資源共享的智能制造虛擬實踐教學平臺建設淺析

南楠 高倩 孟凡文

摘 ?要：在現代社會中，智能制造技術、信息和互聯網技術得到了越來越廣泛的運用。對于教育而言，傳統實踐教學方式已經無法滿足社會發展的需求，而且制約著學生發展，也影響企業和互聯網的發展。在高職教育中，實踐教學是至關重要的教學環節，為確保實踐教學的質量必須結合智能制造與信息和互聯網技術對實踐教學模式不斷進行創新，立足于信息和互聯網技術建立資源共享度更高、更體現智能制造水平的虛擬實踐教學平臺，通過仿真實踐滿足人才培養的需求，促進學生專業技能與智能制造技術水平的不斷提升。

關鍵詞：智能制造;資源共享;信息化虛擬實踐教學平臺

虛擬實踐教學平臺的建設有利于促進教學方式的更新，有利于提高實驗效率，降低空間對實踐教學的限制，有效促進學生專業技能與智能制造技術水平的提升。通過建設資源共享的智能制造虛擬實踐教學平臺，在虛擬環境中開展實踐教學，為學生營造更貼近生產實際的平臺，可以進一步幫助學生實現專業知識的外化以及創新運用，滿足智能制造背景下企業對高質量人才的需求。

一、高職院校實踐教學中存在的問題

高職院校是人才培養的重要基地，對高職院校來說，實踐教學是必不可少的教學方式，而實驗室是保障實踐教學的重要設施，但很多高職院校實驗室的硬件設施與軟件設施都還存在著很大的不足。首先學校專業眾多，需要配置的實驗室、實驗器械非常多，加上很多專業實驗設備價格昂貴，使得高職院校資金欠缺成為制約實踐教學發展的一大因素;其次，因為場地的限制，高職院校能夠配備的實驗器械有限，無法滿足所有學生參與實踐教學的需求，又進一步地限制了實踐教學效果。

在實踐教學內容方面，存在著實踐項目與社會實際發展、企業生產實際脫節的問題，部分實踐項目的開展都只是對專業理論知識的驗證，缺乏創新也不符合當前社會發展的要求。在實踐教學過程中，也沒有融合企業的生產理念、工作模式，沒有將信息化、數字化、自動化等智能制造技術融入實踐教學內容中，導致實踐項目價值縮水。此外，各個專業之間的實踐教學相互獨立，沒有形成共享、協作體系，無法促進學生的全面發展。在實踐教學中，一些教師對實踐項目開展效果的評價局限于實驗報告，沒有在實踐過程中給予學生及時的監督與輔導，無法真正了解學生對專業技能與智能制造技術的掌握程度，在一定程度上影響著實踐教學的效果。

二、虛擬實踐教學平臺建設

在智能制造背景下，互聯網技術成為制造生產的重要技術，結合互聯網技術中的云計算技術建設虛擬實踐教學平臺，能夠使學生自主實驗，同時也能夠激發學生學習的主動性。為了提高實踐教學效果，在平臺建設時可以設計多種虛擬實踐內容，為學生提供自測、準備、記錄實踐過程、記錄上傳及交流等功能，同時也為教師提供審閱和批改學生實踐報告等功能。在虛擬實踐教學平臺中，學生能夠做到根據自身需求進行自主實踐學習，全面系統的虛擬實踐教學平臺能夠滿足學生智能制造技術與專業技能水平提升的需求。

（一）虛擬實踐教學平臺架構

以云計算為基礎的虛擬實踐教學平臺主要分為服務器模塊、公共服務層模塊、客戶端模塊、擴展組件模塊。其中服務器模塊發揮著提供數據服務、功能服務的作用，例如用戶登錄、數據管理、遠程管理等。應確保資源共享在時間和空間上的統一性，確保在平臺中能夠實現虛擬仿真實驗資源數據的運行，保障虛擬仿真實驗資源數據的交換，保障數據信息的同步性。公共服務模塊為虛擬仿真實驗的運行提供外圍支持，例如數據獲取、管理與分析，實驗結果的展示、保存等?？傊淖饔迷谟趯嶒炈a生的數據進行管理。客戶端模塊有兩種模式，教師、學生可以根據登錄端口進入虛擬實踐平臺，教師通過平臺進行實驗公布、資源配置、實踐過程管理，學生通過平臺進行虛擬實踐。通過虛擬技術，融合智能制造軟件NX、數字化制作系統等多種軟件和系統，為學生實踐提供虛擬仿真的實踐平臺。

（二）虛擬實踐教學平臺功能的實現

虛擬實踐教學平臺包含實踐教學管理、學生管理、實驗設備管理、實驗室動態管理、平臺交流、數據查詢等多種功能，平臺根據學生和教師的身份合理分配權限和功能，不同身份的用戶根據權限和功能完成實踐教學。學生可以在平臺中完成了解實驗內容、預習實驗、記錄實驗過程、反饋實驗報告等工作，教師通過平臺可以完成評價學生實踐成果、指導學生實踐過程、提出完善意見等工作。

為了提高實踐教學平臺的仿真程度，在云計算虛擬平臺中引入真實物理實踐的細節屬性，學生在此基礎上借助3D虛擬智能制造設備進行虛擬實踐，完成整個生產線的虛擬任務，最大化地提高虛擬實踐的效果。為了提高虛擬實踐與實際生產過程的吻合度，可以借助PLC對虛擬實踐的生產線進行控制，在虛擬實踐過程中，通過以太網完成PLC與實踐平臺的信息共享，一方面確保了虛擬實踐的真實性，另一方面也為資源共享的虛擬實踐教學平臺的建設奠定技術基礎。

三、資源共享的實現

以互聯網技術為基礎的虛擬實踐教學平臺的資源共享主要通過以下兩方面實現。

（一）通過使用虛擬專用網絡實現

虛擬專用網絡是一種組網技術，能夠實現遠程訪問。在虛擬實踐教學平臺中，學生可以通過訪問實驗室專用虛擬網絡，建立虛擬網絡聯接，同時通過配置篩選器防止其他允許范圍之內的數據包進入，在實現資源共享的同時保障網絡安全。虛擬實踐教學平臺的訪問人數需要限制，以此保障虛擬實踐教學平臺應用的即時性需求、學生對實踐計算機的需求以及訪問用戶列表的實時動態刷新需求。根據實際需要選擇路由器作為虛擬實踐教學平臺和校園網的網關，要保證數據高速轉發，保證具有對實驗資源進行合理分配、調度、控制及管理的功能。

（二）通過教學管理系統實現

教學管理系統包括學生信息、學生選課信息、實踐軟件申請管理、實踐結果管理、實踐資源下載等功能，通過學生選課信息功能能夠對實踐項目的各種信息進行詳細理解。在登錄完成后，學生能夠獲得聯接虛擬實踐教學平臺的虛擬網絡密碼以及實踐所需的軟件系統授權碼。在實踐過程中，學生能夠從教學管理服務器中對虛擬設備的3D建模信息進行下載，并通過虛擬網絡聯接指定IP地址的網關，實現智能制造虛擬實踐教學平臺的資源共享。

四、小結

智能制造背景下，以互聯網云計算為基礎建設虛擬實踐教學平臺，能夠有效提高資源共享效果，同時通過虛擬實踐，為學生提供了專業技能實踐能力提升、智能制造技術提升的機會，是促進學生將理論轉化為實踐、將專業技能與智能制造技術相結合的重要實踐平臺。在高職院校中，建設資源共享的智能制造虛擬實踐教學平臺是目前高職教育創新和發展的必然方向，同時也是高職學生提高實踐能力、社會適應力的關鍵。因此，研究資源共享的智能制造虛擬實踐教學平臺對于促進高職教育及高職學生的發展具有重要意義。

參考文獻：

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[2]馬秀飛，王柏華.虛擬仿真實驗教學中心資源共享平臺的建設[J].科技視界，2018（34）.

（作者單位：濟寧職業技術學院）