论文部分内容阅读
[摘 要]在信息科技发展背景下，教育领域的现代化程度越来越高。虚拟仿真软件是一种以“学-练-测-试-评”为主线的教学辅助手段，可以实现各种工况的设定、生产过程仿真再现、生产事故模拟。其操作真实感比较强，训练过程可控制、可記录、可评价，能较好地巩固内化学生的理论知识，提高学生的实践操作能力。
[关键词]实训教学；仿真软件；教学效果
中图分类号：TP391.6 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）30-0226-01
虚拟仿真技术是一种高新技术、人工环境，亦称为灵境技术、幻真技术，最早应用在飞行员训练及宇航员模拟太空舱操作演练中。虚拟仿真软件不仅能够满足常规实践教学的需求，也能实现常规实践教学难以完成的教学功能。尤其是在高危或极端环境下的实践教学，不可及或不可逆的操作，以及高成本、高消耗、大型或综合训练等情况下，虚拟仿真软件可以提供可靠、安全和经济的训练科目，能够让学生在工业生产虚拟仿真环境中开展实训，提高工程实践能力及实践教学效果。
一、仿真软件在实训教学中的应用意义
虚拟仿真技术是借助信息技术和计算机、互联网技术，而生成的一种模拟环境，融合了计算机图形学、多媒体技术、通信技术、人机接口技术、数字图象处理、人工智能、传感器技术，及人体行为学等多种先进技术。在虚拟环境下，人们可以与其中的对象进行交互作用，获得如同真实环境的感受与体验。虚拟仿真能够精确展现生产现场，实现各种工况的设定、生产过程仿真、生产事故模拟、安全应急演练、操作训练过程，并可控制、可记录、可评价，达到与真实现场一致的行为状态、故障现象、处置操作过程、处理结果、视觉和听觉感受。将虚拟仿真技术引入实践教学，是实践教学手段和方法的创新与改革，是对真实实验及实践教学的有益补充。利用虚拟仿真软件进行教学，具有如下积极意义：
第一，能够创建仿真的教学环境。由于虚拟仿真形式的实训课程，能对实际的教学内容进行模拟，为学生提供了良好的锻炼环境。采用仿真技术所建立的技能训练，能对实际课程内容所需要的真实环境、工艺和工具进行全面的模拟，这样的环境使得学生如入真实的环境，通过使用计算机中设计的相应系统，实现对各个单元控制操作装置和生产设备设施采取仿真形式的操作，在这样的模拟操作下，能够达到相同的实验结果，真正实现了对学生开展实训课程教育的意义。
第二，降低学生实训过程中潜在的安全风险。由于虚拟仿真形式的模拟课堂能对真实的教学环境进行模仿，仿真实训系统为学生创设了优质的教学环境，很多具有安全隐患实训课程无法为学生呈现。导致这样原因的因素是高职学校的相应设备和设施不完善，很难保障学生在实训阶段的安全性。而虚拟实训课堂的建立和出现，为学校解决了这样的问题，在提升学生个人能力的同时，能保障学生专业技能和技术的熟练掌握，这对学生和学校具有重大的意义。另外，省去了教师在开展实训教学活动中对安全方面的顾虑，能全心全意地为学生进行示范，降低了实际操作中错误操作导致不良后果出现的概率。
第三，为学生获得双证书提供便利的条件。通过虚拟仿真实训教学模式的开展，不仅能到达以上几种教学效果，同样提升了实训教学课程开展的效率。这是由于在传统的实训课程开展的过程中，在课程准备、教师示范和学生演练等环节中，耗费了大量的时间和精力，每周开展的实训课程的频率较低，这样的方式不利于学生对专业课实操能力的学习和锻炼，延迟了学生活动实操证书的时间。而在采用虚拟仿真形式的实训课程之后，学生得到锻炼的频率较高，增加了锻炼自身专业技能的次数，提高了学生的实操的水平，进而提升学生的获得双证书的概率，为学生的证书含金量的提升提供了重要的保障。
虚拟仿真实践教学依托虚拟现实、仿真装备与多媒体等技术，融合多种互动硬件与数据库，对生产工艺流程的各个真实环节进行虚拟仿真，通过虚拟仿真与现实相结合的教学特色，形成了特有的教学体系。该体系立足于国家高等工程教育要求和行业特色，在理论与实践、虚拟与现实、教室与现场、教学与科研、校内与校外融合的基础上，以仿真实践实训教学平台为依托，按照基础认知、虚拟现实仿真操作、虚实结合仿真操作、现场实践实训4个训练层次，对生产过程进行认知和实践，切实提高了学生的实践能力与创新精神。
二、在实训教学中应用仿真软件的思路
（一）设计完善的实训教学平台
虚拟仿真实训教学平台是服务于教学活动而设计的，通过对高职院校中相关零部件与组裝技术实际操作的联系，进行完全的模仿，并最终实现在网络平台上，为学生的使用提供便捷的服务。在这样的教学模式中，教师可以开展远程教学的模式。让学生根据虚拟仿真课程中的内容来锻炼专业的技能，完成教师分发的任务，而教师也能通过这样的平台来完成对学生学习技能的效果进行评价。
（二）明确实训课程仿真教学重点
在整个虚拟仿真课程开展的过程中，存在很多不可预计的差错发生。因此，为了更好地避免在实际应用过程中出现多变性的事故发生，在对虚拟仿真课程进行设计的过程中，应注重以下几个方面。一是对业务进行分层设计。为了保证各个仿真实训课程顺利地开展，在设计环节中，应对所有操作的流程独立的设计，这样能保障各个系统之间相互不受影响。二是将实训结果进行分类设计。为了让学生在参与实训教学过程中获得较大的成长，应对实训后的效果进行评价，将成绩合格与不合格进行分类设计，并对当中操作不当的部分呈现给学生，使学生明确自身存在的不足，进而及时改正。
（三）重视关键技术的应用
实训课程教学模式设计中应用的关键技术在虚拟仿真课程进行设计的过程中，主要使用的关键技术有以下几种。一是3D建模技术。由于该种特殊形式平台和系统的设计有仿真的效果，对3D建模技术的应用必不可少，该种技术主要是通过对三维空间进行构建，并构建出三维形式的数据信息模型，能够满足实训环境下资源模型的需求。其中代表性的系统软件有Maya、3Dmax。二是3D软件编写程序。主要是通过计算机程序对三维物体模型进行绘制，进而实现对该模型的管理和操控。现阶段，在市场上主流开发软件经常使用的软件是Unity3D，能对三维动画进行设计，并能支持多种不同类别的计算机脚本语言，具有较高的智能性。
三、结语
综上所述，计算机技术的开发和应用，为当前职业技术院校教育教学提供了有利的技术支持。基于虚拟仿真软件的实训课堂具有众多优势，采用虚拟仿真软件进行实训教学，将能有效提高实训教学效果与质量，解决实训投资成本高、实训效率低、各项资源耗费大和环境污染严重等方面的问题，推动职业技术院校课程创新、改革，为社会培养出更多优秀的技能型人才。
参考文献
[1] 张淑坤.虚拟仿真技术在机械装调实训教学中的应用探究[J].山东工业技术，2017，（07）：151.
[关键词]实训教学；仿真软件；教学效果
中图分类号：TP391.6 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）30-0226-01
虚拟仿真技术是一种高新技术、人工环境，亦称为灵境技术、幻真技术，最早应用在飞行员训练及宇航员模拟太空舱操作演练中。虚拟仿真软件不仅能够满足常规实践教学的需求，也能实现常规实践教学难以完成的教学功能。尤其是在高危或极端环境下的实践教学，不可及或不可逆的操作，以及高成本、高消耗、大型或综合训练等情况下，虚拟仿真软件可以提供可靠、安全和经济的训练科目，能够让学生在工业生产虚拟仿真环境中开展实训，提高工程实践能力及实践教学效果。
一、仿真软件在实训教学中的应用意义
虚拟仿真技术是借助信息技术和计算机、互联网技术，而生成的一种模拟环境，融合了计算机图形学、多媒体技术、通信技术、人机接口技术、数字图象处理、人工智能、传感器技术，及人体行为学等多种先进技术。在虚拟环境下，人们可以与其中的对象进行交互作用，获得如同真实环境的感受与体验。虚拟仿真能够精确展现生产现场，实现各种工况的设定、生产过程仿真、生产事故模拟、安全应急演练、操作训练过程，并可控制、可记录、可评价，达到与真实现场一致的行为状态、故障现象、处置操作过程、处理结果、视觉和听觉感受。将虚拟仿真技术引入实践教学，是实践教学手段和方法的创新与改革，是对真实实验及实践教学的有益补充。利用虚拟仿真软件进行教学，具有如下积极意义：
第一，能够创建仿真的教学环境。由于虚拟仿真形式的实训课程，能对实际的教学内容进行模拟，为学生提供了良好的锻炼环境。采用仿真技术所建立的技能训练，能对实际课程内容所需要的真实环境、工艺和工具进行全面的模拟，这样的环境使得学生如入真实的环境，通过使用计算机中设计的相应系统，实现对各个单元控制操作装置和生产设备设施采取仿真形式的操作，在这样的模拟操作下，能够达到相同的实验结果，真正实现了对学生开展实训课程教育的意义。
第二，降低学生实训过程中潜在的安全风险。由于虚拟仿真形式的模拟课堂能对真实的教学环境进行模仿，仿真实训系统为学生创设了优质的教学环境，很多具有安全隐患实训课程无法为学生呈现。导致这样原因的因素是高职学校的相应设备和设施不完善，很难保障学生在实训阶段的安全性。而虚拟实训课堂的建立和出现，为学校解决了这样的问题，在提升学生个人能力的同时，能保障学生专业技能和技术的熟练掌握，这对学生和学校具有重大的意义。另外，省去了教师在开展实训教学活动中对安全方面的顾虑，能全心全意地为学生进行示范，降低了实际操作中错误操作导致不良后果出现的概率。
第三，为学生获得双证书提供便利的条件。通过虚拟仿真实训教学模式的开展，不仅能到达以上几种教学效果，同样提升了实训教学课程开展的效率。这是由于在传统的实训课程开展的过程中，在课程准备、教师示范和学生演练等环节中，耗费了大量的时间和精力，每周开展的实训课程的频率较低，这样的方式不利于学生对专业课实操能力的学习和锻炼，延迟了学生活动实操证书的时间。而在采用虚拟仿真形式的实训课程之后，学生得到锻炼的频率较高，增加了锻炼自身专业技能的次数，提高了学生的实操的水平，进而提升学生的获得双证书的概率，为学生的证书含金量的提升提供了重要的保障。
虚拟仿真实践教学依托虚拟现实、仿真装备与多媒体等技术，融合多种互动硬件与数据库，对生产工艺流程的各个真实环节进行虚拟仿真，通过虚拟仿真与现实相结合的教学特色，形成了特有的教学体系。该体系立足于国家高等工程教育要求和行业特色，在理论与实践、虚拟与现实、教室与现场、教学与科研、校内与校外融合的基础上，以仿真实践实训教学平台为依托，按照基础认知、虚拟现实仿真操作、虚实结合仿真操作、现场实践实训4个训练层次，对生产过程进行认知和实践，切实提高了学生的实践能力与创新精神。
二、在实训教学中应用仿真软件的思路
（一）设计完善的实训教学平台
虚拟仿真实训教学平台是服务于教学活动而设计的，通过对高职院校中相关零部件与组裝技术实际操作的联系，进行完全的模仿，并最终实现在网络平台上，为学生的使用提供便捷的服务。在这样的教学模式中，教师可以开展远程教学的模式。让学生根据虚拟仿真课程中的内容来锻炼专业的技能，完成教师分发的任务，而教师也能通过这样的平台来完成对学生学习技能的效果进行评价。
（二）明确实训课程仿真教学重点
在整个虚拟仿真课程开展的过程中，存在很多不可预计的差错发生。因此，为了更好地避免在实际应用过程中出现多变性的事故发生，在对虚拟仿真课程进行设计的过程中，应注重以下几个方面。一是对业务进行分层设计。为了保证各个仿真实训课程顺利地开展，在设计环节中，应对所有操作的流程独立的设计，这样能保障各个系统之间相互不受影响。二是将实训结果进行分类设计。为了让学生在参与实训教学过程中获得较大的成长，应对实训后的效果进行评价，将成绩合格与不合格进行分类设计，并对当中操作不当的部分呈现给学生，使学生明确自身存在的不足，进而及时改正。
（三）重视关键技术的应用
实训课程教学模式设计中应用的关键技术在虚拟仿真课程进行设计的过程中，主要使用的关键技术有以下几种。一是3D建模技术。由于该种特殊形式平台和系统的设计有仿真的效果，对3D建模技术的应用必不可少，该种技术主要是通过对三维空间进行构建，并构建出三维形式的数据信息模型，能够满足实训环境下资源模型的需求。其中代表性的系统软件有Maya、3Dmax。二是3D软件编写程序。主要是通过计算机程序对三维物体模型进行绘制，进而实现对该模型的管理和操控。现阶段，在市场上主流开发软件经常使用的软件是Unity3D，能对三维动画进行设计，并能支持多种不同类别的计算机脚本语言，具有较高的智能性。
三、结语
综上所述，计算机技术的开发和应用，为当前职业技术院校教育教学提供了有利的技术支持。基于虚拟仿真软件的实训课堂具有众多优势，采用虚拟仿真软件进行实训教学，将能有效提高实训教学效果与质量，解决实训投资成本高、实训效率低、各项资源耗费大和环境污染严重等方面的问题，推动职业技术院校课程创新、改革，为社会培养出更多优秀的技能型人才。
参考文献
[1] 张淑坤.虚拟仿真技术在机械装调实训教学中的应用探究[J].山东工业技术，2017，（07）：151.