高職院校虛擬仿真實訓(xùn)教學(xué)軟件的開發(fā)與應(yīng)用研究

摘 要：虛擬仿真實訓(xùn)教學(xué)在很多高職院校得到廣泛的應(yīng)用，是教育信息化建設(shè)的重要內(nèi)容。虛擬仿真技術(shù)可以為訓(xùn)練學(xué)生的專業(yè)核心技能提供極大的幫助，為解決現(xiàn)實中的實訓(xùn)教學(xué)提供新機遇和新思路。文章以飛機電子設(shè)備維修虛擬仿真實訓(xùn)教學(xué)軟件為例，對高職院校虛擬仿真實訓(xùn)教學(xué)軟件的開發(fā)與應(yīng)用進行相關(guān)研究。

關(guān)鍵詞：高職院校;實訓(xùn)教學(xué);虛擬仿真;教學(xué)質(zhì)量;教學(xué)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(xiàn)代職業(yè)教育比較重視學(xué)習(xí)者的認識主體性，努力創(chuàng)造并提供良好的學(xué)習(xí)條件是教師的責(zé)任和義務(wù)，教師要合理采用先進的教學(xué)策略與技術(shù)，挖掘?qū)W生潛力，激發(fā)他們學(xué)習(xí)的主動性。實踐證明，虛擬仿真技術(shù)可以為訓(xùn)練學(xué)生的專業(yè)核心技能提供極大的幫助，為解決現(xiàn)實中的實訓(xùn)教學(xué)提供新機遇和新思路。虛擬仿真（Virtual Reality），又稱虛擬現(xiàn)實技術(shù)或模擬技術(shù)，是用一個虛擬的系統(tǒng)模仿另一個真實系統(tǒng)的技術(shù)。虛擬仿真實際上是一種可創(chuàng)建和體驗虛擬世界的計算機系統(tǒng)。虛擬仿真實訓(xùn)教學(xué)在很多高職院校得到廣泛的應(yīng)用，是教育信息化建設(shè)的重要內(nèi)容，可以讓抽象的實驗過程形象地展示出來，傳統(tǒng)實驗室無法完成的實驗都可以通過虛擬仿真技術(shù)安全、直觀地展示出來。本文以飛機電子設(shè)備維修虛擬仿真實訓(xùn)教學(xué)軟件為例，對高職院校虛擬仿真實訓(xùn)教學(xué)軟件的開發(fā)與應(yīng)用進行相關(guān)研究。

一、高職院校實訓(xùn)教學(xué)運用虛擬仿真技術(shù)的優(yōu)勢

首先，促進學(xué)生學(xué)習(xí)興趣提升。高職院校學(xué)生普遍存在缺乏學(xué)習(xí)興趣的情況，教師在現(xiàn)實教學(xué)中運用虛擬仿真技術(shù)，可以讓知識變得生動形象，便于學(xué)生在快樂的情境中進行學(xué)習(xí)。其次，突破時間與空間限制。虛擬仿真實訓(xùn)軟件可以供多人同時使用，時間與地點不受限制，學(xué)生可以根據(jù)自身情況隨時進行預(yù)習(xí)和復(fù)習(xí)，能在一定程度上提高學(xué)習(xí)積極性。再次，減少經(jīng)費投入。為了跟上科技時代的腳步，學(xué)校的儀器設(shè)備要經(jīng)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(xué)成效。若實訓(xùn)室建設(shè)運用虛擬仿真技術(shù)，便可減少經(jīng)費投入，便于重復(fù)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(shè)備維修虛擬仿真實訓(xùn)教學(xué)軟件的開發(fā)

下面，從開發(fā)理念、教學(xué)功能兩方面進行探討。

1.開發(fā)理念

（1）目標上以真實工作崗位的任務(wù)為基礎(chǔ)。要遵循“六真”開發(fā)要求，包括真實的航空企業(yè)維修部門、工作崗位、工作任務(wù)、工作設(shè)備、工作環(huán)境以及工作流程，確保工作崗位之間的緊密對接，使傳統(tǒng)的過于形式化的學(xué)習(xí)弊端得到解決。（2）體系上以理、虛、實一體化架構(gòu)為基礎(chǔ)。要以目前“理實一體化”教學(xué)模式為基礎(chǔ)，引入虛擬仿真實訓(xùn)，構(gòu)建實物實訓(xùn)和理論教學(xué)之間的橋梁，形成理、虛、實一體化的新型實訓(xùn)教學(xué)體系。這種體系可以將虛擬仿真軟件的優(yōu)勢充分發(fā)揮出來，促進技能實訓(xùn)和理論教學(xué)的充分結(jié)合，提高實訓(xùn)教學(xué)效果。（3）開發(fā)上注重“三位一體”的協(xié)同性。虛擬仿真實訓(xùn)教學(xué)軟件屬于一種高科技教學(xué)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(shù)的創(chuàng)新匯聚一身，以達到實訓(xùn)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(guān)軟件的品質(zhì)要求和標準。

2.教學(xué)功能

（1）教學(xué)方面。采用逼真的三維建模技術(shù)，真實地還原相關(guān)設(shè)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(shè)備的操作過程，同時配以相應(yīng)的語音和文字解說，使教師擺脫以往枯燥的理論教學(xué)，便于學(xué)生直觀和高效地進行相關(guān)知識的學(xué)習(xí)。（2）訓(xùn)練方面。在虛擬系統(tǒng)中，學(xué)生可以隨時切換到自主訓(xùn)練環(huán)節(jié)，按照教師教的課程內(nèi)容、教學(xué)目標和教學(xué)重點進行訓(xùn)練，所不同的是所有需要操作的觸發(fā)點都需要學(xué)生自己手動進行交互操作。這種訓(xùn)練教學(xué)方法，不但加深學(xué)生對課程內(nèi)容的理解，幫助學(xué)生掌握系統(tǒng)化的知識，而且增強訓(xùn)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(shè)備操作將沒有任何提示，學(xué)生需要按照之前學(xué)到的知識進行考核。系統(tǒng)最后會自動生成考核成績，記錄學(xué)生考試的每一步操作，同步練習(xí)或考試結(jié)束之后會對當(dāng)前操作人員的分數(shù)進行排名和展示。

三、飛機電子設(shè)備維修虛擬仿真實訓(xùn)教學(xué)軟件的應(yīng)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(xùn)使用的材料和場地不受限制，便于學(xué)生通過校園網(wǎng)在宿舍、圖書館或者其他地方自行登錄進行學(xué)習(xí)，隨時隨地進行實驗設(shè)計、操作，對飛機電子設(shè)備維修技術(shù)進行不斷探究和創(chuàng)新。而且實驗數(shù)據(jù)的檢驗和完善，也可以通過虛擬實驗室完成。這種學(xué)習(xí)系統(tǒng)具有開放性，學(xué)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(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識，最終達到提高學(xué)生創(chuàng)新能力的目的。

2.采用多樣化的教學(xué)方法

虛擬仿真實驗系統(tǒng)不會讓學(xué)生因為擔(dān)心實驗設(shè)備的損壞和危險而畏首畏尾，可以為學(xué)生提供大膽探索的實驗環(huán)境。應(yīng)用虛擬仿真實訓(xùn)軟件進行教學(xué)時，教師要以學(xué)生為主體，采用多樣化的教學(xué)方法，注重課內(nèi)外結(jié)合、教學(xué)與科研結(jié)合、仿真與實際結(jié)合，創(chuàng)設(shè)良好的實訓(xùn)教學(xué)環(huán)境。還可以逐步將虛擬仿真實驗教學(xué)獨立出來，專門設(shè)置虛擬仿真實驗課程，適當(dāng)增加虛擬仿真實驗學(xué)時和學(xué)分，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)動力。要借助多樣化的教學(xué)方法，著力培養(yǎng)學(xué)生分析問題、解決問題的能力，以及理論聯(lián)系實際的學(xué)風(fēng)和嚴謹?shù)目茖W(xué)態(tài)度。

3.豐富實踐教學(xué)的項目內(nèi)容

應(yīng)用虛擬仿真技術(shù)能夠彌補現(xiàn)實教學(xué)中內(nèi)容的不足，豐富實踐內(nèi)容，拓寬學(xué)生的學(xué)術(shù)視野。實驗教學(xué)可以實現(xiàn)由驗證型及演示型向設(shè)計型及研究型轉(zhuǎn)變、由單一性向綜合性和創(chuàng)新性轉(zhuǎn)變，通過設(shè)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(xué)生的學(xué)習(xí)需要，讓學(xué)生有更多的選擇權(quán)。如可以利用虛擬仿真軟件完成航空電子設(shè)備的結(jié)構(gòu)、工作原理、拆裝調(diào)試和故障分析與排查的教學(xué)與實訓(xùn)。學(xué)生通過引出線、部件提示、結(jié)構(gòu)樹或隱藏與顯示等功能進行典型設(shè)備的結(jié)構(gòu)認知學(xué)習(xí)，能夠直觀地看到設(shè)備結(jié)構(gòu)，深入了解所學(xué)知識，達到崗位實訓(xùn)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(yīng)線、磁場等內(nèi)容形象地表現(xiàn)出來，便于學(xué)生直觀地學(xué)習(xí)不同電機類型的工作原理，進一步提高學(xué)習(xí)效果。

四、結(jié)語

總之，高職院校將虛擬仿真實訓(xùn)教學(xué)軟件合理地運用到實訓(xùn)教學(xué)中，可以在減少教學(xué)成本的同時，促進教學(xué)形式的多樣化，提高實訓(xùn)教學(xué)效果，從而提升人才培養(yǎng)質(zhì)量與速度。因此，高職院校要重視虛擬仿真實訓(xùn)教學(xué)軟件的開發(fā)與應(yīng)用。開發(fā)虛擬仿真實訓(xùn)教學(xué)軟件時，目標上要以真實工作崗位的任務(wù)為基礎(chǔ)，體系上要以理、虛、實一體化架構(gòu)為基礎(chǔ)，注重“三位一體”的協(xié)同性，突出教學(xué)功能。應(yīng)用虛擬仿真實訓(xùn)教學(xué)軟件時，要重視實驗的開放性，采用多樣化的教學(xué)方法，注重豐富實踐教學(xué)的項目內(nèi)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(shè)備技術(shù)研究。