周 鵬， 潘 燕

（江蘇農(nóng)牧科技職業(yè)學(xué)院， 江蘇 泰州 225300）

伴隨著社會經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，國內(nèi)各行各業(yè)對技術(shù)過硬的一線生產(chǎn)工人的需求日益增加。眾多崗位不僅要求工人具有基本的專業(yè)知識，而且注重員工的實(shí)際操作技能。然而近年來生源的數(shù)量和質(zhì)量都在下降，針對當(dāng)前的實(shí)際情況有必要對傳統(tǒng)的教學(xué)模式進(jìn)行必要的改革，探索高效可行的實(shí)踐教學(xué)模式。高職院校應(yīng)當(dāng)強(qiáng)調(diào)實(shí)踐教育，而實(shí)踐教育的重要理論基礎(chǔ)是行動導(dǎo)向教學(xué)體系，即要求學(xué)生在實(shí)踐中進(jìn)行學(xué)習(xí)。當(dāng)前高職學(xué)生的各種實(shí)踐操作基本是在真實(shí)的物理環(huán)境中進(jìn)行，部分院校受條件的限制存在削減學(xué)生實(shí)踐學(xué)習(xí)的課時。采用虛擬仿真技術(shù)部分或完全替代實(shí)操的教學(xué)模式，融合了前沿信息技術(shù)與教學(xué)研究成果，一定程度上緩解了對真實(shí)物理環(huán)境的依賴。借助于虛擬技術(shù)，生成一種虛擬環(huán)境模擬現(xiàn)實(shí)世界，使用戶沉浸到該環(huán)境中進(jìn)行相關(guān)技能的學(xué)習(xí)。采用先進(jìn)的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)可以激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考和自主學(xué)習(xí)的能力，同時還彌補(bǔ)了高職院校實(shí)訓(xùn)設(shè)備少、舊、簡陋等問題[1-3]。

一、當(dāng)前高職教育中普遍存在的問題

（一）隨著高等教育的普及化，學(xué)生的質(zhì)量呈普遍下降趨勢，這一特點(diǎn)在高職院校中尤為明顯，主要體現(xiàn)在學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、學(xué)習(xí)動力和學(xué)習(xí)能力等方面。加上傳統(tǒng)的教學(xué)方法偏重教師講而忽視學(xué)生的主動性、獨(dú)立性和合作性，這樣的教學(xué)模式顯然不能適應(yīng)目前的新形勢。

（二）國家的各項(xiàng)經(jīng)費(fèi)支出中對教育的傾斜已不明顯，受經(jīng)費(fèi)的制約高職院校購買的實(shí)驗(yàn)設(shè)備數(shù)量不足，技術(shù)跟外面的企業(yè)相比較低落伍，設(shè)備更新?lián)Q代的速度已跟不上企業(yè)發(fā)展的需求。那么在這樣的實(shí)訓(xùn)條件下培養(yǎng)出來的學(xué)生必然沒有得到充足的學(xué)習(xí)時間和接近實(shí)戰(zhàn)的鍛煉機(jī)會。

（三）學(xué)校建設(shè)實(shí)訓(xùn)室的規(guī)模和開放時間均有限制，不能全天候?yàn)閷W(xué)生開放，往往只能在上相應(yīng)課程時學(xué)生才能使用設(shè)備。受時間和空間上的限制，教師只能布置少量且簡單的任務(wù)讓學(xué)生練習(xí)，有時學(xué)生還是以小組的形式完成教師布置的任務(wù)。這些客觀情況不利于學(xué)生動手能力和創(chuàng)新能力的提高，極大影響了教學(xué)效果。

（四）各種設(shè)備一方面由于長期超負(fù)荷使用，另一方面由于學(xué)生缺乏經(jīng)驗(yàn)而經(jīng)常損壞。這不僅使得管理實(shí)訓(xùn)室的教師工作負(fù)擔(dān)加重而且對學(xué)校的財政也造成一定的壓力[4]。

二、虛擬仿真技術(shù)的特色及應(yīng)用于高職教育的可行性

虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)以信息技術(shù)為支撐，以學(xué)生為中心，以實(shí)踐為中心，以學(xué)生的技能培養(yǎng)為中心。與傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式相比，虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)具有自主性、開放性、低成本及高效率等特色[5]。

將虛擬仿真技術(shù)融入到現(xiàn)代高職教育中是未來發(fā)展的趨勢，是適應(yīng)社會發(fā)展需求的舉措[6]。2013年教育部高教司發(fā)布了《關(guān)于開展國家級虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心建設(shè)工作的通知》（教高司函〔2013〕94號），通知公布了在國內(nèi)建設(shè)100所高校的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心。在《高職虛擬仿真實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)使用需求調(diào)查分析》文章的調(diào)查顯示：近90%的教師提出讓學(xué)生實(shí)際操作前最好能先進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)，80%的教師傾向在課上進(jìn)行實(shí)驗(yàn)演示，50%的教師傾向于學(xué)生實(shí)訓(xùn)操作的考核，甚至有30%的教師期望用仿真直接代替實(shí)操。那么進(jìn)行虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)是否科學(xué)可行，本文進(jìn)行了以下幾點(diǎn)分析：

（一）節(jié)能環(huán)保、使用安全。對于能耗較大的實(shí)驗(yàn)設(shè)備來說，如果使用虛擬仿真設(shè)備進(jìn)行替代將起到節(jié)省能源、保護(hù)環(huán)境的作用。某些機(jī)械電氣設(shè)備，在實(shí)際操作中存在一定的安全隱患，學(xué)生在使用過程中可能由于缺乏實(shí)際經(jīng)驗(yàn)錯誤使用而釀成悲劇。所以先采用虛擬設(shè)備讓學(xué)生進(jìn)行模擬練習(xí)，待學(xué)生能夠熟練操作虛擬設(shè)備后已經(jīng)對真實(shí)的設(shè)備有了較多的了解，從而大大降低了引發(fā)事故的風(fēng)險。

（二）提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。當(dāng)前在高職院校中存在學(xué)生學(xué)習(xí)興趣不濃厚的問題，那么如果我們把學(xué)習(xí)變得和游戲一樣有趣生動，是不是會吸引學(xué)生更多的注意從而提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣了？虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在這方面有著實(shí)操所不具備的優(yōu)勢?？梢詫⒄n程所需要的實(shí)操練習(xí)通過虛擬仿真技術(shù)轉(zhuǎn)變成讓學(xué)生在電腦上模擬完成，把學(xué)習(xí)的任務(wù)設(shè)計成游戲的模式，這在技術(shù)層面上是可以實(shí)現(xiàn)的。另外虛擬仿真技術(shù)能隨意設(shè)計出各種教學(xué)實(shí)驗(yàn)過程，激發(fā)學(xué)生的好奇心，增強(qiáng)學(xué)生主動學(xué)習(xí)的意識。在模擬實(shí)驗(yàn)中學(xué)生不僅能學(xué)到知識，還能訓(xùn)練學(xué)生的創(chuàng)新思維。

（三）解決實(shí)訓(xùn)室提供服務(wù)的開放性受時間和空間限制的問題。虛擬仿真系統(tǒng)不受時間上的限制多人可同時使用，也不受空間上的限制，可在圖書館、教室或?qū)W生宿舍使用。

（四）為學(xué)校節(jié)省開支甚至創(chuàng)收。許多高職院校的實(shí)訓(xùn)設(shè)備技術(shù)落后，更換新的實(shí)驗(yàn)設(shè)備又缺少資金。建立虛擬實(shí)訓(xùn)室則可以減少投入，重復(fù)利用資源，減少實(shí)驗(yàn)耗材，降低設(shè)備維修維護(hù)的費(fèi)用。當(dāng)引進(jìn)虛擬仿真系統(tǒng)后甚至可以服務(wù)社會，將虛擬仿真系統(tǒng)提供給企業(yè)員工或其他人員使用，可為學(xué)校帶來一定的經(jīng)濟(jì)效益[7-8]。

三、虛擬仿真教學(xué)改革的思考

高職教育的核心目標(biāo)是培養(yǎng)會動手、善動手的能服務(wù)于一線生產(chǎn)崗位的技術(shù)人才，那么學(xué)校中實(shí)訓(xùn)這一教學(xué)環(huán)節(jié)就顯得尤為重要。如何設(shè)計能讓學(xué)生有興趣的實(shí)訓(xùn)課程，如何提高學(xué)生實(shí)訓(xùn)練習(xí)的實(shí)際效果，在學(xué)校所練的是否能滿足學(xué)生今后工作的需要是我們高職教育工作者應(yīng)當(dāng)思考的問題。當(dāng)前實(shí)踐教學(xué)在各個高職院校中都得到了相當(dāng)?shù)闹匾?，因?yàn)橥ㄟ^讓學(xué)生在具體的實(shí)操中學(xué)習(xí)技能是滿足上述學(xué)生及企業(yè)需求的有效途徑。雖然實(shí)踐教學(xué)已成為眾多高職院校推廣的教學(xué)方式，然而如何高效合理的用好這樣一種教學(xué)模式在行業(yè)內(nèi)還存在很多爭論與探討，在文中已進(jìn)行了部分闡述。為緩解相關(guān)矛盾，可以對新技術(shù)新思路進(jìn)行大膽嘗試，而采用虛擬仿真技術(shù)構(gòu)建虛擬仿真系統(tǒng)為學(xué)生提供不同于傳統(tǒng)方式的實(shí)操模式便是其中一種改革思路。

采用虛擬仿真系統(tǒng)進(jìn)行教學(xué)時，首先要把工廠工作中的技能需求進(jìn)行適當(dāng)分解。在教學(xué)實(shí)施過程中應(yīng)把技能點(diǎn)與每一節(jié)課的每一個知識點(diǎn)進(jìn)行充分的融合。要敢于打破傳統(tǒng)教學(xué)中過多的條條框框，以電影、游戲的形式去導(dǎo)演和設(shè)計情節(jié)，在形式上要有足夠的吸引力。在教學(xué)內(nèi)容上應(yīng)突出共性、強(qiáng)調(diào)個性，以虛擬仿真技術(shù)為工具，強(qiáng)化工程意識，遵循從基本思想到具體實(shí)現(xiàn)方法的循序漸進(jìn)方式，力求再現(xiàn)認(rèn)識論的規(guī)律性[9-10]。

四、虛擬仿真建設(shè)思路

許多專業(yè)的國家教學(xué)資源庫建設(shè)項(xiàng)目中都要求包含虛擬仿真資源的建設(shè)，那么如何建設(shè)好虛擬仿真資源還處于嘗試和探索階段，以下是在物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)課程資源庫項(xiàng)目中建設(shè)虛擬仿真資源的思路與總結(jié)，以虛擬仿真養(yǎng)豬企業(yè)的養(yǎng)殖、屠宰、銷售及追溯為例：

首先到真實(shí)的企業(yè)中對豬的養(yǎng)殖、屠宰、銷售及追溯工作流程進(jìn)行詳細(xì)的調(diào)研，分析物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可以給予該類型的企業(yè)哪些支持，以提高養(yǎng)豬企業(yè)的市場競爭力。

其次根據(jù)上面工作中得到的信息，整理出擬將融合到虛擬仿真系統(tǒng)中的物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)相關(guān)課程的知識點(diǎn)。確定好目標(biāo)，設(shè)計出的虛擬仿真系統(tǒng)將服務(wù)于哪些課程。通過該系統(tǒng)的學(xué)習(xí)可以為學(xué)生今后從事哪些工作提供幫助。明確以上幾點(diǎn)后，可以進(jìn)行虛擬仿真系統(tǒng)的基礎(chǔ)素材的收集及腳本編寫等工作。

最后與公司溝通，提出功能需求，根據(jù)提出的功能需求及前面編寫的腳本進(jìn)行虛擬仿真系統(tǒng)的設(shè)計。篩選具體的公司進(jìn)行對接時，應(yīng)盡量聯(lián)系做過同類型產(chǎn)品的公司，因?yàn)楣居羞^類似的設(shè)計相對會多一些設(shè)計該類產(chǎn)品的經(jīng)驗(yàn)。

開展該項(xiàng)工作主要存在兩方面的難點(diǎn)：

（一）虛擬仿真系統(tǒng)的交互性擬達(dá)到何種級別，是設(shè)計一款只提供學(xué)生進(jìn)行簡單操作的系統(tǒng)還是提供能讓學(xué)生做一些編程練習(xí)的系統(tǒng)。在前文所講的養(yǎng)豬企業(yè)虛擬仿真系統(tǒng)方案規(guī)劃時，如果規(guī)劃為僅提供簡單操作的系統(tǒng)，可以設(shè)計讓學(xué)生自行選擇所需設(shè)備并正確連線與使用等實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)。而定位成復(fù)雜的可提供學(xué)生做編程練習(xí)的系統(tǒng)時，可以在前者的基礎(chǔ)上增加為設(shè)備編程，讓設(shè)備變得更加智能的功能。后者的設(shè)計難度顯然遠(yuǎn)高于前者，而且設(shè)計的經(jīng)費(fèi)也較高，但教學(xué)效果要優(yōu)于前者，故而設(shè)計前要做好定位并合理取舍。

（二）虛擬仿真系統(tǒng)的學(xué)生操作成績評價子系統(tǒng)及數(shù)據(jù)保存子系統(tǒng)的設(shè)計。虛擬仿真系統(tǒng)除可以給學(xué)生提供仿真練習(xí)外，還應(yīng)當(dāng)對學(xué)生練習(xí)的效果給予評價并能對學(xué)生每次操作的成績、出錯的記錄等信息進(jìn)行統(tǒng)計與保存，這兩方面功能的實(shí)現(xiàn)均有一定的難度。

五、結(jié)論

虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)是應(yīng)當(dāng)提倡和推廣的教學(xué)方法，是實(shí)現(xiàn)教學(xué)資源共享的重要方式。通過在虛擬的情境中進(jìn)行逼真的訓(xùn)練，可以讓學(xué)生快速成長，大大縮短了學(xué)生從學(xué)校到工廠的適應(yīng)時間。在高職院校推廣虛擬仿真的教學(xué)手段可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情、降低教學(xué)成本和提高教學(xué)效果，為企業(yè)輸送更多更好的高技能人才。

[1]陳 萍，周會超，等.構(gòu)建虛擬仿真實(shí)驗(yàn)平臺，探索創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式[J].實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理，2011，（3）.

[2]程思寧，耿 強(qiáng).虛擬仿真技術(shù)在電類實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用與實(shí)踐[J].實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理，2013，（7）.

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