高職專業(yè)技能模擬訓練系統(tǒng)設計方案研究

丁萬霞　代禮前

摘要：面對高職院校專業(yè)技能訓練項目的高危險、長時間和高成本，甚至還需團隊協(xié)作才能完成的現(xiàn)狀，在經過實踐取得滿意效果的基礎上，提出高職專業(yè)技能模擬訓練系統(tǒng)最好用三維虛擬技實現(xiàn)術來實現(xiàn)；模擬訓練的內容和過程最好是專業(yè)的必需；模擬訓練方案最好具有內容循序漸進，訓練時有在線幫助，操作錯誤時可事故再現(xiàn)，任務完成過程如過關斬將，同時系統(tǒng)可以記錄訓練時間和具有獎勵策略等設計要點。在理論和實踐間架起一座安全的橋梁，使高職院校學生的專業(yè)技能訓練變得安全、高效、節(jié)能。

關鍵詞：專業(yè)技能；模擬訓練；安全；高效

中圖分類號：G712 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2016）15-0203-02

一、高職專業(yè)技能訓練現(xiàn)狀

目前，高職院校中的許多必備的專業(yè)技能訓練項目在進行實際訓練時，一方面會因部分訓練項目耗材有限（成本太高）而不得不采用演示加減少訓練次數(shù)的方法，學生只能重點了解其操作流程和操作要點，如高壓電力電纜端頭的制作等，而不能通過反復地訓練達到真正掌握的目標；另一方面會因訓練項目本身的安全風險就較大，再加上高職學生好奇心強，又多是不愛思考、不愛動手者，所以容易出現(xiàn)無知者無畏的狀況，使訓練的安全風險再次增大，使老師不得不放棄這類訓練項目，如電桿的組立等。然而，當今社會對高職學生的基本要求是必須具備足夠的職業(yè)能力。同時，能力也是學生自身發(fā)展的必需。而提高學生職業(yè)能力的途徑又只能通過反復訓練來達到。所以，這一矛盾已成為所有高職院校必須解決的難題。

二、專業(yè)技能模擬訓練系統(tǒng)功能

專業(yè)技能模擬訓練系統(tǒng)主要用來對學生的專業(yè)技能，尤其是那些危險系數(shù)高、操作難度大或耗材消耗量大，不能反復操練的項目進行有針對性的訓練。在模擬訓練的過程中，學生可以通過點擊“幫助”按鈕來獲得相關的提示性信息，也可以通過點擊“學習”按鈕來觀看操作演示的視頻。學生可根據(jù)自己的實際情況隨時反復地進行模擬訓練。同時系統(tǒng)兼顧學生操作情況記錄功能和獎勵功能。老師可根據(jù)具體情況設置達標標準。主要用來協(xié)助老師督促學生加強訓練，確保現(xiàn)場實際訓練前每一位學生都已掌握相關的關鍵操作要領和安全注意事項，實現(xiàn)現(xiàn)場實際訓練的安全無事故和高效率。

三、專業(yè)技能模擬訓練系統(tǒng)設計思路

參照游戲的設計模式，按照項目的工作環(huán)境設計虛擬的工作環(huán)境，將項目的具體工作過程虛擬化。系統(tǒng)內每一個模擬訓練項目所涉列的內容是足夠且必需的。雖然訓練所處的環(huán)境、所用的設備及所進行的操作都是虛擬的，但是訓練所用的作業(yè)方法、操作要求及注意事項與實際操作訓練是完全一致的，是能為后續(xù)的實際操作做好安全保障的，是能為提高后續(xù)實際操作的效率打好基本的。

專業(yè)技能模擬訓練系統(tǒng)突出每一個操作過程中的每一步的操作要點及安全注意事項。用引導、提示的方式向學生提供解決問題的途徑，重視學生學習能力、分析問題及解決問題能力的培養(yǎng)，而不是僅僅讓學生學會本項目的操作，其終極目標是希望通過引導學生在學習此項目的基礎上能夠達到舉一反三的效果。

（一）界面設計

人機對話，交互式界面主要設置三大場景。第一大場景是工班場景，有場地、庫房、值班室、會議室等。在此場景中進行工作任務的下達、分工和工作前的所有準備工作。在該場景中還應包含有按三維建模的標示有不同職稱和職務的人員，可通過選擇、拖動來為其分配不同的任務，且可為其添配不同的安全用品，讓其攜帶指定的工具等；第二大場景是庫房場景，庫房內有按三維建模的工器具、材料、安全用品等，可通過點擊任一物品來360度旋轉細觀其結構（若經濟實力還不能達到為每一物品進行三維建模的話，也可用清晰的實物照片代替，因為后期的實物訓練也需要這些物品，所以學校一般都建有實物庫房，學生可先在實物庫房中認知這些物品的結構）。在此場景中可進行工器具、材料、安全用品的認知訓練，同時也是每一個任務實施前必到的一個場景，因為每一項任務的完成都是以足夠的工器具、材料和安全用品為前提的。第三大場景是實訓場地，該場景實際上應是由一系列場地、庫房、值班室、會議室等組成。在此場景中進行工作任務的下達、分工和工作前的所有準備以及完成一系列相應任務的場景組成，因為一般情況下每一個任務實施的前提條件是不一樣的，特別是像設備的安裝、維護或檢修這樣的工作任務。所以，該場景需要在一大背景下設置一系列有針對性的特寫場景。學生要在這里完成每一項任務實施過程的訓練。所有的場景都像一些大的游戲場景一樣形象、逼真。

（二）內容設計

根據(jù)專業(yè)的現(xiàn)場需求選項模擬訓練項目，選測訓練項目時需要重點考慮以下因素：一是選擇本專業(yè)員工必備的技能項目（如初級工必會項目）；二是選擇經常需要用到的項目（如中級工必備項目）；三是選擇雖不常用，但現(xiàn)場又確實有需要的項目（如高級工必會項目）。

根據(jù)現(xiàn)場實際作業(yè)流程設計模擬訓練流程，根據(jù)現(xiàn)場作業(yè)操作要點設計模擬操作過程，根據(jù)行業(yè)安全作業(yè)規(guī)程和專業(yè)技術規(guī)程設計安全注意事項和技術參數(shù)。

每完成一項任務都應有相應的徽章獎勵和完成下一任務的關鍵點提示。

（三）模擬訓練方案設計

為了提高學生的興趣，像游戲一樣吸引學生，在設計模擬訓練方案時最好做到以下幾點。

1.循序漸進。按行業(yè)需求設計的模擬訓練任務，其默認訓練順序也是按學習的認知規(guī)律和職業(yè)成長規(guī)律來編排。其中的基本任務既是專業(yè)必備，也是絕大多數(shù)學生能在提示下順利完成的，個別學生也能通過觀看演示視頻后順利完成的，這可以給學生以自信。同時也為后續(xù)的模擬訓練任務打下基礎并提供動力。經過幾次訓練后，學生當然可以根據(jù)自身的實際情況來選擇任意一個任務來進行模擬訓練。

2.在線幫助。在學生進行模擬訓練的過程中，模擬訓練系統(tǒng)對于學生的操作過程能給出正確的判斷，并能根據(jù)判斷給予適當?shù)奶崾炯安僮餮菔荆姑恳粋€學生都能對每一個任務的實施過程有一個全面的了解。

3.事故再現(xiàn)。當學生操作錯誤，系統(tǒng)給出提示而學生因不能領悟，還按錯誤的操作執(zhí)行時，此時系統(tǒng)應能以模擬動畫的形式給出錯誤操作所導致的后果，讓學生對其留下深刻的印象。如對于高空作業(yè)的模擬訓練，如果學生指揮模擬人上至高空作業(yè)點后，不能按要求指揮其系牢安全帶就下指令進行作業(yè)的情況下，則模擬人實際墜地，出現(xiàn)真人高空墜落事故現(xiàn)場的聲音和血腥。血的教訓會讓學生牢記不規(guī)范操作后果的嚴重性，極有利于養(yǎng)成學生規(guī)范化作業(yè)的習慣。

4.過關斬將。將模擬訓練任務按實際工作過程分段，如將任務分為前期的預想、人員的分工、工器具材料的準備、任務的實施、驗收總結等，這樣可以將實際工作過程中的每一段設計為一個關卡，將一個需要較長時間完成的任務分成一個個只需較短時間就能完成的小任務，每一個小任務中的關鍵點較少，學生記憶無壓力，完成輕松。這樣做可以使學生在進行模擬訓練時既會有喘息的機會，又會有如同玩游戲般的過關斬將的成就感，更可以牢記完成任務的步驟和每一步的操作要點及注意事項。

5.記錄時間。為了引導學生將其聰明才智都用在訓練上，系統(tǒng)應能自動記錄每一個學生訓練的相關信息。如：學生的個人信息、完成訓練任務所用的時間等。學生如果不熟練，需要看演示視頻才能完成，那么所需的時間必定較長，只有經過反復訓練，熟練以后才能在規(guī)定時間內順利完成整個任務的模擬操作訓練。

6.獎勵策略。每完成上一步，才可進入下一步；在規(guī)定的時間內，每完成一個任務的訓練都會獲得相應的獎勵，這可以給學生以鼓勵和動力，同時也給老師提供考核的依據(jù)。

四、實踐效果

我院學生在使用電力線路工關鍵技能模擬訓練系統(tǒng)軟件模擬訓練過關之后，在參加實際技能訓練時，由于學生既清楚要干什么，也知道該怎么干，更清楚不按要求做的后果，所以，老師指導學生訓練時要比以前輕松很多，學生訓練時也會特別順利，一般都能按標準完成任務，且在同樣的訓練時間內，可完成更多的訓練項目。特別是以前認為危險系數(shù)大的項目也能順利完成；耗材比先前反而相對減少，主要是因為沒有了盲目操作所造成的次品。

解決高職院校專業(yè)技能訓練中存在的安全問題及高成本問題的根本在于讓學生清楚自己該做什么，不該做什么；并掌握具體的操作技巧和安全措施。要想達到這一目標，就必須為學生創(chuàng)造一個模擬訓練條件，即設計出專業(yè)技能模擬訓練系統(tǒng)，讓學生在模擬訓練的過程中學習、思考，掌握應掌握的一切。通過三屆學生對電力線路工關鍵技能模擬訓練系統(tǒng)的應用實踐，證明專業(yè)技能模擬訓練系統(tǒng)能有效地解決職業(yè)需要與實際訓練中的安全、效率及節(jié)能的矛盾。專業(yè)教師在設計模擬訓練方案時，模擬訓練的內容和過程最好是專業(yè)的必需；訓練項目最好是按由簡到繁，循序漸進的認知規(guī)律來編排；模擬訓練最好有在線幫助；操作錯誤時最好可呈現(xiàn)出錯誤操作所能導致的后果；任務完成過程最好如過關斬將般累積獎勵；系統(tǒng)最好可以記錄訓練時間。這樣設計出的模擬訓練系統(tǒng)特別能激起學生的興趣，更容易出效果。雖然這樣教師需花費更多的精力，對計算機專家的要求也會更高，經費也需增加，但從學生的角度、專業(yè)發(fā)展的角度和社會的角度，用發(fā)展的眼光去看，做這一切探索絕對是值得的。

參考文獻：

[1]曾勇.基于Unity3d的挖掘機模擬訓練系統(tǒng)研究[D].長安大學碩士學位論文，2013：1-7.

[2]金英珠.基于虛擬現(xiàn)實的地鐵列車模擬駕駛培訓系統(tǒng)及其關鍵技術研究[D].西安理工大學碩士學位論文，2013：2-98.

[3]李國英.中職建筑電工操作技能仿真實訓教學研究[J].中國科教創(chuàng)新導刊，2011，（2）：195.