构建基于工作流程的虚拟仿真实训教学模式探索

青岛胶南珠山职业学校 周淑芳 刘纪新 陈会伟

构建基于工作流程的虚拟仿真实训教学模式探索

青岛胶南珠山职业学校 周淑芳 刘纪新 陈会伟

虚拟仿真技术以其逼真的三维实体动画、强大的仿真功能在教学中得到广泛应用。本文针对数控专业实训教学现状，从重构实践课程体系、建立虚拟仿真实训教学环境等方面深入剖析，探索以提高人才培养的适用性与针对性为核心，基于工作流程的虚拟仿真实训教学模式。

工作流程 虚拟仿真 教学模式

一、虚拟仿真技术在教学中的作用

虚拟仿真技术又称虚拟现实技术，是利用仿真软件模拟现实技术，将虚拟与现实技术进行有机结合，可满足工程实践、教学及科学试验的需要。目前，许多学校引入仿真软件，并在实训类课程的实践教学中得到较好应用。虚拟仿真技术在实训教学中的作用主要有以下几点：

1.减少硬件设备投入，节约成本

目前，市面上推出的仿真软件设计理念先进，画面感强，可实现三维实体仿真，与实际设备的工作原理、操作方法接近，甚至有的软件与实际操作完全一致。教师在教学中完全可以利用仿真软件完成实训教学，代替实际机床、量具及其他设备，有效解决许多学校面临的资金紧张，无力承担购买大批量设备所需的巨额资金，大大节约成本。

2.解决实操实训危险性太大的问题，杜绝安全事故

机械加工实训中，教师不敢放手让学生大胆操练的一个关键原因是安全事故。安全事故的例子屡有发生，通过使用仿真软件可杜绝一切安全隐患，不会存在任何危险，学生也可大胆操练，不断提升个人实践技能。

3.实现对实操实训的互补教学

鉴于场地和资金问题，学校实训设备的数量很限，一节课下来平均一个学生操作时间不到5分钟，无法保证教学质量。利用仿真软件，学生可以分组进行部分仿真训练，部分实操设备训练。通过仿真操作，学生不但可以验证自己编写的程序正确与否，还可以熟悉设备地操作流程，实现仿真实操相结合，互为补充。

4.激发学生的学习兴趣，提高学习的主动性

仿真软件采用三维动态仿真，效果逼真，学生如同进入车间一样可以自己选择车间、设备，依据教学需要，完成实训项目。教师可采用分组制教学，每组学生都有自己的权限，权限到了才能进入下一个仿真项目，否则影响课程成绩。教师通过激励制、趣味性教学，促使学生刻苦学习，学生的学习过程由被动变为主动，教学效果良好。

二、中等职业教育人才培养目标

职业教育强化职业的针对性，注重毕业生对企业岗位的适应性，中等职业教育的主要培养目标是培养与我国社会主义现代化建设要求相适应，德、智、体、美全面发展，具有综合职业能力的高素质劳动者和技能型专门人才，能够胜任生产、服务、技术和管理的一线工作。

三、数控技术应用专业实训教学的现状与问题

1.教学理念落后、教学模式单一

受传统教育教学思想束缚，多数教师教学理念落后，在教学中没有创新意识，教学方法一成不变，虽然个别教师也尝试采用新的教学方法，但限于学生的综合素质及教学条件限制无法真正实施。实训教学环节基本上都放在理论课结束后或在顶岗实习时进行，这样导致理论与实践教学不能有机结合，学生在实训时理论知识生疏，一定程度上制约了实践技能的提高。

2.设备陈旧，数量不足

依据人才培养目标，数控专业教学计划要求实践教学环节所占比例达到总学时的50%以上。但在实际教学过程中，由于设备数量不足，实际实训比例远低于50%。一些设备陈旧，功能不全，不能满足某些实训项目的需要；部分设备存在故障，不能正常运转，降低了实训课程的比例，致使教学目标无法真正实现，人才培养质量有待提高，不能满足企业对技能型人才的需求。

3.实训教学内容单一，限制学生提升综合素质

教学执行过程中，实训内容主要以课本及大纲要求为主，以达到基本技能的训练目的，主要完成指令功能的验证及某一类零件的加工。学生对于从工艺设计、程序编写、加工及检测的各个环节没有进行系统学习，只能对操作设备有个初步认识，综合素质得不到提升。此外，学生没有学习企业生产理念的相关知识，与企业生产实际脱轨，很难迅速融入企业生产工作。

四、基于工作流程的虚拟仿真实训教学模式

针对目前实训教学的现状，如何把教学内容与生产劳动和社会实践相结合是目前急需解决的问题。构建基于工作流程的虚拟仿真实训教学模式，可以很好地解决这些问题，节约实际设备投入资金，充分发挥信息化技术在教学中的应用。

1.机械制造工作流程分析

经过企业调研后发现，目前机械制造类企业所设工作岗位有零件设计员、工艺设计员、编程员、操作员、检验员等，各个岗位相互协作、相互联系，共同完成生产任务。具体工作流程如下：

设计图纸→工艺分析设计→程序编制→加工制造→检测、质量控制→完工检验→入库。

2.以机械制造工作流程为导向的“重构”实践教学课程体系

教学过程的核心内容是课程，学校要根据企业对人才的需求，结合生产实际制定课程，以此作为教学活动开展的依据。从机械制造工作流程分析入手，从教学课程设置、实践教学大纲、教材、教学方法与模式、师资队伍建设等多方面展开，重构实践教学课程体系。

首先，设置的教学课程主要针对课程内容的选取与组织，课程的整合及优化。保证学生具备的知识能从事零件设计、工艺设计、数控编程、机床操作及检验检测等相关工作岗位。

其次，制定实践课程教学大纲和教学计划。作为教学过程的指导性文件，要以工作环节为依据制定，内容采取模块化、项目化的形式，充分体现培养学生的综合能力。对于教材的编写，以机械制造业工作流程为参照，体现针对性和适用性。

以数控技术实践课程为例，工作岗位需要重构新的数控技术实训课程体系，教材组织上按照零件设计、工艺设计、数控编程、机床操作、机床维修、检验检测岗位6个模块进行，同时注重知识、技术的更新，使教材更加贴近实际工作岗位。

3.建立以工作流程为导向的虚拟仿真实践教学环境

虚拟仿真实训室包含电脑若干台、组合制电脑桌椅多套、多种虚拟工厂仿真软件。虚拟工厂仿真软件包括一个三维工厂环境，该环境中有多栋建筑物。采用分组式教学模式，对每栋建筑物设定各种不同的用途，如工艺编制室、CAD/CAM室、材料仓库、热处理车间、工具刀具库、机械加工车间、电加工车间、检验车间、装配车间、成品仓库等，它们都有各自的功能和用途，也可以在每栋建筑物中放置各种各样的生产设备，对它们进行合理布局。

虚拟仿真部分实践教学环境图

根据生产任务要求，设置不同的生产岗位，如工艺编制岗位、程序编制岗位、材料、工具刀具准备岗位、数控机床设备操作加工岗位、质量检验及装配调试岗位等。组合电脑桌椅采用五人制工作模式，分别负责工艺编制、编程、刀具与材料准备、机床操作加工及产品检验五项工作，学生分工合作、各负其职，工作模式完全参照企业生产流程。

一个订单的生产加工可以组织几个小组共同完成。每个学习者可以参与不同的小组，也可以承担不同的角色。教师可组织小组之间进行各种竞赛活动。每个学生不仅可以体验各种仿真操作和加工过程的乐趣，也可以体验团队合作与竞争的乐趣。

4.加强双师型教师队伍建设

“双师型”教师是职业院校的重要资源，是保证教育教学质量的根本。基于工作流程的虚拟仿真实训教学模式能得以高质量地开展，并取得理想的成绩，师资水平是关键。

虚拟仿真实训教学模式需要一支企业实践经历丰富、知识技能过硬的高素质“双师型”教师队伍参与教学。通过制定教师培养计划，有计划地选派骨干教师参加多种形式培训，强化业务能力的学习。学校要出台多项激励政策，鼓励教师提升学历、考取职业资格证书，在教学、科研各方面发挥最大作用。

基于工作流程的虚拟仿真实训教学模式对于提高学生的学习兴趣，强化学生的职业能力培养起到了极大的促进作用，是培养高技能人才的新模式。教师在实施过程中要不断总结经验、克服困难，逐步完善实训教学体系，更新教育理念、创新教学模式，提高学生培养的适应性与针对性。

[1]汪诗怀.构建基于工作流程的会计实践教学模式探索[J].会计之友，2009.14

[2]梁幸平.职业教育现代学徒制试点的若干思考[J].教育研究，2014.03

[2]杨小燕.现代学徒制的探索与实践[J].职教论坛，2012.09

ISSN2095-6711/Z01-2015-01-0183