高職院校虛擬仿真實訓教學軟件的開發與應用研究

摘 要：虛擬仿真實訓教學在很多高職院校得到廣泛的應用，是教育信息化建設的重要內容。虛擬仿真技術可以為訓練學生的專業核心技能提供極大的幫助，為解決現實中的實訓教學提供新機遇和新思路。文章以飛機電子設備維修虛擬仿真實訓教學軟件為例，對高職院校虛擬仿真實訓教學軟件的開發與應用進行相關研究。

關鍵詞：高職院校;實訓教學;虛擬仿真;教學質量;教學效率

中圖分類號：G642 文獻標志碼：A文章編號：1008-3561（2020）04-0014-02

現代職業教育比較重視學習者的認識主體性，努力創造并提供良好的學習條件是教師的責任和義務，教師要合理采用先進的教學策略與技術，挖掘學生潛力，激發他們學習的主動性。實踐證明，虛擬仿真技術可以為訓練學生的專業核心技能提供極大的幫助，為解決現實中的實訓教學提供新機遇和新思路。虛擬仿真（Virtual Reality），又稱虛擬現實技術或模擬技術，是用一個虛擬的系統模仿另一個真實系統的技術。虛擬仿真實際上是一種可創建和體驗虛擬世界的計算機系統。虛擬仿真實訓教學在很多高職院校得到廣泛的應用，是教育信息化建設的重要內容，可以讓抽象的實驗過程形象地展示出來，傳統實驗室無法完成的實驗都可以通過虛擬仿真技術安全、直觀地展示出來。本文以飛機電子設備維修虛擬仿真實訓教學軟件為例，對高職院校虛擬仿真實訓教學軟件的開發與應用進行相關研究。

一、高職院校實訓教學運用虛擬仿真技術的優勢

首先，促進學生學習興趣提升。高職院校學生普遍存在缺乏學習興趣的情況，教師在現實教學中運用虛擬仿真技術，可以讓知識變得生動形象，便于學生在快樂的情境中進行學習。其次，突破時間與空間限制。虛擬仿真實訓軟件可以供多人同時使用，時間與地點不受限制，學生可以根據自身情況隨時進行預習和復習，能在一定程度上提高學習積極性。再次，減少經費投入。為了跟上科技時代的腳步，學校的儀器設備要經常進行升級和改造，若不及時進行更換，便會影響后期的教學成效。若實訓室建設運用虛擬仿真技術，便可減少經費投入，便于重復使用，而且升級軟件的時候也不用更換全部硬件。

二、飛機電子設備維修虛擬仿真實訓教學軟件的開發

下面，從開發理念、教學功能兩方面進行探討。

1.開發理念

（1）目標上以真實工作崗位的任務為基礎。要遵循“六真”開發要求，包括真實的航空企業維修部門、工作崗位、工作任務、工作設備、工作環境以及工作流程，確保工作崗位之間的緊密對接，使傳統的過于形式化的學習弊端得到解決。（2）體系上以理、虛、實一體化架構為基礎。要以目前“理實一體化”教學模式為基礎，引入虛擬仿真實訓，構建實物實訓和理論教學之間的橋梁，形成理、虛、實一體化的新型實訓教學體系。這種體系可以將虛擬仿真軟件的優勢充分發揮出來，促進技能實訓和理論教學的充分結合，提高實訓教學效果。（3）開發上注重“三位一體”的協同性。虛擬仿真實訓教學軟件屬于一種高科技教學工具，不能僅限于簡單的圖片、文本或動畫，需要將體系、體驗、技術的創新匯聚一身，以達到實訓效果與功能的理想化，同時還要使它的外觀、功能和體驗滿足相關軟件的品質要求和標準。

2.教學功能

（1）教學方面。采用逼真的三維建模技術，真實地還原相關設備的實際外形與操作原理，生動而直觀地展示仿真對象的基本操作過程。要通過一個個具體案例，按照真實操作場景，一步步展示設備的操作過程，同時配以相應的語音和文字解說，使教師擺脫以往枯燥的理論教學，便于學生直觀和高效地進行相關知識的學習。（2）訓練方面。在虛擬系統中，學生可以隨時切換到自主訓練環節，按照教師教的課程內容、教學目標和教學重點進行訓練，所不同的是所有需要操作的觸發點都需要學生自己手動進行交互操作。這種訓練教學方法，不但加深學生對課程內容的理解，幫助學生掌握系統化的知識，而且增強訓練的趣味性和互動性。（3）考核方面。任意案例可以切換到考核功能，啟用考核功能之后，設備操作將沒有任何提示，學生需要按照之前學到的知識進行考核。系統最后會自動生成考核成績，記錄學生考試的每一步操作，同步練習或考試結束之后會對當前操作人員的分數進行排名和展示。

三、飛機電子設備維修虛擬仿真實訓教學軟件的應用

1.重視實驗的開放性

航空儀表仿真實驗平臺可以24小時開放，實訓使用的材料和場地不受限制，便于學生通過校園網在宿舍、圖書館或者其他地方自行登錄進行學習，隨時隨地進行實驗設計、操作，對飛機電子設備維修技術進行不斷探究和創新。而且實驗數據的檢驗和完善，也可以通過虛擬實驗室完成。這種學習系統具有開放性，學生可以獨立操作，溫故而知新，實驗時遇到難題可以及時得到解決，能夠提高學生的學習興趣，培養學生的創新意識，最終達到提高學生創新能力的目的。

2.采用多樣化的教學方法

虛擬仿真實驗系統不會讓學生因為擔心實驗設備的損壞和危險而畏首畏尾，可以為學生提供大膽探索的實驗環境。應用虛擬仿真實訓軟件進行教學時，教師要以學生為主體，采用多樣化的教學方法，注重課內外結合、教學與科研結合、仿真與實際結合，創設良好的實訓教學環境。還可以逐步將虛擬仿真實驗教學獨立出來，專門設置虛擬仿真實驗課程，適當增加虛擬仿真實驗學時和學分，提高學生的學習動力。要借助多樣化的教學方法，著力培養學生分析問題、解決問題的能力，以及理論聯系實際的學風和嚴謹的科學態度。

3.豐富實踐教學的項目內容

應用虛擬仿真技術能夠彌補現實教學中內容的不足，豐富實踐內容，拓寬學生的學術視野。實驗教學可以實現由驗證型及演示型向設計型及研究型轉變、由單一性向綜合性和創新性轉變，通過設置多層次、多模塊和形式多樣的虛擬仿真實驗項目，滿足不同學生的學習需要，讓學生有更多的選擇權。如可以利用虛擬仿真軟件完成航空電子設備的結構、工作原理、拆裝調試和故障分析與排查的教學與實訓。學生通過引出線、部件提示、結構樹或隱藏與顯示等功能進行典型設備的結構認知學習，能夠直觀地看到設備結構，深入了解所學知識，達到崗位實訓無法比擬的效果。以航空直流電機為例，虛擬仿真軟件可以通過二維三維對比圖、原理展示動畫等先進的虛擬仿真手段，對抽象的工作原理進行形象化的展示，將看不見的電磁感應線、磁場等內容形象地表現出來，便于學生直觀地學習不同電機類型的工作原理，進一步提高學習效果。

四、結語

總之，高職院校將虛擬仿真實訓教學軟件合理地運用到實訓教學中，可以在減少教學成本的同時，促進教學形式的多樣化，提高實訓教學效果，從而提升人才培養質量與速度。因此，高職院校要重視虛擬仿真實訓教學軟件的開發與應用。開發虛擬仿真實訓教學軟件時，目標上要以真實工作崗位的任務為基礎，體系上要以理、虛、實一體化架構為基礎，注重“三位一體”的協同性，突出教學功能。應用虛擬仿真實訓教學軟件時，要重視實驗的開放性，采用多樣化的教學方法，注重豐富實踐教學的項目內容。

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Research on the Development and Application of

Virtual Simulation Teaching Software in

Higher Vocational Colleges

Wen Yina

（Changsha Aeronautical Vocational and Technical College， Changsha 410124， China ）

Abstract： Virtual simulation training is widely used in many higher vocational colleges， which is an important part of education information construction. Virtual simulation technology can provide great help for training students' professional core skills， and provide new opportunities and new ideas for solving practical training teaching in reality. Taking the virtual simulation teaching software of aircraft electronic equipment maintenance as an example， this paper studies the development and application of virtual simulation teaching software in higher vocational colleges.

Key words： higher vocational colleges; practical teaching; virtual simulation; teaching quality; teaching efficiency

作者簡介：文一娜（1979-），女，湖南醴陵人，技師/助理講師，從事航空電子設備技術研究。