虛擬仿真技術(shù)在高職院校教學(xué)中的優(yōu)勢(shì)和應(yīng)用探討

【摘要】虛擬仿真技術(shù)在高職教學(xué)中的開發(fā)與應(yīng)用對(duì)于高職院校技能型人才的培養(yǎng)與智能型教學(xué)的探索具有積極意義。本文通過細(xì)致分析虛擬仿真技術(shù)的原理與虛擬仿真技術(shù)在高職院校的教學(xué)優(yōu)勢(shì)，提出虛擬仿真技術(shù)在高職院校中的應(yīng)用方式與借鑒。

【關(guān)鍵詞】虛擬仿真技術(shù) ?高職院校 ?教學(xué)優(yōu)勢(shì) ?教學(xué)應(yīng)用

【項(xiàng)目來源】江蘇省高校品牌專業(yè)建設(shè)項(xiàng)目 - 建筑裝飾工程技術(shù)（項(xiàng)目編號(hào)PPZY2015B182）。

【中圖分類號(hào)】G71 ?【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】2095-3089（2019）27-0232-02

1.前言

現(xiàn)階段大多數(shù)高職學(xué)院所設(shè)置的專業(yè)核心課程多為技能實(shí)踐類課程，側(cè)重培養(yǎng)學(xué)生的專業(yè)技術(shù)與應(yīng)用操作能力。而從實(shí)際情況來看，高職院校在從事專業(yè)教學(xué)活動(dòng)中如果僅依靠傳統(tǒng)模式下的理論與實(shí)踐教學(xué)方式很難滿足當(dāng)代市場(chǎng)需求與人才競(jìng)爭(zhēng)壓力下對(duì)學(xué)生專業(yè)素質(zhì)的要求，高職院校需要為學(xué)生創(chuàng)建更為生動(dòng)的仿真實(shí)訓(xùn)環(huán)境，開發(fā)與時(shí)俱進(jìn)的虛擬教學(xué)平臺(tái)，從而提升實(shí)踐類課程的教學(xué)效果。因此，高職院校應(yīng)積極引進(jìn)或自行研發(fā)實(shí)踐類課程所適用的虛擬仿真技術(shù)、搭建虛擬平臺(tái)、構(gòu)建虛擬實(shí)訓(xùn)室、建設(shè)虛擬仿真實(shí)踐課程等。

2.虛擬仿真技術(shù)的教學(xué)優(yōu)勢(shì)

2.1虛擬仿真技術(shù)

虛擬仿真技術(shù)，是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)和系統(tǒng)仿真技術(shù)的總稱，是多學(xué)科的綜合性技術(shù)，以圖形學(xué)、系統(tǒng)論、控制論、信息技術(shù)等相似原理為基礎(chǔ)理論，將計(jì)算機(jī)、專用設(shè)備作為重要工具，模擬視覺、觸覺、聽覺等感官，給使用者提供真實(shí)生動(dòng)的感受，同時(shí)還能夠利用系統(tǒng)模型實(shí)施動(dòng)態(tài)性試驗(yàn)。虛擬仿真技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用過程中表現(xiàn)出較多特征：（1）交互性;（2）沉浸性;（3）生動(dòng)性;（4）逼真性。

2.2教學(xué)優(yōu)勢(shì)

虛擬仿真技術(shù)的開發(fā)與應(yīng)用是高職教育中真正實(shí)現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)與提升教學(xué)成果的必經(jīng)之路。細(xì)致分析虛擬仿真技術(shù)在高職院校中的教學(xué)優(yōu)勢(shì)具有以下三點(diǎn)：

第一，優(yōu)化教學(xué)環(huán)境、提升教學(xué)效率。教師借助于虛擬仿真技術(shù)可以提升實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)中的教學(xué)質(zhì)量，增強(qiáng)學(xué)生自主性學(xué)習(xí)的良好習(xí)慣，促進(jìn)各項(xiàng)教學(xué)計(jì)劃的實(shí)施，達(dá)成教學(xué)目標(biāo)，并且能夠結(jié)合虛擬仿真教學(xué)平臺(tái)、軟件與課程更新教學(xué)模式，促進(jìn)學(xué)生更為深入、形象的理解教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn)，提升教學(xué)過程的科學(xué)性、專業(yè)性、實(shí)效性與智能性。例如，國內(nèi)高職院校建筑裝飾工程技術(shù)專業(yè)在專業(yè)課程開發(fā)中緊跟前沿技術(shù)與人才需求，早已涉及到了建筑類虛擬BIM技術(shù)的學(xué)習(xí)與應(yīng)用，打破傳統(tǒng)的專業(yè)教學(xué)模式，讓學(xué)生從真實(shí)的建筑空間中測(cè)量與收集數(shù)據(jù)后在虛擬的軟件環(huán)境中進(jìn)行建筑裝飾的綜合設(shè)計(jì)。授課過程中教師完成基礎(chǔ)知識(shí)點(diǎn)的講解與軟件的步驟式操作演示后并布置真實(shí)的建筑裝飾項(xiàng)目分配學(xué)生進(jìn)行數(shù)據(jù)和信息采集、自主構(gòu)建建筑信息模型以及后續(xù)的方案設(shè)計(jì)。此種虛擬軟件的學(xué)習(xí)與課程的開發(fā)不僅密切聯(lián)系建筑行業(yè)的市場(chǎng)需求而且大力提高學(xué)生的自主學(xué)習(xí)與技能實(shí)踐能力，從實(shí)質(zhì)上推進(jìn)專業(yè)技能實(shí)踐類課程的改革與實(shí)效。

第二，減少實(shí)踐教學(xué)資源的額外投資。高職院校借助虛擬仿真技術(shù)可以有效減少各項(xiàng)實(shí)踐教學(xué)的額外投資，因?yàn)樵擁?xiàng)技術(shù)擁有較高的互動(dòng)性、智能性與重復(fù)性，先進(jìn)的仿真平臺(tái)或軟件在課程實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié)的應(yīng)用完全打破傳統(tǒng)實(shí)踐教學(xué)中人員、耗材與環(huán)境的窘境，教師在課程實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié)中完全可以根據(jù)實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目的難易程度與學(xué)生實(shí)訓(xùn)能力差別按照等級(jí)式學(xué)習(xí)模式設(shè)置虛擬仿真系統(tǒng)，借助智能性與仿真性的虛擬實(shí)訓(xùn)軟件操作一方面教師可以自由的進(jìn)行分類教學(xué)，另一方面學(xué)生可以自主的進(jìn)行重復(fù)性與著重性項(xiàng)目訓(xùn)練，從而減少實(shí)訓(xùn)教學(xué)環(huán)節(jié)中有些特殊專業(yè)安全隱患的發(fā)生機(jī)率，擺脫實(shí)訓(xùn)條件對(duì)課程的束縛，降低教學(xué)人員、耗材和儀器的額外購入。

第三，優(yōu)化學(xué)習(xí)情景。形象生動(dòng)、實(shí)時(shí)互動(dòng)、感官觸動(dòng)等技術(shù)優(yōu)勢(shì)以及逼真化的三維動(dòng)畫模型與定制化的場(chǎng)景音效等技術(shù)特點(diǎn)在一定程度上改變了傳統(tǒng)教學(xué)中的枯燥無味，更符合當(dāng)代學(xué)生的身心需求。同時(shí)，對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)過程中所提出的各種假設(shè)模型進(jìn)行虛擬，通過虛擬系統(tǒng)可以直接觀察到假設(shè)所產(chǎn)生的結(jié)果，從而激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造性思維，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。因此，虛擬仿真技術(shù)有利于學(xué)生熟練掌握職業(yè)技能，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣[1]。

3.虛擬仿真技術(shù)的教學(xué)應(yīng)用

專家認(rèn)為，虛擬仿真技術(shù)的核心價(jià)值與職業(yè)教育的目標(biāo)十分契合，虛擬仿真技術(shù)的建設(shè)是當(dāng)前培養(yǎng)高素質(zhì)技能型人才的迫切要求，是高職院?，F(xiàn)代化建設(shè)的必然趨勢(shì)。如今，伴隨著數(shù)字技術(shù)的迅猛發(fā)展與國家政策的大力推動(dòng)，虛擬仿真技術(shù)在高職教育中得到廣泛的應(yīng)用，成為實(shí)踐類教學(xué)重要的組成部分和提高教學(xué)質(zhì)量的重要手段。具體應(yīng)用如下：

3.1構(gòu)建虛擬仿真實(shí)踐平臺(tái)

高職院校通過虛擬仿真技術(shù)構(gòu)建科學(xué)性的虛擬仿真實(shí)踐平臺(tái)眾多，如虛擬建筑技術(shù)類、虛擬工業(yè)設(shè)計(jì)類、虛擬機(jī)械設(shè)計(jì)類、虛擬醫(yī)學(xué)技術(shù)類等。虛擬仿真實(shí)踐平臺(tái)依托虛擬現(xiàn)實(shí)、多媒體技術(shù)與互動(dòng)硬件設(shè)置進(jìn)行真實(shí)的模擬仿真，節(jié)約現(xiàn)實(shí)教學(xué)資源，促進(jìn)學(xué)生實(shí)踐操作能力。例如，學(xué)生在學(xué)習(xí)一些含有高空建筑作業(yè)的學(xué)習(xí)活動(dòng)中，一是通過虛擬實(shí)踐平臺(tái)，給予學(xué)習(xí)者身臨其境的模擬操作，不再受場(chǎng)地等外界條件限制，重復(fù)操作直至完全掌握，有效地解決了傳統(tǒng)實(shí)訓(xùn)條件與實(shí)訓(xùn)效果之間的矛盾，學(xué)生在不危及自身安全的前提下良好的掌握技能操作要點(diǎn)，從而提升學(xué)生的實(shí)踐應(yīng)用能力;二是學(xué)生在實(shí)踐操作前利用虛擬系統(tǒng)進(jìn)行預(yù)習(xí)，有助于學(xué)生從整體到局部建立起直觀的感性認(rèn)識(shí)，能有效地解決在實(shí)際操作中出現(xiàn)的盲目操作和失誤的現(xiàn)象，縮短實(shí)踐操作的時(shí)間;三是實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目中所包含的難度大與操作步驟復(fù)雜的實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié)中，教師結(jié)合學(xué)生的基礎(chǔ)知識(shí)和能力，設(shè)計(jì)傳統(tǒng)與現(xiàn)代、虛擬與真實(shí)相融合的個(gè)性化教學(xué)方案，采取實(shí)際訓(xùn)練與虛擬操作交互與重復(fù)性學(xué)習(xí)的方式，使學(xué)生深刻的理解與消化教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn)。保證整體教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)需求良好對(duì)應(yīng)，最大程度的實(shí)現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)[2]。

3.2構(gòu)建仿真模型

實(shí)際教學(xué)過程中，高職院校很多專業(yè)課程對(duì)于操作性要求較高，需要學(xué)生在充分掌握應(yīng)用原理的基礎(chǔ)上進(jìn)行實(shí)操練習(xí)，其中不僅包含外觀、結(jié)構(gòu)方面的三維實(shí)體仿真模型，同時(shí)還包含儀器設(shè)備內(nèi)的數(shù)字仿真模型，構(gòu)建合理性的仿真模型，給學(xué)生提供更為生動(dòng)逼真的教學(xué)輔助[3]。按照專業(yè)需求設(shè)計(jì)與構(gòu)建出同等比例的教學(xué)實(shí)體仿真模型能夠讓學(xué)生形成最直觀性的物理認(rèn)識(shí)，形成最優(yōu)化的教學(xué)輔助教具。而構(gòu)建系統(tǒng)化的數(shù)字仿真模型能夠不受任何場(chǎng)地的限制，讓表現(xiàn)效果更為逼真與優(yōu)美，讓其更具有交互性。例如，建筑樓盤中的三維數(shù)字沙盤模型的仿真性宛如身臨其境。隨著數(shù)字科技的進(jìn)步將三維虛擬仿真的數(shù)字沙盤與物理模型進(jìn)行無縫的融合，賦予感受者身臨其境的真實(shí)感，真正的做到人機(jī)交互，使整個(gè)虛擬場(chǎng)景栩栩如生。

3.3創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式

新時(shí)代下職業(yè)教育教學(xué)改革的深入人心，對(duì)于現(xiàn)階段高職院校的教學(xué)活動(dòng)提出了較高的要求。傳統(tǒng)教學(xué)模式下，多是按照特定教學(xué)標(biāo)準(zhǔn)、課程標(biāo)準(zhǔn)，開展人才培養(yǎng)工作。當(dāng)前社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展過程中，生產(chǎn)環(huán)節(jié)逐漸細(xì)化，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化升級(jí)，對(duì)于現(xiàn)代化專業(yè)技能人才提出了較高的要求。以市場(chǎng)需求為導(dǎo)向，創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式，將能夠更好的推進(jìn)教學(xué)活動(dòng)取得良好成效[4]。借助于虛擬仿真技術(shù)構(gòu)建新型教學(xué)體系，針對(duì)各項(xiàng)專業(yè)教學(xué)內(nèi)容，設(shè)計(jì)合理性的教學(xué)模型，打造更為現(xiàn)代化的模擬實(shí)驗(yàn)基地，促進(jìn)學(xué)生能夠全面充分熟悉各類操作，掌握專業(yè)內(nèi)相關(guān)機(jī)械設(shè)備、儀器的應(yīng)用原理，這樣學(xué)生在參與到實(shí)踐操作活動(dòng)之中，將能夠盡快完成工作任務(wù)。采用“虛實(shí)結(jié)合”的新型人才培養(yǎng)模式，學(xué)生在虛擬環(huán)境中學(xué)習(xí)專業(yè)知識(shí)，并良好應(yīng)用在企業(yè)生產(chǎn)作業(yè)流程之中，在培養(yǎng)專業(yè)人才方面發(fā)揮著積極作用[5]。

3.4提升師資隊(duì)伍科研能力

在虛擬仿真技術(shù)的應(yīng)用過程中，高職院校師資隊(duì)伍科研建設(shè)工作取得了良好成果，體現(xiàn)最為明顯的一點(diǎn)在于師資隊(duì)伍針對(duì)虛擬仿真技術(shù)方面的總體科研能力有效提升。高職院校通過使用虛擬仿真技術(shù)，搭建起現(xiàn)代化的大型虛擬仿真實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)基地，引進(jìn)相關(guān)企業(yè)的投資，推進(jìn)大型專業(yè)仿真設(shè)備的建設(shè)活動(dòng)有效開展[6]。從未來教育模式的發(fā)展趨勢(shì)來看，高職院校要積極和相關(guān)企業(yè)、供應(yīng)商簽訂合同，研發(fā)專業(yè)型的仿真類軟件，開發(fā)更為先進(jìn)科學(xué)的仿真軟件和設(shè)備[7]。培養(yǎng)具有特長型的專業(yè)教師積極參與到研發(fā)環(huán)節(jié)中，加大科研活動(dòng)投資力度，推進(jìn)項(xiàng)目取得良好進(jìn)展。

4.結(jié)束語

虛擬仿真技術(shù)在高職院校中的應(yīng)用，契合了當(dāng)前教學(xué)改革的方向，滿足學(xué)生學(xué)習(xí)的內(nèi)在需求，對(duì)于切實(shí)有效強(qiáng)化教學(xué)效果，推進(jìn)教學(xué)活動(dòng)的良好開展具有重要意義和作用。高職院校在開展實(shí)踐類課程的教學(xué)活動(dòng)中使用虛擬仿真技術(shù)，需要注重結(jié)合自身的教學(xué)環(huán)境，按照專業(yè)教學(xué)內(nèi)容，選擇合適的教學(xué)方式和手段，通過積極構(gòu)建虛擬仿真平臺(tái)、仿真模型、創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式以及提升高職院校師資隊(duì)伍的科研能力等應(yīng)用方式將加快現(xiàn)代化“虛實(shí)結(jié)合”課堂教學(xué)理念的推廣，提升高校虛擬仿真技術(shù)的應(yīng)用實(shí)效。

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作者簡介：

石峰，江蘇徐州人，碩士，講師，研究方向：家具藝術(shù)設(shè)計(jì)、建筑裝飾設(shè)計(jì)與施工。