淺析虛擬仿真技術在高職光伏新能源專業實訓教學中的應用

摘 要：隨著信息技術的飛速發展，教育也在發生著深刻的變化，以網絡為基礎的各種知識學習逐漸成為世界教學發展的一種趨勢，虛擬仿真實踐教學將現代信息化技術的集成性和交互性融為一體，有效地解決了在空間和時間上的局限性，提供靈活多變的仿真實訓場景和開放式實訓教學環境，在提高實訓教學質量和實踐資源共享等方面發揮著重要作用，具有傳統實訓教學無法比擬的優越性。

關鍵詞：虛擬;仿真;實訓

如何利用虛擬仿真教學資源體系服務于專業課程教學、綜合性實踐訓練和創新設計能力訓練形成線上線下的開改性、共享性實踐教學還不完善，需要在教學中不斷改革和實踐，推動虛擬仿真教學在課程教學、生產性實踐和創新能力發展三個層次的教學改革和實踐。

樂山職業技術學院是最早致力于光伏新能源人才培養的院校，光伏十年始終相伴行業堅持為行業培養技術技能型人才，在2012年就建有虛實結合的多晶硅虛擬仿真工廠，成為全國最早利用虛擬仿真技術手段建設光伏生產性實訓基地的院校。在教育部三年創新行動建設規劃中，學院依托在光伏新能源專業領域建立起的虛實結合校內實訓中心的基礎和優勢，于2017年1月成功獲批四川首批虛擬仿真實訓中心項目，高質量完成了項目建設任務形成了“服務產業鏈、校企共建、虛實結合”的光伏新能源虛擬模式。

1.運用虛擬仿真中心設計光伏專業實訓教學

專業教師團隊深入企業生產現場，收集企業職業場景與技術資料，完善從項目場景的搭建、素材建模、操作流程到作業指導、安全規范、生產工藝數據，針對不同專業課程實訓項目進行了組合和配置。增開了與實際生產高度相符的教學實訓項目。

1.1 PREC高效晶硅太陽電池生產工藝

根據電池的生產工藝流程來模擬光伏電池的生產過程，系統中提前預制好每個工藝流程的物料，參數設置，設備活動視覺效果，運行系統后可選擇相應的工藝流程，每個工藝流程中3D模型的儀表可提供各種工藝條件參數的設置和輸入，實現各工序的工藝仿真

1.2 光伏電站生產運管和發電監控

通過OTO運維模式，實現光伏電站發電系統線上設備運行狀態監視、發電數據分析、故障報警分析、巡檢計劃制定、設備遠程操作與調節、電站綜合效率分析評估等功能，線下故障排除、巡視檢查、電站質量檢測等實訓仿真項目;

1.3 分布式電站設計

以10kv分布式電站為設計場景，應用3D技術結合拖拽式設計操作模式，結合PVsystem 設計軟件，完成分布式電站的3D設計，設計模型中主要包含的設備有組件、逆變器、匯流箱、箱變、開關柜、光伏專用直流線纜、交流線纜;主要完成光伏電站系統設備構成的邏輯擺放以及線纜的選取與接線方式等功能;

1.4晶硅光伏組件檢測

光伏組件的檢測實訓項目由于檢測設備投入大、管理環境要求高且帶有破壞性局限，針對光伏產品檢測實訓項目通過虛擬技術手段來滿足學生實訓教學。運用VR技術構建虛擬的國家光伏檢測中心實訓室，對接IEC61325檢測認證標準，利用3D技術制作轉換成可實時互動體驗的交互式仿真實訓軟件，讓參與者與虛擬對象的實時互動成為可能，可完成組件檢測實訓項目18個，從而實現學習者隨時隨地的操作實訓內容，提高實訓效率。

2.通過虛擬仿真實訓平臺構建科學的教學考核、評價體系

利用虛擬仿真實訓平臺教學模式和考核模式，構建了由教學考核、過程性考核、理論考核及綜合實踐考核等組成的較科學完善的考核評價體系，教師可根據各專業課程的內容和特點，選擇不同的考核方式，充分突出了職業教育“學做一體”、“學訓結合”的教學理念。

2.1教學考核由過程性學習（10%）、理論考核（40%）和綜合實踐考核（40%）三部分組成。

2.2 過程性考核由出勤（10%）、學習態度（20%）、課前素材資源的學習（30%）、課后仿真實訓平臺的練習（40%）組成。

2.3 理論考核由過程性考核（20%）和終結性考核（80%）組成。所有仿真實訓平臺設置有考核模式，考試模式有理論自測題目，可由系統進行自動評分，形成過程性考核。終結性考核指期末的理論考試成績。

2.4 綜合實踐考核由過程性考核（50%）和終結性考核（50%）組成。所有仿真實訓平臺考試模式中每個實訓項目都有自動考核評分功能，可由系統根據操作步驟和實訓結果自動評分，形成過程性考核成績。終結性考核指期末的綜合項目實操考試成績。

3.光伏專業虛擬仿真實踐教學成效

虛擬仿真實踐教學將設備結構、產品結構、工藝原理、生產流程“顆粒化”，以虛擬動畫、AR的形式展現，學生可通過信息化平臺掃二維碼學習，培養了學生的課程學習能力。

虛擬仿真實踐教學對接了真實生產過程，將職業素養、創新能力、質量至上的工匠精神融合在仿真實踐中，設計了“設備認知、工藝認知、工量器具選用、項目實訓操作、實訓成果評價”的“五步法”實踐能力訓練法，可完成企業參觀、正常生產作業操作、工藝控制、故障消除、應急事故處理、質量檢測等實踐技能訓練。培養了學生的崗位綜合實踐能力。

光伏新能源開放式的虛擬仿真實訓教學課堂實現了實訓教學能時時學、處處學，提高了學生的學習興趣，大大增加了實訓開課率。

4.結語

[1]虛擬仿真技術在高職實訓教學中的應用是必然的發展方向，而且其所占比重越來越大，同時發揮著越來越重要的作用。[2]虛擬仿真系統其設計、開發與應用都應該以學生為本，為學生學習和教師教學服務，虛擬仿真教學的設計實施者，應結合生產實際，不斷更新知識體系，一切教學都應以提高學習效果為出發點和歸宿點，使學生花最少的時間和精力獲得最好的學習效果。

參考文獻：

[1] 余建軍. 虛擬仿真技術在高職實訓教學中的應用[J]. 科學技術創新， 2017， 000（035）：86-87.

[2] 楊中興. 虛擬仿真實訓系統在實訓教學中的應用研究[J]. 遼寧高職學報， 2018， v.20;No.179（02）：45-48.

作者簡介：

楊莉頻，女，四川省樂山市人，講師，大學本科，研究方向：計算機科學與技術

（樂山職業技術學院 ?614000）