虛擬仿真技術在實驗教學中的應用研究

劉元永 趙云偉

摘要：高職院校學生實訓是學生掌握技能必不可少的重要教學方式，國務院印發的《國家職業教育改革實施方案》中明確提出“職業院校實踐性教學課時原則上占總課時一半以上”。學生在到實驗實訓室進行動手實驗實訓前先結合學習的理論知識和技能通過網絡進入“虛擬仿真實訓平臺”熟悉實訓操作要領特別是錯誤操作造成的事故后果，然后到實訓室動手操作練習技能，能夠很好地提高教學效果。筆者認為這種“虛擬仿真實訓+混合式實訓”的教學方法具有極大的研究探討價值。

關鍵詞：虛擬仿真技術;實驗;教學方法

整套系統由仿真實訓綜合管理平臺、仿真實訓內容開發軟件（教師端）、自動生產線裝配與調試虛擬仿真實訓軟件（學生端）、虛實聯動仿真實訓系統四部分組成，形成了集教師端教學任務設計與分發、學生端虛擬仿真訓練與考核、學生端虛實聯動仿真訓練與考核、過程評價考核與云端的數據分析于一體的綜合實訓系統。

1仿真實訓綜合管理平臺（cubeEducation）

1.1概述

實訓平臺是整個項目的門戶，能合理的分類聚合教學資源，規范有效的建設迭代更新的流程，包含后臺數據管理與數據分析，同時方便易用。

1.2架構

仿真實訓綜合管理平臺的架構如圖1所示。

1.3功能

（1）統一用戶登錄平臺：各系統間采用用戶統一登錄模式，支持管理員、教師與學生權限登錄。

（2）后臺賬戶信息維護功能：支持互聯網驗證授權，提供后臺賬戶維護功能，要求具備管理員信息管理、教師信息管理、學生信息管理、班級信息管理、課程信息管理等功能。

（3）教學數據統計與分析功能：可統計學生的登錄學習情況，資料查閱度與學習時長，查看教師下發的任務，學生提交的實驗報告，評分評語等，并統計最終數據，形成各類圖表。

2基于虛實仿真平臺的混合式實訓模式設計與實施

2.1混合式實訓模式的設計

本課題基于虛實仿真平臺將實訓的線上預習、實訓中線下面授（分小組進行知識點模塊化學習交流和過程性考核）、實訓后線上拓展訓練，以及全程線上答疑交流，形成線上線下混合式實訓模式。

①本實訓立足于加強學生實際能力的培養，采用模塊式教學，以工作任務引領提高學生學習興趣，激發學生的學習動機。教學平臺在線測試成績、在線學習時長、討論區活躍程度及有效度、團隊學習情況等計入考核，從而激發學生的學習興趣。②在實訓過程中，應用虛實仿真平臺、多媒體、實驗實訓設備等教學資源輔助教學，幫助學生理解知識技能要點。并重視本專業領域新技術、新工藝、新設備發展趨勢，貼近生產現場。③利用實訓虛實仿真平臺，學生可以隨時隨地進行學習。④過程性考核評價方法。平臺上在線作業、在線測試成績、在線學習時長、討論區活躍程度及有效度、團隊學習情況等計入考核。關注評價的多元性，結合課堂提問、平時測驗及模擬考試情況，督促學生動手能力和在實踐中分析問題、解決問題能力。

2.2混合式實訓教學模式的實施

本實訓依托虛實仿真平臺實施線上和線下的混合實訓模式，具體做法就是“互聯網+”背景下實施多種資源整合、多種教學方法的集成。

本實訓的步驟如下：

第一步，教師完成實訓資源的開發并上傳至教學平臺。第二步，學生根據實訓進度表和實訓指南，上網學習將需要儲備的知識和簡單技能，并完成在線預習測試，在線的時間和測試成績計入過程性考核。第三步，教師根據在線測試情況，在線下實訓時，有針對性的講解，學生根據已經掌握的知識和技能，完成實操任務，獲得檢驗數據。教師根據學生對理論和技能掌握的具體隋況，講解有關要點，演示有關操作，講評學生的實操過程和取得的數據以及注意事項。

第四步，學生根據考評結果，通過網絡教學平臺查缺補漏，對未掌握的知識和技能進行重點學習，學有余力的學生可以完成老師拓展訓練任務。

3結束語

總之，針對已經參加工作的實訓學生來說，如何讓他們接受新技術新技能的學習，互聯網提供了機會和手段。將傳統技術的新改變、增加的技術要點和注意事項等做成微視頻、PPT、動畫仿真等，然后上傳至平臺。學生即可根據自己的作息隨時隨地抽時間進行碎片化自主學習。面授時，針對不懂的知識點可以有針對性地聽講和學習，使得學習效率更高。通過實訓后的拓展訓練進一步提高個人技能。通過上述方式對現有的企業員工實訓工作進行改進，可顯著提高現有的企業員工實訓的效果和推廣。