虛擬仿真技術在高職機電專業教學中的應用

楊 宏

（武漢鐵路職業技術學院 湖北·武漢 430205）

虛擬仿真技術是通過虛擬系統來模仿真實的系統，人可以在虛擬系統中進行真實的模擬操作，具有較強的沉浸性和交互性，一般在室內設計、工業仿真、汽車仿真等領域應用比較廣泛。隨著我國教育機制改革，在高職院校機電專業教學中應用，可以讓一些抽象的理論知識得到直觀的體現，幫助學生理解，并解決問題，例如將一些復雜的機電知識和機電系統用虛擬技術展現出來，幫助學生對專業知識與專業技能的掌握，達到良好的教學效果和教學目的，調動學生學習積極性和學習熱情，具有重要的教育價值和現實意義。

1 虛擬仿真技術在高職院校機電專業教學中應用優勢

虛擬仿真技術在高職機電專業教學中應用，符合機電專業的教學需求。在實際教學中，高職院校機電專業的主要教學目的是為了培養學生的動手能力和實踐操作能力，在理論學習中院校為學生所提供的學習條件與學習資源有限，為了讓學生能夠對抽象理論知識有更加深刻的理解和掌握，掌握專業技能，就需要充分利用仿真技術，讓學生對于學習的知識有直觀的感知，明確的判斷。另外，從高職院校機電專業的教學工作來說，高職院校是對專業應用型人才培養的主陣地，尤其是機電專業具備較強的實踐性質，對學生的動手能力要求較高，學生在畢業后會直接從事于實踐操作工作，因此在學習中就需要對機電專業的理論知識有明確的認知，并且有深刻的掌握。在專業教學過程中就應當加強學生實踐能力和動手能力的培養，但由于很多高職院校在硬件設備資源上比較欠缺，不能為學生提供實踐的平臺和場地，學生在學習中缺乏實際鍛煉的機會，虛擬仿真技術在機電專業教學中應用，可以為學生提供實踐的平臺，有助于提升學生的專業技能和水平。

2 高職院校機電專業教學現狀

2.1 實踐課程所占比重少

高職院校在機電專業教學活動中仍然存在重理論，輕實踐的現象，而高職院校作為對專業高技能、專業人才培養主陣地，需要加強對學生實踐能力和動手能力培養，但由于缺乏足夠的資源和資金支持，不能為實踐課程開展提供足夠的支持，導致實踐課程在總體課程中所占比重較少，課時安排緊張，不能為學生提供足夠的實踐和動手的機會與平臺，影響到對學生實踐能力與動手操作能力的培養，進而影響到機電專業學習效果。而且高職院校學生的理論基礎較差，學生素質不一，在學習中缺乏主動性和積極性，在理論課程學習中學習效果差，效率低，再加上缺乏足夠的實踐操作機會，機電專業教學效果難以保證。

2.2 實踐課程資源缺乏

高職院校的實踐課程開展除了在校內實訓基地開展以外，還有校外實習來作為實踐課程開展渠道，在校內的實訓基地開展實踐課程時，由于學校實訓條件有限，試驗室開放時間不足，而且大多數實踐都是教師在進行講解與示范，學生自己動手操作的時間比較少，也導致學生缺乏充足的時間來進行動手操作。而校外實習則一般是由教師帶領下去進行參觀和演示，因為企業考慮到設備的安全與維護等因素，能夠為學生提供的操作機會少，也不利于學生專業技能的訓練。

2.3 機電設備維修費用高

由于高職院校缺乏足夠的資金去建設實訓基地和購入實驗設備，而且在機電設備運行中損壞率較高，機電設備的維修費用比較高，在實訓課程中對材料的消耗量比較大，無疑使學校的資金投入增加，而且在機電實訓教學中對電氣軟件和機械設備要求較高，實驗課程開展成本也就比較高，學生難以對機械設備的運行情況及內部結構真正的掌握，也難以理解電氣控制部分的理論內容，很難達到實驗課程開展目的和效果。

3 虛擬仿真技術在高職機電專業教學中的應用策略

3.1 課堂理論教學中虛擬仿真技術的應用

在高職機電專業教學中虛擬仿真技術的應用，首先就體現在課堂理論教學環節當中，在機電教育活動中需要將理論教學和實踐教學相結合，增強學生對機電專業知識的理解。在理論學習環節當中，通過虛擬仿真技術可以讓學生對于機電相關設備有正確的認知，并且可以清晰的了解到機械設備運行情況和設備內部結構，有利于增強學生對專業知識的理解，為后續的學習奠定基礎，學生在今后就業中對機械設備的操作就會有清晰和正確的認識，提升學生的專業技能。理論學習在機電專業教學中也是非常重要的一個環節，為后續的實驗教學以及實踐經驗提供理論指導，在理論教學中通過虛擬仿真技術開展教學活動，讓學生沉浸到教學中去，能有效激發學生學習積極性和熱情，有利于學生全身性的融入到課堂學習中去，提高學習效果。

3.2 實踐教學中虛擬仿真技術的應用

實踐教學工作在機電專業教學中發揮著重要的作用，因為機電專業具備較強的實踐特性，學生的實踐能力和動手能力是機電教育教學中重要的培養目標，但由于我國高職院校發展時間較短，對于機電專業實訓基地建設還缺乏足夠的資金投入，在實踐課程中由于實訓場地的開放性差，或者教學時間不能保證，試驗室的設備數量少，水平比較落后，導致實驗課程不能有效開展。而虛擬仿真技術具備較強的沉浸性和交互性，可以為學生提供實驗的條件，增強學生的操作能力，解決專業學習中遇到的問題，促進學生就業。虛擬仿真技術在實踐教學中的應用體現在教學平臺、教師資源利用以及虛擬仿真資源三個方面，可以緩解學校在實驗基地建設上的資金緊張問題，通過建立虛擬仿真試驗室，還能有效解決資源緊缺的局面，在教學方式和教學內容上都得到了創新，將教學實踐和技術結合，成為教師教學主要工具，幫助學生對抽象和具象的問題得到直觀、清晰的呈現。通過虛擬仿真技術來代替高費用的機電專業設備儀器，減少甚至是避免對機電設備損耗及維修費用，減少學校對實驗設備投入成本，而且利用虛擬仿真技術，學生也可以更加直觀的觀察到設備的運行及內部結構。

對于高職院校來說，虛擬仿真技術能夠有效提高機電專業理論課程教學效率，在實踐教學中也能夠很好的得到利用，為了深化機電專業課程，使虛擬仿真技術在專業教學中得到充分利用，院校應建立虛擬仿真教學中心，招聘一些專業的教師團隊，或對現有的機電專業教師隊伍進行專業技術培訓，在實踐教學中教師可以引導學生對Analys、Maltab等虛擬仿真軟件的應用，讓學生具備機電專業素質和實踐操作能力，滿足機電行業對專業人才技能方面的要求，實現對學生專業技能的培養，提高機電專業教學效率和質量。

3.3 校企合作中虛擬仿真技術的應用

由于高職院校在實訓基地建設時受到資金困難等多方面因素的限制，導致實驗教學工作難以開展，目前高職院校的實驗課程多是依托于實訓基地來開展教學工作，但學生的學習內容有限，很多學生都是在校外實習階段來完成真正意義上的專業技能訓練。校外實習階段是學生進行角色轉變的一個過渡期，從學生角色轉變成社會人才角色，在過渡期也是讓學生對學校中學習的知識應用到實踐中去，實現對專業技能型人才培養目標。現階段高職院校普遍采用的是校企合作的模式，注重對學生的專業培養，以及實踐能力訓練，學生在工廠實習時可以直接在一線崗位進行機械操作，但由于學生自身能力有限，且實踐經驗不足，為了今后能夠更好的處理社會實踐中的問題，就要加強校外實習階段的專業訓練和能力提升。在學生實習期間，教師也可以對虛擬仿真技術來幫助學生對工作內容進行復盤，讓學生可以對專業知識有更加全面的了解，幫助學生補缺工作中的漏洞，提升個人的專業能力，促進知識積累。高職院校在和企業建立合作模式時，可以根據企業實際開展的項目對學生進行專業實訓，讓學生參與到項目操作中去，或建立虛擬仿真自動生成線，讓學生掌握機電領域的操作技術要點，掌握專業技能，提高實踐操作水平，為今后的工作奠定堅實的基礎。

4 虛擬仿真技術在高職機電專業教學中的應用效果

虛擬仿真技術在高職機電專業教學中應用具有顯著優勢，其應用效果比較理想，可以充分保證機電專業實訓教學環節質量。在傳統的實踐教學活動中由于高職院校缺乏足夠的資金來建設實訓場地，購買實訓器材和設備等，對實訓課程的開展產生制約，而且在實訓課程中也會導致材料大量消耗，且設備定期維修和養護也需要資金投入，對于高職院校來說資金壓力較大，而通過虛擬仿真技術可以有效緩解高職院校設備不足，以及實訓試驗室建設資金不足等問題，通過虛擬仿真技術來構建虛擬試驗室，避免設備損耗，同時利用虛擬仿真資源來緩解學校資源緊缺問題，可以幫助學生對抽象難以理解的問題具象化，在機電專業學習中為學生提供實踐的平臺，能夠有效增強高職院校實踐課程的開展效果。對于學生來說，虛擬仿真技術具有交互性，學生在學習中遇到的問題可以直接反映出來，能夠有效提高學生對機電專業課程的學習興趣，掌握實踐技能。

5 結語

隨著科技進步和發展，社會經濟發展，對于專業應用型人才的需求量在不斷增加，而高職院校作為對專業應用型、技能型人才培養的重要場所，肩負著專業人才培養重任，在高職院校教學中需要重視對學生專業技能和專業素養的培養與提升。但由于目前來看，在高職院校教學中由于缺乏足夠的資金支持，不能為實踐教學環節提供足夠的資金、資源甚至是平臺支持，而機電專業是一門具有較強實踐性和專業性的課程體系，理論內容抽象，專業性較強，學生對所學的知識很難有全面且深入的理解，而且由于實踐課程開展條件有限，在這樣的條件下虛擬仿真技術在高職機電專業教學中應用非常必要，可以通過虛擬仿真技術來模擬機電設備的運行，滿足學生的實踐學習需求，也能有效提高機電專業教學質量和教學效率。