職業技術教育虛擬仿真教學研究

文/王一飛 賀擁亮

職業技術教育虛擬仿真教學研究

文/王一飛 賀擁亮

本文通過對傳統職業技術教育實踐教學短板的分析，研究國內外基于虛擬仿真技術實訓教學的現狀，闡明了職業技術教育發展虛擬仿真系統的意義，為職業技術教育虛擬仿真教學研究提供一定的理論基礎。

職業技術教育；實踐教學；虛擬仿真

職業技術教育是為受教育者獲得某種職業技能或者職業知識、形成良好的職業道德，從而滿足從事一定社會生產勞動需要而開展的一種教育活動。其目的就是培養應用人才和具有一定文化水平和專業知識技能的勞動者，側重于實踐技能和實際工作能力的培養[1]。因此，在職業技術教育中，實踐教學在所有課程中所占比重較高，也是考核評價的重點。

一、實踐教學存在的短板

作為職業技術教育中教學的重點，實踐教學就是要通過模擬實際工作環境，采用真實工作項目的實際案例，將理論應用于實際，強調學生參與性，在最短的時間內使學生在專業技能、實踐經驗、工作方法等方面得到提高[2]。但現階段實踐教學存在短板。

（一）設施陳舊落后

大多數職業技術教育院校建校時間早，能夠滿足實踐教學任務的設施比較陳舊，有16%設備設施為2000年以前購置的，63%的設備設施為本世紀初購買的，其余為近幾年購置的，更新速度慢，已經難以滿足實踐教學的需要。

（二）經費緊張缺乏

由于實踐教學時間在這個教學時間分配中的比重較高，所有學員都要通過大量時間訓練實操能力，需要一定數量的設施設備，以滿足教學要求。但職業技術教育院校經費較少，加之設備設施價格較高，如傳統機械車床8萬元一臺，數控機床就要16萬一臺，緊張的經費難以滿足教學的需要。

（三）安全難以保證

實踐教學不同于理論教學，需要學生動手操作，由于理論教學不夠深入，學生實踐動手機會少，尤其是第一次進行實訓教學，學生往往忽視設施使用注意事項，大大增加了危險性。

（四）師資力量薄弱

隨著我國經濟的不斷發展，越來越多的學生選擇接受職業技術教育，掌握職業技能，以適應崗位工作的需求。但由于我國長期重視學歷教育，對職業教育關注不夠，導致院校發展不平衡，尤其是實踐教學教師數量缺乏，不能滿足教學的需要。

二、虛擬仿真技術在實踐教育中的應用現狀

虛擬仿真技術應用于實踐教學源于國外，已經取得廣泛應用成果，所訓練的方面也涉及了諸多內容。國內高職院校也根據自身需求，大力發展虛擬仿真實踐教學軟件，并已經在日常教學中得到了廣泛應用，建立了專門的虛擬仿真實訓教室[3]。部分商業公司也進行虛擬仿真實訓系統開發，甚至在軍事領域也有一定的應用。

（一）國外應用現狀

從上世紀90年代，美國就已經將虛擬仿真技術應用到物理學、分子生物學、海洋學以及核科學等許多科學領域，設計建造了對應的虛擬實驗系統，取得了實質性的進展。其中，斯坦福大學對光學實驗進行了虛擬化，學生可借助計算機和互聯網，利用虛擬實驗系統進行光學實驗，極大地提高學習效率，提升了學生參與度。

英國牛津大學開發的虛擬實驗室，能夠讓學生在互聯網上進行相應的交互式化學實驗。德國Ruhr大學建立的虛擬實驗室，主要幫助學生學習控制工程方面的知識，能夠直觀的查看實驗場景，具有較高的逼真度，能夠實現實驗交互式操作。加拿大達爾豪西大學建立的激光模擬仿真實驗室，幫助學生在計算機平臺上進行激光實驗，大大縮減了經費，提升了安全度。

（二）國內發展現狀

國內在虛擬仿真方面雖然起步較晚，但發展迅速，許多院校和科研機構已經投入到這個領域進行研究。

北京師范大學研究開發的三維電子線路實驗系統，針對電工電子實驗進行設計的一款虛擬仿真軟件，幫助學生掌握實驗儀器的操作使用方法，理解基本電路原理。浙江大學所設計的實驗系統，為學生提供了完整的實驗系統。上海交通大學利用C/S模型，搭建了機器人遠程控制系統，可控制機器運動和產品加工。北京科技大學開發的汽車虛擬駕駛系統，為駕駛員培訓提供了模擬平臺[4]。

三、職業技術教育發展虛擬仿真系統的意義

當前我國職業教育還處在發展階段，利用虛擬仿真技術，將實訓課程程序化，可高效完成實踐操作的訓練任務。因此，虛擬仿真實踐教學的建設是培養技能型人才的迫切需要，也是推進職業技術院校教學改革的必然趨勢[5]。大力發展虛擬仿真技術，為破解教育資源短缺、人才發展緩慢等現實問題，提供了新方法和新思路。

（一）提高學習興趣

利用虛擬仿真技術所設計的軟件，將情景設置、互動交流等內容融入系統，所展示的三維動畫、多場景以及配色，能夠在各種假設中進行虛擬操作，所發映出的操作結果幫助學生更加直觀的理解實踐操作的方式方法，同時幫助教師提早讓學生體會實訓環境，避免第一次實踐教學中出現誤操作、違反操作規程的現象。

（二）節約經費使用

科學技術發展迅速，尤其是教學硬件設施更新速度快，投入經費多，教學硬件設施難以跟上技術進步的步伐，虛擬仿真技術可通過搭建的軟件平臺，不斷根據技術發展現狀，改進提升軟件系統，可多次重復實踐教學內容。

（三）適用的廣泛性

在傳統實踐教學過程中，教師需要對學生進行手把手教授，而且受制于硬件設備，很多情況下只能部分學生操作。利用模擬仿真技術，學生能夠在計算機前完成各種實訓操作，體會真實操作場景，為日后獨立實踐操作奠定基礎。同時，利用仿真軟件建立的硬件設施模型，能夠和傳統教學相結合，做到邊講邊練，鞏固提高學習效果。

（四）解決教學難題

相較于以上幾種優點，虛擬仿真技術能夠對硬件設備進行全方位展現，對有些不可直觀展示的結構原理和不可重組的精密設備進行三維直觀展示，可利用模擬仿真訓練系統提前讓學生了解操作規程和注意事項，避免誤操作，防止事故問題出現。

[1]林徐潤，段虎．《虛擬仿真技術在職高實訓教學中的應用》[J].深圳信息職業技術學院學報．2012，2（10）．

[2]蔡龍輝，《虛擬現實技術在職教實訓教學中的應用研究》[D].廣東技術師范學院，2014．

[3]楊春明，《采用模擬仿真教學提高學生實際操作能力的實踐》[J]．2011，1（13）．

[4]高鈺，《德國F+U職業技術學院的教學特色》[J]．2007，11.

[5]曾偉堅，《談談高等職業教育模擬仿真式課堂教學的知行關系》[J]．2012，5．

王一飛，碩士，武警杭州士官學校軍械系裝備器材教研室助教，主要研究非致命武器；

賀擁亮，碩士，武警杭州士官學校軍械系槍械教研室助教，主要研究槍械管理。

武警杭州士官學校）