王朝林

摘要：虛擬仿真技術(shù)是利用計(jì)算機(jī)硬件和軟件，借助其他輔助設(shè)備生成一種模擬環(huán)境，并使用戶身處其中，讓使用者在虛擬仿真環(huán)境中可以交互操作和感知的一種綜合信息技術(shù)。將虛擬仿真技術(shù)引入職業(yè)教育，能極大地刺激學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，提高教學(xué)的質(zhì)量，而且還可以提供安全的實(shí)訓(xùn)環(huán)境，提高教學(xué)效率，改革職業(yè)教育的教學(xué)理念、創(chuàng)新課程內(nèi)容、適應(yīng)新時(shí)期的教學(xué)手段。

關(guān)鍵詞：職業(yè)教育 虛擬仿真 教學(xué)改革

DOI：

10.16657/j.cnki.issn1673-9132.2016.07.020

國務(wù)院《關(guān)于加快發(fā)展現(xiàn)代職業(yè)教育的決定》中指出：“提高職業(yè)教育信息化水平。構(gòu)建利用信息化手段擴(kuò)大優(yōu)質(zhì)教育資源覆蓋面的有效機(jī)制，推進(jìn)職業(yè)教育資源跨區(qū)域、跨行業(yè)共建共享，逐步實(shí)現(xiàn)所有專業(yè)的優(yōu)質(zhì)數(shù)字教育資源全覆蓋。支持與專業(yè)課程配套的虛擬仿真實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)開發(fā)與應(yīng)用。推廣教學(xué)過程與生產(chǎn)過程實(shí)時(shí)互動(dòng)的教學(xué)。加強(qiáng)現(xiàn)代信息技術(shù)應(yīng)用能力培訓(xùn)，將現(xiàn)代信息技術(shù)應(yīng)用能力作為教師評聘考核的重要依據(jù)?！雹?/p>

虛擬仿真技術(shù)正在不斷地完善和發(fā)展，職業(yè)學(xué)校主動(dòng)把虛擬仿真技術(shù)引入到職業(yè)教育的實(shí)訓(xùn)和教學(xué)中來，便成了職業(yè)教育改革目前的新亮點(diǎn)，為學(xué)校提供了低成本、高效率的實(shí)習(xí)和實(shí)訓(xùn)手段，為中職教育帶來了全新的教學(xué)理念和教學(xué)模式。

一、利用虛擬仿真技術(shù)進(jìn)行教學(xué)的優(yōu)點(diǎn)

1.利用虛擬仿真技術(shù)，可以制造出一個(gè)與實(shí)際工作近乎相同的虛擬場景。學(xué)生可以通過觀察、操作、感觸等形式，將工作過程親身經(jīng)歷一遍，達(dá)到身臨其境的認(rèn)知目的。

2.利用仿真模擬環(huán)境進(jìn)行教學(xué)和實(shí)訓(xùn)，如同在游戲環(huán)境中進(jìn)行教學(xué)，可以激起學(xué)習(xí)的興趣。在虛擬的環(huán)境中學(xué)習(xí)和實(shí)訓(xùn)，鼓勵(lì)學(xué)習(xí)者在特定的虛擬環(huán)境中主動(dòng)操作和練習(xí)，就好像在玩游戲，大大激發(fā)學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)主動(dòng)性和關(guān)注度。

3.利用虛擬仿真技術(shù)進(jìn)行教學(xué)和實(shí)訓(xùn)，可以提高操作的安全系數(shù)。在虛擬的教學(xué)或者實(shí)訓(xùn)環(huán)境里，學(xué)習(xí)者不怕操作失誤，不怕對設(shè)備造成損壞、不怕對學(xué)習(xí)者的人身造成傷害，而且系統(tǒng)還能對學(xué)習(xí)者的操作進(jìn)行判斷，及時(shí)對錯(cuò)誤操作發(fā)出警報(bào)和提示。

4.利用虛擬仿真技術(shù)進(jìn)行教學(xué)和實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)，大大降低耗材的消耗。

5.利用虛擬仿真技術(shù)進(jìn)行教學(xué)和實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)，不僅可以提高教師的教學(xué)效果，還可以促進(jìn)學(xué)生技能的學(xué)習(xí)和掌握。在仿真環(huán)境中實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)，可以隨時(shí)重新開始，也可以對沒有完成的操作進(jìn)行記錄，還可以對完成的操作進(jìn)行回看，極大地提高了教學(xué)和實(shí)訓(xùn)的效率。

二、虛擬仿真技術(shù)在職業(yè)學(xué)校中的應(yīng)用

近年來，在職業(yè)教育的各個(gè)專業(yè)在積極引入虛擬仿真技術(shù)。以下介紹幾個(gè)在職業(yè)學(xué)校的應(yīng)用案例。

（一）在水利水電工程技術(shù)專業(yè)虛擬仿真軟件的應(yīng)用

某學(xué)校的水電工程虛擬仿真系統(tǒng)是應(yīng)用虛擬仿真、多媒體等技術(shù)把水利水電工程的整個(gè)建設(shè)過程以三維仿真的形式呈現(xiàn)，開發(fā)了方案設(shè)計(jì)、總體布置、地形、地質(zhì)、水工結(jié)構(gòu)、施工、運(yùn)行管理等環(huán)節(jié)的綜合仿真系統(tǒng)。學(xué)生在虛擬的水電工程環(huán)境中，可以按照程序設(shè)定好的任務(wù)進(jìn)行有關(guān)功能的應(yīng)用，例如地形地貌勘測，工程項(xiàng)目初設(shè)，工程項(xiàng)目開挖施工，鋼筋綁扎，模板架設(shè)，混凝土澆筑，設(shè)備安裝調(diào)試，工程項(xiàng)目運(yùn)行與管理等。學(xué)生在虛擬場景中，可以控制和安排整個(gè)施工現(xiàn)場的環(huán)境變化，建筑物和構(gòu)筑物的施工，學(xué)生通過全過程的體驗(yàn)和操作，掌握和了解水利水電工程的整個(gè)施工過程和施工細(xì)節(jié)，為學(xué)生學(xué)習(xí)提供全崗位、全方面、全過程的體驗(yàn)和學(xué)習(xí)，改變了傳統(tǒng)的教學(xué)理念和思路。

（二）在模擬建筑物施工過程中的應(yīng)用

建筑物和構(gòu)筑物的施工現(xiàn)場環(huán)境復(fù)雜，施工方為了安全不容許學(xué)生進(jìn)入，為了讓學(xué)生感受施工過程的各個(gè)環(huán)節(jié)，我們可以引入虛擬仿真技術(shù)模擬建筑物施工過程。在虛擬仿真環(huán)境中，學(xué)生可以在進(jìn)入虛擬的施工現(xiàn)場進(jìn)行體驗(yàn)，可以轉(zhuǎn)身、可以鳥瞰或者放大局部細(xì)節(jié)。在軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)的每個(gè)任務(wù)教學(xué)模塊中，學(xué)校按照教師的任務(wù)要求，進(jìn)行施工實(shí)訓(xùn)和操作，通過動(dòng)畫和視頻可以反復(fù)學(xué)習(xí)和練習(xí)，幫助學(xué)生對教學(xué)任務(wù)和技能學(xué)習(xí)，輔助學(xué)生對于整個(gè)施工過程的掌控和知識點(diǎn)的學(xué)習(xí)。

（三）在機(jī)械加工專業(yè)的應(yīng)用

數(shù)控機(jī)床仿真操作軟件是專門針對機(jī)械加工專業(yè)的學(xué)生開發(fā)的，學(xué)生在沒有接觸數(shù)控機(jī)床之前，先通過仿真軟件熟悉數(shù)控機(jī)床，這樣可以避免在加工過程中，因?yàn)閷W(xué)生操作不熟練或者不規(guī)范的而帶來的未知風(fēng)險(xiǎn)。數(shù)控機(jī)床仿真操作系統(tǒng)的與真實(shí)的數(shù)控機(jī)床在操作程序上是完全一致的，可以進(jìn)行編程等運(yùn)行操作。在整個(gè)操作過程中，如果有錯(cuò)誤，系統(tǒng)會及時(shí)提醒和提示。學(xué)生通過仿真系統(tǒng)的操作，掌握基本操作，正確處理操作過程，積累經(jīng)驗(yàn)之后，再到真實(shí)機(jī)床上操作，達(dá)到事半功倍的效果。

（四）在電工專業(yè)的應(yīng)用

變壓器檢修工實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)是通過計(jì)算機(jī)三維仿真技術(shù)，模擬變壓器的基本工作原理、設(shè)備類型及結(jié)構(gòu)、設(shè)備特點(diǎn);并能模擬變壓器的各種故障以及處理方法的一套多維可視化軟件。檢修調(diào)整：掌握電力變壓器檢修的類別、工作程序、工藝要求及檢修完成后現(xiàn)場驗(yàn)收的有關(guān)要求。通過計(jì)算機(jī)三維技術(shù)模擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境，再現(xiàn)變壓器檢修的類別環(huán)境，模擬檢修的工藝過程。檢修過程中用戶能夠交互操作，如同親身在現(xiàn)場操作一樣。故障維修：模擬變壓器故障現(xiàn)象。用戶進(jìn)入該模塊后，首先由教員植入故障，然后程序根據(jù)植入的故障，模擬對應(yīng)的故障現(xiàn)象，用戶根據(jù)故障現(xiàn)象，進(jìn)行人機(jī)交互，逐步排除故障。

總之，隨著虛擬仿真技術(shù)的不斷完善和成熟，把虛擬仿真技術(shù)引入職業(yè)教育的教學(xué)環(huán)節(jié)中，已經(jīng)成為職業(yè)教育的實(shí)習(xí)和實(shí)訓(xùn)教學(xué)中的新亮點(diǎn)，為學(xué)校提供了低成本、高效率的實(shí)習(xí)和實(shí)訓(xùn)手段，為中職教學(xué)帶來了革命性創(chuàng)新。同時(shí)我們也要注意到，虛擬仿真技術(shù)是從生產(chǎn)實(shí)踐中提取出來的教學(xué)技術(shù)和方法，向?qū)W生輸出了間接實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，它無法徹底取代真實(shí)操作。

注釋：

①引自國務(wù)院《關(guān)于加快發(fā)展現(xiàn)代職業(yè)教育的決定》國發(fā)〔2014〕19號。

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（責(zé)編 趙建榮）