虚拟仿真技术在中等职业教育中的应用

王朝林

摘要：虚拟仿真技术是利用计算机硬件和软件，借助其他辅助设备生成一种模拟环境，并使用户身处其中，让使用者在虚拟仿真环境中可以交互操作和感知的一种综合信息技术。将虚拟仿真技术引入职业教育，能极大地刺激学生学习的兴趣，提高教学的质量，而且还可以提供安全的实训环境，提高教学效率，改革职业教育的教学理念、创新课程内容、适应新时期的教学手段。

关键词：职业教育 虚拟仿真 教学改革

DOI：

10.16657/j.cnki.issn1673-9132.2016.07.020

国务院《关于加快发展现代职业教育的决定》中指出：“提高职业教育信息化水平。构建利用信息化手段扩大优质教育资源覆盖面的有效机制，推进职业教育资源跨区域、跨行业共建共享，逐步实现所有专业的优质数字教育资源全覆盖。支持与专业课程配套的虚拟仿真实训系统开发与应用。推广教学过程与生产过程实时互动的教学。加强现代信息技术应用能力培训，将现代信息技术应用能力作为教师评聘考核的重要依据。”①

虚拟仿真技术正在不断地完善和发展，职业学校主动把虚拟仿真技术引入到职业教育的实训和教学中来，便成了职业教育改革目前的新亮点，为学校提供了低成本、高效率的实习和实训手段，为中职教育带来了全新的教学理念和教学模式。

一、利用虚拟仿真技术进行教学的优点

1.利用虚拟仿真技术，可以制造出一个与实际工作近乎相同的虚拟场景。学生可以通过观察、操作、感触等形式，将工作过程亲身经历一遍，达到身临其境的认知目的。

2.利用仿真模拟环境进行教学和实训，如同在游戏环境中进行教学，可以激起学习的兴趣。在虚拟的环境中学习和实训，鼓励学习者在特定的虚拟环境中主动操作和练习，就好像在玩游戏，大大激发学习者学习主动性和关注度。

3.利用虚拟仿真技术进行教学和实训，可以提高操作的安全系数。在虚拟的教学或者实训环境里，学习者不怕操作失误，不怕对设备造成损坏、不怕对学习者的人身造成伤害，而且系统还能对学习者的操作进行判断，及时对错误操作发出警报和提示。

4.利用虚拟仿真技术进行教学和实习实训，大大降低耗材的消耗。

5.利用虚拟仿真技术进行教学和实习实训，不仅可以提高教师的教学效果，还可以促进学生技能的学习和掌握。在仿真环境中实习实训，可以随时重新开始，也可以对没有完成的操作进行记录，还可以对完成的操作进行回看，极大地提高了教学和实训的效率。

二、虚拟仿真技术在职业学校中的应用

近年来，在职业教育的各个专业在积极引入虚拟仿真技术。以下介绍几个在职业学校的应用案例。

（一）在水利水电工程技术专业虚拟仿真软件的应用

某学校的水电工程虚拟仿真系统是应用虚拟仿真、多媒体等技术把水利水电工程的整个建设过程以三维仿真的形式呈现，开发了方案设计、总体布置、地形、地质、水工结构、施工、运行管理等环节的综合仿真系统。学生在虚拟的水电工程环境中，可以按照程序设定好的任务进行有关功能的应用，例如地形地貌勘测，工程项目初设，工程项目开挖施工，钢筋绑扎，模板架设，混凝土浇筑，设备安装调试，工程项目运行与管理等。学生在虚拟场景中，可以控制和安排整个施工现场的环境变化，建筑物和构筑物的施工，学生通过全过程的体验和操作，掌握和了解水利水电工程的整个施工过程和施工细节，为学生学习提供全岗位、全方面、全过程的体验和学习，改变了传统的教学理念和思路。

（二）在模拟建筑物施工过程中的应用

建筑物和构筑物的施工现场环境复杂，施工方为了安全不容许学生进入，为了让学生感受施工过程的各个环节，我们可以引入虚拟仿真技术模拟建筑物施工过程。在虚拟仿真环境中，学生可以在进入虚拟的施工现场进行体验，可以转身、可以鸟瞰或者放大局部细节。在软件系统设计的每个任务教学模块中，学校按照教师的任务要求，进行施工实训和操作，通过动画和视频可以反复学习和练习，帮助学生对教学任务和技能学习，辅助学生对于整个施工过程的掌控和知识点的学习。

（三）在机械加工专业的应用

数控机床仿真操作软件是专门针对机械加工专业的学生开发的，学生在没有接触数控机床之前，先通过仿真软件熟悉数控机床，这样可以避免在加工过程中，因为学生操作不熟练或者不规范的而带来的未知风险。数控机床仿真操作系统的与真实的数控机床在操作程序上是完全一致的，可以进行编程等运行操作。在整个操作过程中，如果有错误，系统会及时提醒和提示。学生通过仿真系统的操作，掌握基本操作，正确处理操作过程，积累经验之后，再到真实机床上操作，达到事半功倍的效果。

（四）在电工专业的应用

变压器检修工实训系统是通过计算机三维仿真技术，模拟变压器的基本工作原理、设备类型及结构、设备特点;并能模拟变压器的各种故障以及处理方法的一套多维可视化软件。检修调整：掌握电力变压器检修的类别、工作程序、工艺要求及检修完成后现场验收的有关要求。通过计算机三维技术模拟现实环境，再现变压器检修的类别环境，模拟检修的工艺过程。检修过程中用户能够交互操作，如同亲身在现场操作一样。故障维修：模拟变压器故障现象。用户进入该模块后，首先由教员植入故障，然后程序根据植入的故障，模拟对应的故障现象，用户根据故障现象，进行人机交互，逐步排除故障。

总之，随着虚拟仿真技术的不断完善和成熟，把虚拟仿真技术引入职业教育的教学环节中，已经成为职业教育的实习和实训教学中的新亮点，为学校提供了低成本、高效率的实习和实训手段，为中职教学带来了革命性创新。同时我们也要注意到，虚拟仿真技术是从生产实践中提取出来的教学技术和方法，向学生输出了间接实践经验，它无法彻底取代真实操作。

注释：

①引自国务院《关于加快发展现代职业教育的决定》国发〔2014〕19号。

参考文献：

[1]吴敏.计算机仿真技术在实践教学中的作用[J].岳阳职业技术学院学报，2004（4）.

[2]周燕.虚拟仿真技术在大学物理实验教学中的应用[J].合肥工业大学学报：社会科学版，2008（5）.

[3]卢宁，卢辉炬著.虚拟现实与缄默知识的获得[J].广西师范大学学报，2002（10）.

[4]马捷著，论虚拟现实技术在获取企业专家隐性技术知识中的作用[J].图书情报工作，2006（10）.

[5]林康，李金国，陶东娅.虚拟现实技术在工学结合教学中的应用[J].教育技术，2012（7）.

（责编 赵建荣）