①基金項(xiàng)目：教育部“虛擬仿真技術(shù)在職業(yè)教育教學(xué)中的創(chuàng)新應(yīng)用”專項(xiàng)課題“基于虛擬仿真技術(shù)的工業(yè)智能控制技術(shù)專業(yè)群教學(xué)模式和效果評(píng)價(jià)研究”。

作者簡(jiǎn)介：魏召剛（1968—），男，漢族，山東壽光人，碩士，教授，研究方向：高等職業(yè)教育。

［摘? ? ? ? ? ?要］? 介紹了項(xiàng)目化教學(xué)法的特點(diǎn)和虛擬仿真技術(shù)，對(duì)基于虛擬仿真技術(shù)的自動(dòng)化類課程“三自一探”項(xiàng)目化教學(xué)模式的實(shí)施過程和特點(diǎn)作了總結(jié)和分析，提出了虛擬仿真平臺(tái)支持項(xiàng)目化教學(xué)應(yīng)具有的功能，為更好地實(shí)施項(xiàng)目化教學(xué)提供了路徑參考。

［關(guān)? ? 鍵? ?詞］? 項(xiàng)目教學(xué)法；虛擬仿真；自動(dòng)化

［中圖分類號(hào)］? G712? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ［文獻(xiàn)標(biāo)志碼］? A? ? ? ? ? ? ? ? ? ［文章編號(hào)］? 2096-0603（2024）11-0001-04

一、引言

技術(shù)技能型人才培養(yǎng)模式是職業(yè)教育研究的核心內(nèi)容，國內(nèi)外學(xué)者和基層教師已總結(jié)形成了體系化的理論模式。項(xiàng)目化教學(xué)作為以項(xiàng)目實(shí)施能力為培養(yǎng)核心，在項(xiàng)目的實(shí)施過程中培養(yǎng)學(xué)生的專業(yè)知識(shí)、專業(yè)技能和職業(yè)素質(zhì)，得到了廣泛的認(rèn)可。其以學(xué)生為中心的教學(xué)模式和以團(tuán)隊(duì)學(xué)習(xí)為主要模式的教學(xué)組織都得到了廣泛的驗(yàn)證。虛擬仿真技術(shù)是隨著信息技術(shù)和人工智能技術(shù)的發(fā)展產(chǎn)生的更加形象直觀的教學(xué)支持手段，目的是解決一些常規(guī)教學(xué)模式所不容易解決的看不見、摸不著以及實(shí)際操作不允許的問題，也對(duì)提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和主動(dòng)性具有正向的促進(jìn)作用。本文基于自動(dòng)化類專業(yè)的項(xiàng)目特色，探索虛擬仿真技術(shù)在項(xiàng)目化教學(xué)實(shí)施過程中的作用，可以真正實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目化教學(xué)的項(xiàng)目閉環(huán)。基于教學(xué)實(shí)踐過程的探索和實(shí)施，對(duì)滿足項(xiàng)目化教學(xué)的虛擬仿真平臺(tái)的功能等提出了建設(shè)性的參考標(biāo)準(zhǔn)。

二、研究基礎(chǔ)和起因

（一）項(xiàng)目化教學(xué)模式概述

項(xiàng)目化教學(xué)是以學(xué)生為主體的教學(xué)模式之一，教師根據(jù)教學(xué)目標(biāo)設(shè)計(jì)具體的教學(xué)項(xiàng)目作為工作任務(wù)，學(xué)生團(tuán)隊(duì)在教師的指導(dǎo)下，通過團(tuán)隊(duì)協(xié)作獨(dú)立完成教學(xué)項(xiàng)目中的工作任務(wù)，在項(xiàng)目的處理過程中達(dá)成學(xué)習(xí)目標(biāo)。項(xiàng)目的處理過程完全由學(xué)生團(tuán)隊(duì)自己完成，包括信息的收集、方案的設(shè)計(jì)、項(xiàng)目實(shí)施及最終評(píng)價(jià)等。學(xué)生團(tuán)隊(duì)通過完成工作任務(wù)，不僅掌握了完成任務(wù)所涉及的知識(shí)和技能，還培養(yǎng)了學(xué)生的綜合分析和處理問題能力、工作流程設(shè)計(jì)能力、溝通協(xié)同能力和團(tuán)隊(duì)合作精神。教師的任務(wù)是設(shè)計(jì)將相應(yīng)知識(shí)和技能有序融入的教學(xué)項(xiàng)目，在學(xué)生團(tuán)隊(duì)的項(xiàng)目實(shí)施過程中把控進(jìn)程、給予指導(dǎo)，組織對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)成果進(jìn)行評(píng)價(jià)，保證教學(xué)目標(biāo)的更好達(dá)成。在教育尤其是職業(yè)教育越來越重視學(xué)生綜合能力的背景下，項(xiàng)目化教學(xué)模式的優(yōu)勢(shì)日益突出。

對(duì)學(xué)生團(tuán)隊(duì)來講，完成工作任務(wù)的工作流程如圖1。在整個(gè)學(xué)習(xí)過程中，無疑從“分工查找學(xué)習(xí)”到“檢查實(shí)施結(jié)果”的循環(huán)過程是核心，學(xué)生團(tuán)隊(duì)經(jīng)過不斷的“學(xué)習(xí)—實(shí)施—檢查”的循環(huán)，最終實(shí)現(xiàn)工作任務(wù)。

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圖1 項(xiàng)目化學(xué)習(xí)團(tuán)隊(duì)學(xué)習(xí)過程示意圖

（二）虛擬仿真技術(shù)概述

虛擬仿真技術(shù)是利用信息化手段，對(duì)于要研究的實(shí)際對(duì)象，先建立該對(duì)象的同態(tài)模型，形成與實(shí)際對(duì)象特性一致的虛擬對(duì)象，在信息化平臺(tái)支持下對(duì)虛擬對(duì)象的工作過程、結(jié)果等進(jìn)行虛擬試驗(yàn)，以形成對(duì)實(shí)際對(duì)象的預(yù)測(cè)性結(jié)論。

虛擬仿真技術(shù)因其以虛擬對(duì)象代替實(shí)物的靈活性，有效避免了設(shè)計(jì)過程缺陷，提高了設(shè)計(jì)過程的成功率和效率，對(duì)設(shè)計(jì)領(lǐng)域來講具有重大意義。歸納起來，虛擬仿真技術(shù)的優(yōu)越性可表現(xiàn)為以下幾個(gè)方面：（1）能解決很多需要進(jìn)行破壞性試驗(yàn)或危險(xiǎn)性試驗(yàn)才能決策的實(shí)際問題。（2）可以將很長的實(shí)驗(yàn)周期縮短，從而快速檢驗(yàn)結(jié)果。（3）可以重復(fù)或反復(fù)進(jìn)行某項(xiàng)操作，檢查某些在實(shí)際操作中不容易把握的短暫過程。（4）簡(jiǎn)單易懂，結(jié)果能直觀呈現(xiàn)。

在信息化手段越來越豐富的背景下，虛擬仿真技術(shù)也得到了全面的提升。從最簡(jiǎn)單的平面仿真到各種沉浸式場(chǎng)景，虛擬仿真技術(shù)越來越展示出直觀、可感受等多方面的優(yōu)越性，在多個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣。

（三）自動(dòng)化類課程項(xiàng)目化教學(xué)的困擾

自動(dòng)化類專業(yè)相關(guān)課程的特點(diǎn)是：學(xué)生需要首先理解相關(guān)原理和方法，進(jìn)而形成具有一定個(gè)性化特點(diǎn)的解決和分析問題方法。學(xué)生的學(xué)習(xí)過程強(qiáng)調(diào)的是對(duì)相關(guān)知識(shí)和技能的理解和掌握，而不是僅依靠對(duì)某一個(gè)固定過程的重復(fù)。學(xué)生只有從根本上對(duì)相關(guān)問題知其然，更知其所以然，才能真正掌握并形成自己解決問題的思路和方法，達(dá)到學(xué)習(xí)目標(biāo)。

在此類課程的項(xiàng)目化教學(xué)中，存在幾個(gè)方面的工作任務(wù)不能很好地實(shí)現(xiàn)循環(huán)反復(fù)，從而成為學(xué)生真正悟透相關(guān)知識(shí)和技能的困擾點(diǎn)。（1）硬件條件不能有效支持真實(shí)的工作任務(wù)，學(xué)生只能模仿過程而不能看到結(jié)果，影響了項(xiàng)目化教學(xué)循環(huán)提升的效果?；诳陀^條件，任何一個(gè)學(xué)習(xí)場(chǎng)所不可能提供讓學(xué)生無限發(fā)揮的硬件支持系統(tǒng)，學(xué)生的項(xiàng)目化學(xué)習(xí)過程只局限于完成設(shè)計(jì)，不能真正地通過實(shí)施驗(yàn)證結(jié)果，從而使學(xué)生的項(xiàng)目化學(xué)習(xí)過程缺少最重要的環(huán)節(jié)，學(xué)習(xí)效果大打折扣。（2）學(xué)生對(duì)任務(wù)的完成局限于模仿而不能悟透，結(jié)果是知其然而不知其所以然，任務(wù)完成了，學(xué)習(xí)目標(biāo)未達(dá)成。自動(dòng)化類專業(yè)課程的特點(diǎn)決定了重復(fù)模仿并不能達(dá)成學(xué)習(xí)目標(biāo)，只有理解清楚任務(wù)完成的每個(gè)環(huán)節(jié)的理論起點(diǎn)和技能精髓才能完成學(xué)習(xí)任務(wù)。但是硬件系統(tǒng)對(duì)學(xué)生不能提供隨時(shí)的自主學(xué)習(xí)支持，在師生比受限和課程進(jìn)度約束下，學(xué)生的關(guān)注點(diǎn)可能是是否完成任務(wù)而不是是否達(dá)成學(xué)習(xí)目標(biāo)，從而失去了項(xiàng)目化教學(xué)的最終目標(biāo)。（3）硬件支持系統(tǒng)下的項(xiàng)目化教學(xué)不能滿足學(xué)生探索創(chuàng)新的素質(zhì)提升需求。硬件支持系統(tǒng)可完成的項(xiàng)目基本都是預(yù)先設(shè)定的，學(xué)生在項(xiàng)目實(shí)施過程中只能沿既定路徑進(jìn)行，創(chuàng)新性的解決方法難以落地實(shí)施，更不允許學(xué)生通過試錯(cuò)對(duì)個(gè)性化的方案進(jìn)行驗(yàn)證，一定程度上學(xué)生被框在一個(gè)很窄的范圍內(nèi)，限制了學(xué)生形成自己的方法思路和創(chuàng)新。

基于硬件支持系統(tǒng)的項(xiàng)目化教學(xué)，硬件系統(tǒng)的局限對(duì)項(xiàng)目化教學(xué)學(xué)習(xí)目標(biāo)的達(dá)成形成了很大的制約，一定程度上對(duì)項(xiàng)目化教學(xué)培養(yǎng)學(xué)生解決問題方法和創(chuàng)新能力形成了約束，使項(xiàng)目化教學(xué)的教學(xué)效果不及預(yù)期。

三、基于虛擬仿真平臺(tái)的項(xiàng)目化教學(xué)模式實(shí)踐

山東工業(yè)職業(yè)學(xué)院電氣自動(dòng)化技術(shù)教學(xué)團(tuán)隊(duì)在多年的項(xiàng)目化教學(xué)實(shí)踐中，對(duì)硬件系統(tǒng)支持的項(xiàng)目化教學(xué)的局限性進(jìn)行了充分的研究和思考，開發(fā)了相應(yīng)核心課程的虛擬仿真教學(xué)平臺(tái)，探索形成了基于虛擬仿真平臺(tái)的“三自一探”項(xiàng)目化教學(xué)模式和虛擬仿真平臺(tái)與硬件支持系統(tǒng)協(xié)同的虛實(shí)混合項(xiàng)目化教學(xué)模式?！叭砸惶健表?xiàng)目化教學(xué)模式下，學(xué)生的學(xué)習(xí)過程具有“自由組態(tài)、自主學(xué)習(xí)、自我評(píng)價(jià)、探究學(xué)習(xí)”的特點(diǎn)。本文以電氣控制技術(shù)課程的三相交流電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)控制項(xiàng)目為例進(jìn)行介紹。

項(xiàng)目如下：某運(yùn)料小車用一臺(tái)三相異步電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，要求實(shí)現(xiàn)按鈕手動(dòng)控制的小車往復(fù)運(yùn)動(dòng)，電動(dòng)機(jī)額定參數(shù)為：Pe=15kW，Ue=380V，Ie=28.5A，除完成要求的操作功能外，電路還需要包括短路保護(hù)、過載保護(hù)、失電保護(hù)等基本保護(hù)功能。設(shè)計(jì)控制電路并選擇相應(yīng)元器件，完成功能測(cè)試。項(xiàng)目的學(xué)習(xí)目標(biāo)是：掌握電氣互鎖邏輯電路并能夠正確完成電路連接；復(fù)習(xí)電氣自鎖邏輯電路、熱繼電器等相關(guān)元器件選型等。

自由組態(tài)：學(xué)生團(tuán)隊(duì)通過查閱相關(guān)資料，學(xué)習(xí)理解并完成電路原理圖設(shè)計(jì)；復(fù)習(xí)以前學(xué)習(xí)內(nèi)容，完成相關(guān)元器件參數(shù)選擇；完成電路設(shè)計(jì)。在虛擬仿真平臺(tái)按設(shè)計(jì)選擇相應(yīng)元器件，對(duì)元器件參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，完成元器件布局設(shè)計(jì)并完成電路連接。在組態(tài)過程中，學(xué)生團(tuán)隊(duì)可以進(jìn)行任意的線路連接，虛擬仿真平臺(tái)不對(duì)其邏輯是否正確進(jìn)行校驗(yàn)。

自主學(xué)習(xí)：在組態(tài)過程中，虛擬仿真平臺(tái)提供元器件學(xué)習(xí)支持，學(xué)生團(tuán)隊(duì)可根據(jù)需要直接查看元器件的特性、使用方法。組態(tài)完成后，學(xué)生可對(duì)組態(tài)結(jié)果進(jìn)行操作驗(yàn)證，虛擬仿真平臺(tái)按實(shí)際組態(tài)的電路產(chǎn)生相應(yīng)動(dòng)作，在發(fā)生短路等致命錯(cuò)誤時(shí)會(huì)彈出提示。學(xué)生團(tuán)隊(duì)根據(jù)仿真結(jié)果可對(duì)電路進(jìn)行修改并即時(shí)測(cè)試修改方案。

自我評(píng)價(jià)：學(xué)生團(tuán)隊(duì)的項(xiàng)目完成情況可即時(shí)由虛擬仿真平臺(tái)呈現(xiàn)，學(xué)生團(tuán)隊(duì)可以自我檢查評(píng)價(jià)項(xiàng)目完成情況，實(shí)現(xiàn)對(duì)相關(guān)內(nèi)容是否掌握的自我評(píng)價(jià)。

探究學(xué)習(xí)：學(xué)生團(tuán)隊(duì)可以設(shè)置電路邏輯故障，測(cè)試短路、過載、不能自鎖等錯(cuò)誤產(chǎn)生的實(shí)際現(xiàn)象，當(dāng)出現(xiàn)短路等致命錯(cuò)誤時(shí)，虛擬仿真平臺(tái)會(huì)對(duì)錯(cuò)誤現(xiàn)象及原因彈出提示。通過教學(xué)實(shí)踐證實(shí)，學(xué)生對(duì)錯(cuò)誤現(xiàn)象印象更深刻，對(duì)錯(cuò)誤發(fā)生原因的理解更透徹，探究式學(xué)習(xí)更容易引起學(xué)生興趣，學(xué)習(xí)目標(biāo)達(dá)成的效果更好。

在虛擬仿真平臺(tái)的支持下，學(xué)生團(tuán)隊(duì)可以自主完成項(xiàng)目“學(xué)習(xí)—實(shí)施—檢查”的螺旋提升，自主理解并掌握相關(guān)現(xiàn)象產(chǎn)生的原因，形成對(duì)電路結(jié)構(gòu)與功能的深刻理解，在項(xiàng)目實(shí)施過程中掌握相關(guān)知識(shí)和技能，并探究可能產(chǎn)生的不正常狀態(tài)，達(dá)到對(duì)相關(guān)內(nèi)容更深的把握，并提高學(xué)生積極探究的興趣和分析能力。

在虛實(shí)混合模式下，學(xué)生完成相關(guān)虛擬仿真項(xiàng)目化學(xué)習(xí)后，可以根據(jù)經(jīng)過測(cè)試的電路在硬件支持平臺(tái)上進(jìn)一步練習(xí)配線等，進(jìn)一步理解并掌握專業(yè)規(guī)范。但是，在硬件支持平臺(tái)上的操作，不再強(qiáng)調(diào)元件參數(shù)的匹配與否，僅驗(yàn)證物理接線是否正確。

四、虛擬仿真平臺(tái)的功能要求

虛擬仿真平臺(tái)要滿足項(xiàng)目化教學(xué)個(gè)性化實(shí)施的需求，在基本的操作便捷等基礎(chǔ)性功能之外，還必須具備更高的功能需求，包括：（1）虛擬仿真平臺(tái)的元器件仿真必須是基于元器件的底層動(dòng)作邏輯，要完全仿真一個(gè)實(shí)際元器件所具有的物理特性，不施加額外約束，更不能簡(jiǎn)化元器件的物理特性。（2）虛擬仿真平臺(tái)必須具備完全開放的可組態(tài)功能，支持使用者根據(jù)個(gè)人需求進(jìn)行組態(tài)，并按實(shí)際組態(tài)準(zhǔn)確呈現(xiàn)組態(tài)結(jié)果，從而使學(xué)生團(tuán)隊(duì)能準(zhǔn)確觀察動(dòng)作結(jié)果并有興趣進(jìn)一步探索。（3）虛擬仿真平臺(tái)需具備學(xué)習(xí)支持功能以滿足學(xué)生的高效率學(xué)習(xí)。虛擬仿真平臺(tái)支持操作者隨時(shí)查看相關(guān)元器件的特性和使用規(guī)范，從而支持學(xué)生在組態(tài)的過程中即時(shí)查看學(xué)習(xí)相關(guān)知識(shí)，最大限度地提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率。（4）虛擬仿真平臺(tái)需具備便捷的斷點(diǎn)保存功能。對(duì)于相對(duì)復(fù)雜的項(xiàng)目來講，學(xué)生團(tuán)隊(duì)可能要通過多個(gè)學(xué)習(xí)階段才能完成一個(gè)學(xué)習(xí)項(xiàng)目，在事實(shí)上不可能為一個(gè)學(xué)生團(tuán)隊(duì)配置專用的學(xué)習(xí)平臺(tái)的客觀條件下，學(xué)生團(tuán)隊(duì)?wèi)?yīng)當(dāng)可以便捷地存儲(chǔ)完成的工作并在任意地點(diǎn)取回繼續(xù)實(shí)施，這就需要虛擬仿真平臺(tái)具備便捷的斷點(diǎn)保存功能。

五、自動(dòng)化類虛擬仿真平臺(tái)的參考標(biāo)準(zhǔn)

按照要求制定標(biāo)準(zhǔn)以保證工作質(zhì)量是必要的，在教學(xué)實(shí)施過程中，通過對(duì)自動(dòng)化類相關(guān)課程虛擬仿真教學(xué)平臺(tái)的使用驗(yàn)證，對(duì)自動(dòng)化類虛擬仿真教學(xué)平臺(tái)的技術(shù)和功能要求形成部分具有參考意義的標(biāo)準(zhǔn)。以下以“虛擬仿真教學(xué)管理平臺(tái)”和“自動(dòng)線安裝與調(diào)試仿真軟件”為例對(duì)公共部分做簡(jiǎn)單介紹，供同行參考，以期共同完善和發(fā)展。

（一）虛擬仿真教學(xué)管理平臺(tái)技術(shù)要求

1.基本功能

虛擬仿真綜合教學(xué)管理平臺(tái)作為仿真軟件的信息管理平臺(tái)，具備前端登錄與后臺(tái)管理等相關(guān)功能，教師通過平臺(tái)統(tǒng)一同步課程信息，分發(fā)任務(wù)項(xiàng)目，集成多媒體及題庫管理，且具備考核及報(bào)表分析功能。同時(shí)，虛擬仿真綜合實(shí)訓(xùn)教學(xué)平臺(tái)可以開放信息接口，可以統(tǒng)一集成多種虛擬仿真軟件，統(tǒng)一進(jìn)行信息及功能管理，滿足教學(xué)的信息集成化需求，方便統(tǒng)一管理。

2.功能模塊

（1）登錄及用戶管理功能

角色類型：用戶分為教師用戶、學(xué)生用戶以及管理員用戶三種。

用戶注冊(cè)：用戶可以通過用戶名和手機(jī)號(hào)登錄平臺(tái)。

用戶登錄：平臺(tái)角色管理員、教師、學(xué)生通過統(tǒng)一登錄入口進(jìn)行登錄，通過角色權(quán)限不同進(jìn)入不同權(quán)限頁面。

用戶管理：添加、修改、刪除教師、學(xué)生信息。

個(gè)人中心：用戶可以通過個(gè)人中心修改個(gè)人信息以及登錄密碼。

（2）教務(wù)管理系統(tǒng)

包括：班級(jí)管理、課程信息管理、課程簽到等管理功能。

（3）多媒體管理系統(tǒng)

文檔管理：教師用戶可上傳實(shí)訓(xùn)指導(dǎo)書，學(xué)生用戶可在線瀏覽PDF文檔、下載文檔。

視頻資源管理：教師用戶可以上傳不同類型的視頻到實(shí)訓(xùn)任務(wù)中，學(xué)生用戶可以在線觀看視頻。

（4）題庫管理系統(tǒng)

題庫管理：教師用戶可以添加、修改和刪除題庫中的習(xí)題內(nèi)容。

錯(cuò)誤記錄：教師用戶通過Excel進(jìn)行批量導(dǎo)入習(xí)題時(shí)，錄入錯(cuò)誤的習(xí)題可以通過提示框來幫助教師修改錄入錯(cuò)誤的習(xí)題記錄。

試卷設(shè)置：教師用戶組成試卷可以通過系統(tǒng)隨機(jī)選擇試題和手動(dòng)選擇試題兩種方式來組成試卷。

試卷下發(fā)：教師用戶可以將組成的試卷以班級(jí)為單位下發(fā)給學(xué)生。

自動(dòng)評(píng)分：學(xué)生用戶提交作業(yè)、試卷后，系統(tǒng)可以進(jìn)行自動(dòng)判分，主觀題試卷需要教師進(jìn)行打分。

（5）報(bào)表分析系統(tǒng)

用戶數(shù)據(jù)分析：教師用戶可以通過平臺(tái)統(tǒng)計(jì)分析用戶的類型、數(shù)量，查看當(dāng)前用戶登錄的人數(shù)以及提供用戶在線時(shí)長。

用戶成績(jī)分析：教師用戶可以了解學(xué)生提交的作業(yè)和考試的記錄，并且可以查看學(xué)生的分?jǐn)?shù)。學(xué)生用戶可以查看自己的實(shí)訓(xùn)任務(wù)考核成績(jī)，教師用戶可以查看班級(jí)內(nèi)學(xué)生各項(xiàng)成績(jī)。

資源數(shù)據(jù)分析：教師用戶可以了解資源數(shù)量，管理上傳的資源文件。

（6）實(shí)訓(xùn)管理系統(tǒng)

每個(gè)任務(wù)包含學(xué)習(xí)模式、練習(xí)模式、考核模式三種狀態(tài)。每個(gè)任務(wù)默認(rèn)包含學(xué)習(xí)模式和練習(xí)模式，學(xué)習(xí)模式包含文字類知識(shí)準(zhǔn)備、文件類實(shí)訓(xùn)指導(dǎo)書、任務(wù)附件，并包含設(shè)備認(rèn)知，練習(xí)模式為虛擬仿真操作。考核模式需要通過教師用戶按照班級(jí)進(jìn)行下發(fā)。

（7）接口管理

平臺(tái)可管理30個(gè)仿真軟件模塊，仿真軟件模塊的添加可由管理員以操作說明文件指引自行操作。

（二）自動(dòng)線安裝與調(diào)試仿真軟件技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

1.軟件概述

仿真教學(xué)軟件集3D資源學(xué)習(xí)、產(chǎn)線裝調(diào)技術(shù)虛擬仿真訓(xùn)練、過程評(píng)價(jià)考核于一體，可實(shí)現(xiàn)工作站的設(shè)備選型、機(jī)械裝配、線路連接、系統(tǒng)調(diào)試，并可以通過PLC控制器或現(xiàn)有編程軟件、實(shí)現(xiàn)虛擬場(chǎng)景中各站點(diǎn)的策略控制，能夠培養(yǎng)學(xué)生在產(chǎn)線及設(shè)備結(jié)構(gòu)認(rèn)知、工具使用、機(jī)械裝配、氣路調(diào)試、控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)、參數(shù)設(shè)置與調(diào)試、編程與調(diào)試、運(yùn)行與維護(hù)等方面的專業(yè)技術(shù)能力。

2.功能描述

（1）教學(xué)功能

軟件具備學(xué)習(xí)、練習(xí)和考核三種模式，覆蓋實(shí)訓(xùn)教學(xué)的各個(gè)環(huán)節(jié)，做到利用軟件即可完成整個(gè)實(shí)訓(xùn)過程，既能通過數(shù)字資源多維度了解實(shí)訓(xùn)過程，又能通過虛擬仿真達(dá)到反復(fù)練習(xí)，檢驗(yàn)學(xué)習(xí)效果的目的。

學(xué)習(xí)模式：學(xué)習(xí)模式以學(xué)生的知識(shí)目標(biāo)培養(yǎng)為主，通過設(shè)備認(rèn)知、實(shí)訓(xùn)指導(dǎo)書、相關(guān)學(xué)習(xí)附件等內(nèi)容幫助學(xué)生自我學(xué)習(xí)。

考核模式：考核模式以驗(yàn)證學(xué)生理論與實(shí)踐的學(xué)習(xí)情況為主，為學(xué)生的仿真考核提供內(nèi)容與技術(shù)支撐。系統(tǒng)將自動(dòng)完成結(jié)果評(píng)價(jià)和自動(dòng)打分，完成過程評(píng)價(jià)考核。

（2）通用功能

①支持機(jī)房直接部署，且支持60臺(tái)PC機(jī)同時(shí)運(yùn)行。

②軟件具備斷點(diǎn)保存功能。學(xué)員可任意定義過程斷點(diǎn)，并可在任意一臺(tái)終端選取同一用戶任意斷點(diǎn)繼續(xù)進(jìn)行。教師可設(shè)置公共斷點(diǎn)，所有學(xué)員可以由該斷點(diǎn)繼續(xù)進(jìn)行。

③支持虛擬場(chǎng)景漫游功能。支持用戶以第一人稱視角和上帝視角觀察虛擬場(chǎng)景中的對(duì)象。

④支持新手指引功能。能夠進(jìn)入功能與操作指引模式，引導(dǎo)學(xué)員學(xué)習(xí)操作。

⑤支持虛擬工具的選擇與使用。操作界面具備工具輔材庫，學(xué)員可自主選擇相應(yīng)的工具與材料。

⑥支持虛擬儀器儀表的使用。學(xué)員可以通過選擇各類虛擬儀表，對(duì)系統(tǒng)線路或設(shè)備進(jìn)行數(shù)量或狀態(tài)測(cè)量。

⑦支持視頻錄制功能。支持將實(shí)訓(xùn)操作過程錄制成通用視頻文件，并保存到本地的指定位置，可供在提交實(shí)驗(yàn)報(bào)告時(shí)作為附件提交。

⑧支持導(dǎo)出實(shí)訓(xùn)操作數(shù)據(jù)。實(shí)訓(xùn)過程中，學(xué)生可隨意分配PLC的I/O點(diǎn)位，可導(dǎo)出PLC的I/O點(diǎn)位信息表，用于實(shí)訓(xùn)報(bào)告的編寫。

⑨支持切換場(chǎng)景視角。學(xué)員能夠通過鼠標(biāo)和鍵盤調(diào)整場(chǎng)景視角，也可以通過選擇特定的視角調(diào)整場(chǎng)景視角。

六、結(jié)束語

項(xiàng)目化教學(xué)的核心目標(biāo)是學(xué)生團(tuán)隊(duì)在完成項(xiàng)目任務(wù)過程中達(dá)成學(xué)習(xí)目標(biāo)，完成任務(wù)只是手段，掌握相關(guān)知識(shí)和技能才是目的。理論指導(dǎo)實(shí)踐是自動(dòng)化類課程的重要特點(diǎn)，需要學(xué)生團(tuán)隊(duì)能個(gè)性化地完成項(xiàng)目任務(wù)，從而在探究的過程中更好地掌握相關(guān)理論，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力，提高學(xué)生的分析和解決問題能力。硬件支持系統(tǒng)必然存在格式固化等不利于學(xué)生進(jìn)行自主和探究式學(xué)習(xí)的不足，而虛擬仿真技術(shù)提供了解決這些問題的有效手段，以虛擬仿真平臺(tái)作為支持的項(xiàng)目化教學(xué)可以成為自動(dòng)化類課程教學(xué)的有效模式。

參考文獻(xiàn)：

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◎編輯 王亞青