陸茵

【摘 要】本文以廣西電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院建筑設(shè)備自動化系統(tǒng)課程的教學(xué)為例，針對仿真實訓(xùn)教學(xué)中存在的學(xué)生學(xué)習(xí)興趣不持久，實訓(xùn)變成應(yīng)付式，仿真實訓(xùn)操作簡單化，實訓(xùn)結(jié)果理想化，考核評價欠客觀，不能反映學(xué)生真實水平等問題，提出校企合作，共同更新開發(fā)仿真實訓(xùn)教學(xué)軟件，揚(yáng)長避短，虛擬仿真與實操訓(xùn)練交替進(jìn)行，多方評價，同時開展理論與實訓(xùn)考核等應(yīng)對對策，并在實踐中進(jìn)行“一中心三平臺三結(jié)合”的具體應(yīng)用。

【關(guān)鍵詞】虛擬仿真 ?一中心三平臺三結(jié)合 ?實踐教學(xué)質(zhì)量

【中圖分類號】G ?【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A

【文章編號】0450-9889（2020）06C-0187-03

虛擬仿真（Virtual Simulation）技術(shù)，亦稱虛擬現(xiàn)實技術(shù)，伴隨著信息技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)、人工智能技術(shù)、圖形圖像技術(shù)而興起，是一種可創(chuàng)建和體驗虛擬世界（Virtual World）的計算機(jī)系統(tǒng)，它是以仿真的方式給用戶創(chuàng)造一個實時反映實體對象變化與相互作用的三維虛擬世界。近年來，我國教育部門相繼出臺《關(guān)于開展2015年國家級虛擬仿真實驗教學(xué)中心建設(shè)工作的通知》《關(guān)于2017—2020年開展示范性虛擬仿真實驗教學(xué)項目建設(shè)的通知》等政策，推動了高職院校虛擬仿真實驗室的建設(shè)。在這種情形下，高職院校虛擬仿真實驗室建設(shè)和仿真實訓(xùn)教學(xué)工作取得了較大的進(jìn)展，但是，在仿真實訓(xùn)教學(xué)過程中還存在諸多問題，需要在教學(xué)實踐中不斷加以改進(jìn)。本文試以廣西電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院建筑設(shè)備自動化系統(tǒng)課程的教學(xué)為例，分析總結(jié)仿真實訓(xùn)教學(xué)中存在的問題，提出“一中心三平臺三結(jié)合”的應(yīng)對對策，并探討其在實踐中的具體應(yīng)用。

一、虛擬仿真實訓(xùn)教學(xué)中存在的問題

建筑設(shè)備自動化系統(tǒng)是廣西電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院建筑電氣工程技術(shù)專業(yè)、建筑智能化工程技術(shù)專業(yè)的一門專業(yè)核心課程，課程任務(wù)是使學(xué)生認(rèn)識建筑設(shè)備自動化系統(tǒng)的基本概念、基本構(gòu)成、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，掌握照明、空調(diào)、給排水等監(jiān)控系統(tǒng)的基本組成、監(jiān)控對象、監(jiān)控信息點，通過該課程的學(xué)習(xí)和實訓(xùn)，使學(xué)生能制作照明、空調(diào)、給排水等監(jiān)控系統(tǒng)的監(jiān)控點表，能根據(jù)監(jiān)控信息點表繪制接線圖，能根據(jù)接線圖完成系統(tǒng)的安裝、接線、組網(wǎng)及調(diào)試。目前廣西電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院建設(shè)完成1間樓宇智能化系統(tǒng)3D仿真實訓(xùn)室，共48個實訓(xùn)工位，建筑設(shè)備自動化系統(tǒng)課程對應(yīng)仿真實訓(xùn)項目包括控制系統(tǒng)電氣安裝檢測、照明監(jiān)控系統(tǒng)安裝調(diào)試、空調(diào)風(fēng)系統(tǒng)安裝調(diào)試、空調(diào)水系統(tǒng)安裝調(diào)試、給排水系統(tǒng)安裝調(diào)試。筆者在2017級建筑電氣工程技術(shù)專業(yè)的建筑設(shè)備自動化系統(tǒng)教學(xué)中開始使用該仿真實訓(xùn)室開展課程的仿真實訓(xùn)教學(xué)，實訓(xùn)結(jié)束發(fā)現(xiàn)效果不盡人意，還存在如下方面的問題：

（一）學(xué)生學(xué)習(xí)興趣不持久，實訓(xùn)變成應(yīng)付式

由于實訓(xùn)室的樓宇智能化3D仿真軟件是以一棟綜合性智能大廈的3D虛擬場景為載體，大廈包含地下一層（設(shè)置有停車場等）、一層（設(shè)置有大廳、控制室等）、二層（設(shè)置有辦公室等），軟件將場景進(jìn)行三維可視化模擬仿真，學(xué)生在實訓(xùn)過程可以通過鍵盤、鼠標(biāo)等工具實現(xiàn)在虛擬場景中快速切換場景、自主行走、全方位任意交互漫游，實訓(xùn)猶如游戲。實訓(xùn)開始的確激起了學(xué)生濃厚的學(xué)習(xí)興趣，但是隨著實訓(xùn)的進(jìn)行，學(xué)生發(fā)現(xiàn)仿真實訓(xùn)不等同于游戲，需要相關(guān)的理論知識支撐，還需要了解枯燥的規(guī)范條件。此外，學(xué)生發(fā)現(xiàn)仿真實訓(xùn)操作點就是捕捉設(shè)備附近某個區(qū)域，有時隨意點擊一通鼠標(biāo)無須理解相關(guān)知識便能完成操作，有時明明很簡單的一步操作卻因捕捉區(qū)域小、難找到而長時間無法完成操作，便會失去學(xué)習(xí)興趣，后期的實訓(xùn)變成應(yīng)付式，實訓(xùn)效果不理想。

（二）仿真實訓(xùn)操作簡單化，實訓(xùn)結(jié)果理想化

設(shè)備安裝、管線敷設(shè)、系統(tǒng)調(diào)試、工藝流程及操作步驟都比較簡單，和實際生產(chǎn)現(xiàn)場以及操作相去甚遠(yuǎn)。例如，系統(tǒng)接線，實際建筑設(shè)備自動化系統(tǒng)的接線應(yīng)包括以下幾個步驟：（1）簡單制作I/O分配表，確定設(shè)備的監(jiān)控信息點、信息點的類型、合理配置DDC（或其他控制器）的I/O端口;（2）仔細(xì)閱讀設(shè)備、DDC接線端子圖，繪制接線圖（根據(jù)實際情況確定是否需要繪制）;（3）根據(jù)I/O分配表（或接線圖）完成接線;（4）接線過程注意布線工藝、撥線工藝、接線工藝;（5）通電前線路短路檢測。仿真實訓(xùn)只有設(shè)備接線這一個步驟，無須制作I/O分配表，則學(xué)生在實訓(xùn)過程中即使不知設(shè)備類型、無法區(qū)分信息點類型、不必查閱設(shè)備及DDC接線端子圖、不必關(guān)注操作過程的各種失誤及故障、不必考慮材料的節(jié)約問題也能根據(jù)給出圖紙完成接線任務(wù)，實訓(xùn)與理論脫節(jié)，無法培養(yǎng)學(xué)生分析問題、解決問題的能力，無法訓(xùn)練學(xué)生故障檢測排除的能力，不利于培養(yǎng)學(xué)生認(rèn)真、嚴(yán)謹(jǐn)、安全、節(jié)約的工作意識。

（三）考核評價欠客觀，不能反映學(xué)生真實水平

仿真實訓(xùn)是在電腦上操作，使用鍵盤、鼠標(biāo)便可開展實訓(xùn)。大部分仿真實訓(xùn)軟件能開展模擬訓(xùn)練、模擬考核，前者在實訓(xùn)時每個操作系統(tǒng)均會給出一些提示信息以便幫助學(xué)生順利完成，后者則無提示信息，教師一般是通過模擬考核或在仿真考核平臺上重新組題來實施仿真實訓(xùn)考核。不管采用哪種考核評價方式，仿真實訓(xùn)考核評價方式都比較單一，與仿真實訓(xùn)操作存在相同的問題：學(xué)生在不懂任何相關(guān)理論知識、操作規(guī)范、工藝流程的情形下，也能順利通過考核，并且能獲得不錯的成績，甚至有些仿真實訓(xùn)軟件，可以同時進(jìn)行模擬訓(xùn)練與模擬考試。這也意味著，學(xué)生在進(jìn)行模擬考試時，打開模擬訓(xùn)練界面，根據(jù)模擬訓(xùn)練界面的提示信息，就可以一步步完成另一個界面的模擬考試，即仿真實訓(xùn)教材容易實施“作弊”，考核形同虛設(shè)，考核成績根本無法反映學(xué)生真實水平。

二、提升虛擬仿真實踐教學(xué)質(zhì)量的對策

（一）校企合作，共同更新開發(fā)仿真實訓(xùn)教學(xué)軟件

企業(yè)與學(xué)校各有所長，仿真實訓(xùn)教學(xué)軟件應(yīng)由雙方聯(lián)合更新/開發(fā)，企業(yè)主要負(fù)責(zé)實訓(xùn)項目更新開發(fā)，力求仿真實訓(xùn)操作步驟、操作工藝、操作流程與實際相符;校方根據(jù)更新開發(fā)后的仿真實訓(xùn)項目，建設(shè)與仿真實訓(xùn)相關(guān)的知識題庫，同時精心設(shè)計仿真實訓(xùn)任務(wù)單（作業(yè)），促使學(xué)生在訓(xùn)練過程中必須掌握相關(guān)的理論知識、操作步驟。

（二）揚(yáng)長避短，虛擬仿真與實操訓(xùn)練交替進(jìn)行

虛擬仿真、實操訓(xùn)練各有所長，虛擬仿真實訓(xùn)能有效節(jié)約教學(xué)成本，容易實施長久反復(fù)訓(xùn)練，能形象、立體呈現(xiàn)龐大、復(fù)雜的實際工程，能進(jìn)行像管線敷設(shè)等不好開展實操訓(xùn)練的隱蔽工程實訓(xùn);而實操訓(xùn)練則能彌補(bǔ)仿真實訓(xùn)的不足，能更好地培養(yǎng)學(xué)生的安全、認(rèn)真、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)裙ぷ饕庾R，能更好地培養(yǎng)學(xué)生團(tuán)隊合作、分析問題、解決問題等能力。因此，應(yīng)虛擬仿真與實操訓(xùn)練相結(jié)合，以更好地提升實踐教學(xué)質(zhì)量。

（三）多方評價，同時開展理論與實訓(xùn)考核

實踐教學(xué)質(zhì)量通過考核評價衡量，合理有效地考核評價方式至關(guān)重要，仿真實訓(xùn)與實操訓(xùn)練相輔相成，實踐教學(xué)離不開理論支撐，所以實踐教學(xué)的考核應(yīng)分多次進(jìn)行仿真實訓(xùn)考核、理論考核、實操訓(xùn)練考核、理論考核。

三、“一中心三平臺三結(jié)合”教學(xué)新模式的構(gòu)建與實踐

（一）“一中心三平臺三結(jié)合”教學(xué)新模式的構(gòu)建

在實踐教學(xué)過程中，仿真實訓(xùn)雖然解決了實操實訓(xùn)許多難以突破的難題，贏得各大高校的青睞，但其存在的不足同樣不可忽略。筆者認(rèn)為不管是利用實操訓(xùn)練平臺開展實訓(xùn)教學(xué)，還是利用仿真實訓(xùn)教學(xué)平臺開展實訓(xùn)教學(xué)，其目的都是為了鍛煉學(xué)生的實踐操作技能，而實踐操作技能并非一朝一夕便能練就，與真實的實訓(xùn)項目、長久的反復(fù)訓(xùn)練、必要的理論知識、有效的考核評價方式等因素密切相關(guān)。

根據(jù)廣西電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院建筑電氣工程技術(shù)專業(yè)實踐教學(xué)存在的問題，綜合現(xiàn)有的實踐教學(xué)條件，結(jié)合筆者多年的實踐教學(xué)經(jīng)驗，筆者構(gòu)建了“一中心三平臺三結(jié)合”教學(xué)新模式?！耙恢行娜脚_三結(jié)合”就是圍繞鍛煉學(xué)生實踐操作技能為中心，依托仿真實訓(xùn)平臺、實操訓(xùn)練平臺、學(xué)校的THEOL在線綜合平臺，開展理實結(jié)合、虛擬仿真與實際操作結(jié)合、線上線下結(jié)合的實踐教學(xué)，如圖1所示。

（二）“一中心三平臺三結(jié)合”教學(xué)新模式的實踐

1.選取對象

為了驗證上述教學(xué)新模式的有效性，筆者在廣西電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院建筑電氣工程技術(shù)專業(yè)2018級的建筑設(shè)備自動化系統(tǒng)課程進(jìn)行了改革試點。該課程采用理實一體化教學(xué)，共60個學(xué)時，其中理論教學(xué)20學(xué)時，實訓(xùn)教學(xué)40學(xué)時，針對學(xué)時較少的情況，主要完成照明監(jiān)控系統(tǒng)、中央空調(diào)監(jiān)控系統(tǒng)的學(xué)習(xí)，其中仿真實訓(xùn)24個學(xué)時，實操實訓(xùn)16個學(xué)時，仿真實訓(xùn)主要包括：系統(tǒng)認(rèn)知、主要設(shè)備安裝、系統(tǒng)接線、系統(tǒng)組網(wǎng)調(diào)試。實操實訓(xùn)主要包括系統(tǒng)設(shè)備安裝、接線、系統(tǒng)組網(wǎng)調(diào)試。

2.實施改革

第一階段，校企合作，更新現(xiàn)有樓宇智能化3D仿真軟件。一是企業(yè)根據(jù)校方教師學(xué)生使用反饋意見，結(jié)合工程建筑設(shè)備自動化系統(tǒng)工程實際，細(xì)化并規(guī)范了系統(tǒng)接線的實訓(xùn)操作流程，增加了系統(tǒng)監(jiān)控設(shè)備布置圖、監(jiān)控原理圖等圖紙識讀實訓(xùn)任務(wù)，縮短了系統(tǒng)設(shè)備安裝過程設(shè)備固定時間，更新后的仿真實訓(xùn)項目更加貼近實際工程施工流程，更加符合學(xué)生學(xué)習(xí)認(rèn)知規(guī)律，例如，系統(tǒng)接線實訓(xùn)任務(wù)包含：制作IO分配表→查閱設(shè)備接線端子圖，制作I/O分配表→系統(tǒng)接線→通電前的系統(tǒng)檢測。二是教師根據(jù)企業(yè)更新后的實訓(xùn)項目，在學(xué)校的THEOL在線綜合平臺建設(shè)建筑設(shè)備自動化系統(tǒng)的教學(xué)資源及題庫，教學(xué)資源包括實操/仿真實訓(xùn)項目的操作視頻、操作流程、教學(xué)課件等，題庫包括理論知識題庫、仿真實訓(xùn)相關(guān)知識題庫、實操訓(xùn)練相關(guān)知識題庫。

第二階段，精心設(shè)計實訓(xùn)任務(wù)單。針對2018年建筑設(shè)備自動化系統(tǒng)仿真實訓(xùn)出現(xiàn)的“學(xué)習(xí)興趣不持久、實訓(xùn)變成應(yīng)付”等問題，2019年開課前，筆者精心設(shè)計建筑設(shè)備自動化系統(tǒng)仿真實訓(xùn)任務(wù)單，把仿真訓(xùn)練過程需要掌握的設(shè)備識別、操作步驟、操作規(guī)范、管線敷設(shè)等知識點以圖紙識讀、填空題、選擇題或簡答題等形式列出，并要求完成相關(guān)任務(wù)的模擬測試。

第三階段，改進(jìn)考核評價方式。針對改革前出現(xiàn)的考核評價方式單一、理論與實踐脫節(jié)、考核不能反映學(xué)生真實水平等問題，改進(jìn)考核評價方式：基礎(chǔ)知識理論考核—仿真模擬測試—仿真理論知識考核—實操考核—課程綜合理論考核，實訓(xùn)考核結(jié)合理論考核，共同評定學(xué)生課程學(xué)習(xí)效果。

第四階段，實施教學(xué)。第一步：利用20個學(xué)時學(xué)習(xí)建筑設(shè)備自動化系統(tǒng)的基本知識，包括建筑設(shè)備自動化系統(tǒng)的基本概念、系統(tǒng)構(gòu)成、組網(wǎng)形式、DDC的接口類型及照明監(jiān)控系統(tǒng)、中央空調(diào)系統(tǒng)的安裝調(diào)試的基本組成、監(jiān)控對象、監(jiān)控信息點。第二步：利用24個學(xué)時開展控制系統(tǒng)電氣安裝檢測、照明監(jiān)控系統(tǒng)、空調(diào)風(fēng)系統(tǒng)及空調(diào)水系統(tǒng)的安裝調(diào)試的仿真實訓(xùn)。學(xué)生登錄課程網(wǎng)站觀看相關(guān)操作視頻—根據(jù)教師下發(fā)實訓(xùn)任務(wù)單認(rèn)真完成實訓(xùn)任務(wù)—任務(wù)單上傳課程網(wǎng)站—仿真模擬考試—在課程網(wǎng)站完成相關(guān)仿真理論測試。第三步：利用16個學(xué)時開展照明監(jiān)控系統(tǒng)、中央空調(diào)系統(tǒng)的安裝調(diào)試的仿真實訓(xùn)。學(xué)生登錄課程網(wǎng)站觀看相關(guān)操作視頻—根據(jù)教師下發(fā)實訓(xùn)任務(wù)單認(rèn)真完成實訓(xùn)任務(wù)—教師考核評分—在課程網(wǎng)站完成課程理論測試。

3.實施效果

提取改革前后學(xué)生平均仿真實訓(xùn)時間（以照明監(jiān)控系統(tǒng)接線為例）、仿真考核成績、實操訓(xùn)練時間（以照明監(jiān)控系統(tǒng)接線為例）、實操考核成績、課程考核成績做比較，結(jié)果如圖2所示。

由圖可見，改革后學(xué)生平均仿真訓(xùn)練的時間增加了1倍，但實操訓(xùn)練的時間則減少了三分之一;仿真考核成績沒有太多的變化，但實操考核成績提高了18%，課程總體考核成績提高了50%，即改革后課程的實踐教學(xué)質(zhì)量明顯增強(qiáng)。

仿真實訓(xùn)和實操實訓(xùn)各有利弊，理論知識與實踐操作相輔相成，完善的課程網(wǎng)站資源能為師生提供便利學(xué)習(xí)考核平臺，理論與實際結(jié)合、虛擬仿真與實際操作結(jié)合、線上與線下結(jié)合，依托仿真實訓(xùn)教學(xué)、實操訓(xùn)練、THEOL在線綜合三平臺開展實踐教學(xué)，能有效提升學(xué)生的實踐操作技能。

【參考文獻(xiàn)】

[1]陳劼人.社會媒體注意力欺騙行為研究[D].杭州：浙江工業(yè)大學(xué)，2016.

[2]周麗楠.卓越工程師背景下過控專業(yè)化工仿真實訓(xùn)的探索與實踐[C].第十三屆全國高等學(xué)校過程裝備與控制工程專業(yè)教學(xué)與科研校際交流會論文集，2013.

【基金項目】廣西壯族自治區(qū)職業(yè)教育示范特色專業(yè)及實訓(xùn)基地建設(shè)項目“廣西電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院建筑電氣工程技術(shù)示范特色專業(yè)及實訓(xùn)基地建設(shè)”（2017Q104）

【作者簡介】陸 茵（1978— ），女，廣西岑溪人，碩士，廣西電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院講師，研究方向：自動化、建筑電氣工程技術(shù)。

（責(zé)編 何田田）