劃，科學規劃，制訂年度虛擬教學資源開發計劃。

2）相關專業帶頭人、骨干教師、企業工程師聯合提出虛擬教學資源建設方案，并在專業內論證，重點論證虛擬教學資源的數量、體系完整性、與教學需求的結合程度、交互性、制作手段等。論證結束后提交論證報告。

3）以專業為單位，聘請校外專家，開展虛擬教學資源的論證報告會，重點論證建設投資、建設時限、建設可行性、不同教學資源模塊之間的整合與取舍等，并提交論證報告。

4）校企合作，開展虛擬教學資源建設。根據企業的人才需求確定專業培養目標，根據相關專業典型工作崗位的職業能力要求確定教學內容，最終實現“教學活動與生產過程相通”。并根據相關專業主要技術工種的技能要求設置技能訓練內容，按照專業特有工種的技能標準進行訓練考核，拓展實踐領域、豐富教學內容，提供綠色、可靠、安全和經濟的訓練項目。

5）虛擬教學資源的驗收。評價虛擬教學資源的優劣主要從制作手段（采用的開發軟件、系統平臺、可移植性等）、資源數量、體系完整性、操作靈活性、交互性、可管理性以及對學生的可考核性上著手。

5 結語

虛擬仿真教學資源建設，相關專業要堅持“科學規劃，共享資源，突出重點，持續發展”的指導思想，針對人才培養模式、課程體系、教學內容、教學方法等進行一系列教育教學改革，使教學資源建設見成效、見特色。虛擬仿真教學為提高學生的基本能力、專業能力、職業能力及學習質量與技能水平起到積極的推動作用，同時促進了相關專業的內涵發展和人才培養水平的提升。

參考文獻

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[3]楊俊.虛擬仿真教學資源的建立及教學實踐應用研究[J].吉林工程技術師范學院學報，2016，32（2）.

*資助項目：山東職業學院教育教學改革立項項目“高職院校信息化條件下的混合式教學模式的研究”。

作者：趙永君，山東職業學院，教授，從事高職教育教學及研究工作（250104）。