虛擬仿真技術(shù)在高職機電專業(yè)教學中的應(yīng)用

秦 艷

（江蘇聯(lián)合職業(yè)技術(shù)學院淮安生物工程分院，江蘇 淮安 223200）

1 高職機電專業(yè)教學中存在的問題

（1）高職實訓(xùn)設(shè)備。目前，各高職院校普遍存在硬件資源不足，教育經(jīng)費欠缺，無力購買足夠多的實訓(xùn)實驗設(shè)備，針對這種情況，高職校機電專業(yè)可以采用計算機仿真技術(shù)來代替實際操作，同樣可以達到實驗的效果。

（2）實訓(xùn)場所開放性不夠。高職院校要面向?qū)W生、企業(yè)、社會開展科研，培訓(xùn)等各方面的服務(wù)，由于受實訓(xùn)條件的限制，開放的時間較少，學生難以有足夠多的時間進實驗室，這就限制了學生的動手能力的培養(yǎng)。對于現(xiàn)在的大中專學生，電腦已經(jīng)很普及了，利用虛擬軟件，可以不進實驗室就可以完成實驗實習。

（3）維修費用高。硬件設(shè)備易損壞，且維修費用較高，有些設(shè)備需要較多的實訓(xùn)耗材，這也給實訓(xùn)帶來巨大的額外開支，同時也加大了實驗室工作人員的工作量。利用虛擬仿真，可以不需要維修設(shè)備，為實驗實訓(xùn)節(jié)省大量的實驗耗材。

2 利用虛擬仿真技術(shù)構(gòu)建虛擬實驗室

課堂教學及實驗中存在諸多問題：1.目前的教學往往多以理論教學為主，實驗教學也多是進行驗證實驗。2.學生實驗時存在著不少問題，由于存在著場地和時間等問題，學生除了上課外，平時難得有機會實踐。3.實驗設(shè)備不足、落后，硬件實驗室建立成本高。虛擬仿真技術(shù)以提高學生的技能水平為核心，具有多感知性、沉浸性、交互性、構(gòu)想性等特點。這些特點有益于教師的實訓(xùn)教學和學生專業(yè)技能的訓(xùn)練，為解決職業(yè)教育面臨的實訓(xùn)難、實習難和就業(yè)難等問題開辟了一條新思路。現(xiàn)在很多課程都可以采用虛擬仿真軟件進行實驗，單片機設(shè)計采用的Proteus 軟件，三菱PLC 采用的是GX 與GT Designer3 和GT Simulator3 進行模擬仿真，數(shù)字電子線路采用Multisim 進行仿真等等。虛擬仿真實驗室的建設(shè)可大幅度節(jié)約辦學成本。大力發(fā)展虛擬仿真技術(shù)對于解決教育資源短缺、支撐人才發(fā)展等，有著非常重要的理論和現(xiàn)實意義。

如圖1 所示，我校利用虛擬仿真構(gòu)建YL-335B 自動化生線虛擬實驗室，該系統(tǒng)是基于MCGS 的YL-335B 仿真實訓(xùn)，它的知識背景來自于教改課程《機電設(shè)備安裝與調(diào)試》中的內(nèi)容，該課程也是省市機電設(shè)備安裝與調(diào)試高職組技能比賽項目。由于YL-335B 設(shè)備價格較高，學校配置的數(shù)量嚴重不足，不能滿足學生學習需求。基于這樣的情況，我們自己研發(fā)了基于MCGS 的YL-335B 自動化生產(chǎn)線的仿真實訓(xùn)軟件，構(gòu)建虛擬實驗室。

3 在高職機電專業(yè)采用虛擬仿真技術(shù)的成效

（1）解決設(shè)備不足問題。保證實訓(xùn)科目的質(zhì)量，節(jié)約成本。為確保實踐項目教學的效果，傳統(tǒng)的實踐教學模式需要巨大的資金投入及購置教學所用的設(shè)備，并且在教學過程中會消耗大量的材料，容易淘汰教學儀器和設(shè)備，因此很難滿足教學所需。從教學資源全過程管理來看，虛擬仿真技術(shù)實踐減少投入包括占地、建筑投入、設(shè)備投入、材料投入、指導(dǎo)教師投入，經(jīng)過考察統(tǒng)計可以降低30%~80%。同時也降低實訓(xùn)污染（如粉塵實訓(xùn)、噪聲污染等），而學生因為得到多次實踐機會，效果也遠遠好于傳統(tǒng)教學。

（2）可以為高職院校節(jié)省經(jīng)費。相對于快速發(fā)展的信息技術(shù)，學校教育中傳統(tǒng)的教學媒介通常存在滯后性。科學技術(shù)的發(fā)展日新月異，其傳播也需要一定的條件，比如硬件資源和師資條件的配備等。隨著技術(shù)進步進程的加快，作為硬件教學資源和實訓(xùn)教學媒介的儀器設(shè)備等沒用多久就可能因技術(shù)上的變革而面臨淘汰，而升級改造一般都存在困難，只能通過購買新設(shè)備的方式來進行解決。這種狀況既造成有限教學資源的浪費，又極易使教學過程因缺乏必要的設(shè)備而陷入停滯不前的狀態(tài)。采用虛擬仿真技術(shù)建設(shè)的實訓(xùn)室或?qū)嵱?xùn)基地則可以重復(fù)利用，其改進和升級在很大程度上取決于軟件的改進與升級，無需將硬件資源全部進行替換。虛擬仿真系統(tǒng)的最大特點是無需消耗任何材料，且可以多次重復(fù)實訓(xùn)教學內(nèi)容。虛擬仿真實訓(xùn)具有先進性、共享性、易擴充性和易于改進等特點，減少了設(shè)備投入經(jīng)費，使教學內(nèi)容在虛擬的環(huán)境中不斷更新，實訓(xùn)教學及時跟上技術(shù)的發(fā)展，滿足不斷變化的教學需求。

（3）有利于提高學生的學習興趣。虛擬仿真技術(shù)作為一種優(yōu)秀的輔助教學工具，可以用于情景創(chuàng)設(shè)、協(xié)作交流等教學活動。虛擬仿真實訓(xùn)教學環(huán)境創(chuàng)設(shè)多種情景，虛擬的教學環(huán)境更能激發(fā)學生的學習興趣。由于其具有形象生動、交互性強、反饋實時等明顯的優(yōu)勢，能夠?qū)W生學習過程中所提出的各種假設(shè)模型進行虛擬，同時通過虛擬系統(tǒng)可以直接觀察到假設(shè)所產(chǎn)生的結(jié)果，從而激發(fā)學生的創(chuàng)造性思維，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力。因此，虛擬仿真實訓(xùn)教學有利于學生提前熟悉實訓(xùn)的真實環(huán)境，熟練掌握職業(yè)技能，激發(fā)學生的學習興趣。

4 結(jié)語

虛擬仿真技術(shù)對于解決高職教育普遍存在的實訓(xùn)設(shè)備不足，型號落后，更新?lián)Q代慢的難題，將虛擬技術(shù)引入到專業(yè)的教學中，能夠提高教學的質(zhì)量，解決實際中的問題，對推進高職機電專業(yè)教學和課程改革具有積極的作用和意義。

[1]孔勇奇.虛擬技術(shù)在PLC 教學中的應(yīng)用[J].福建電腦，2010，（1）：19

[2]周運金.虛擬技術(shù)在高職實訓(xùn)中的應(yīng)用研究[J].企業(yè)科技與發(fā)展，2009，（24）：66.