高职专业技能模拟训练系统设计方案研究

丁万霞　代礼前

摘要：面对高职院校专业技能训练项目的高危险、长时间和高成本，甚至还需团队协作才能完成的现状，在经过实践取得满意效果的基础上，提出高职专业技能模拟训练系统最好用三维虚拟技实现术来实现；模拟训练的内容和过程最好是专业的必需；模拟训练方案最好具有内容循序渐进，训练时有在线帮助，操作错误时可事故再现，任务完成过程如过关斩将，同时系统可以记录训练时间和具有奖励策略等设计要点。在理论和实践间架起一座安全的桥梁，使高职院校学生的专业技能训练变得安全、高效、节能。

关键词：专业技能；模拟训练；安全；高效

中图分类号：G712 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2016）15-0203-02

一、高职专业技能训练现状

目前，高职院校中的许多必备的专业技能训练项目在进行实际训练时，一方面会因部分训练项目耗材有限（成本太高）而不得不采用演示加减少训练次数的方法，学生只能重点了解其操作流程和操作要点，如高压电力电缆端头的制作等，而不能通过反复地训练达到真正掌握的目标；另一方面会因训练项目本身的安全风险就较大，再加上高职学生好奇心强，又多是不爱思考、不爱动手者，所以容易出现无知者无畏的状况，使训练的安全风险再次增大，使老师不得不放弃这类训练项目，如电杆的组立等。然而，当今社会对高职学生的基本要求是必须具备足够的职业能力。同时，能力也是学生自身发展的必需。而提高学生职业能力的途径又只能通过反复训练来达到。所以，这一矛盾已成为所有高职院校必须解决的难题。

二、专业技能模拟训练系统功能

专业技能模拟训练系统主要用来对学生的专业技能，尤其是那些危险系数高、操作难度大或耗材消耗量大，不能反复操练的项目进行有针对性的训练。在模拟训练的过程中，学生可以通过点击“帮助”按钮来获得相关的提示性信息，也可以通过点击“学习”按钮来观看操作演示的视频。学生可根据自己的实际情况随时反复地进行模拟训练。同时系统兼顾学生操作情况记录功能和奖励功能。老师可根据具体情况设置达标标准。主要用来协助老师督促学生加强训练，确保现场实际训练前每一位学生都已掌握相关的关键操作要领和安全注意事项，实现现场实际训练的安全无事故和高效率。

三、专业技能模拟训练系统设计思路

参照游戏的设计模式，按照项目的工作环境设计虚拟的工作环境，将项目的具体工作过程虚拟化。系统内每一个模拟训练项目所涉列的内容是足够且必需的。虽然训练所处的环境、所用的设备及所进行的操作都是虚拟的，但是训练所用的作业方法、操作要求及注意事项与实际操作训练是完全一致的，是能为后续的实际操作做好安全保障的，是能为提高后续实际操作的效率打好基本的。

专业技能模拟训练系统突出每一个操作过程中的每一步的操作要点及安全注意事项。用引导、提示的方式向学生提供解决问题的途径，重视学生学习能力、分析问题及解决问题能力的培养，而不是仅仅让学生学会本项目的操作，其终极目标是希望通过引导学生在学习此项目的基础上能够达到举一反三的效果。

（一）界面设计

人机对话，交互式界面主要设置三大场景。第一大场景是工班场景，有场地、库房、值班室、会议室等。在此场景中进行工作任务的下达、分工和工作前的所有准备工作。在该场景中还应包含有按三维建模的标示有不同职称和职务的人员，可通过选择、拖动来为其分配不同的任务，且可为其添配不同的安全用品，让其携带指定的工具等；第二大场景是库房场景，库房内有按三维建模的工器具、材料、安全用品等，可通过点击任一物品来360度旋转细观其结构（若经济实力还不能达到为每一物品进行三维建模的话，也可用清晰的实物照片代替，因为后期的实物训练也需要这些物品，所以学校一般都建有实物库房，学生可先在实物库房中认知这些物品的结构）。在此场景中可进行工器具、材料、安全用品的认知训练，同时也是每一个任务实施前必到的一个场景，因为每一项任务的完成都是以足够的工器具、材料和安全用品为前提的。第三大场景是实训场地，该场景实际上应是由一系列场地、库房、值班室、会议室等组成。在此场景中进行工作任务的下达、分工和工作前的所有准备以及完成一系列相应任务的场景组成，因为一般情况下每一个任务实施的前提条件是不一样的，特别是像设备的安装、维护或检修这样的工作任务。所以，该场景需要在一大背景下设置一系列有针对性的特写场景。学生要在这里完成每一项任务实施过程的训练。所有的场景都像一些大的游戏场景一样形象、逼真。

（二）内容设计

根据专业的现场需求选项模拟训练项目，选测训练项目时需要重点考虑以下因素：一是选择本专业员工必备的技能项目（如初级工必会项目）；二是选择经常需要用到的项目（如中级工必备项目）；三是选择虽不常用，但现场又确实有需要的项目（如高级工必会项目）。

根据现场实际作业流程设计模拟训练流程，根据现场作业操作要点设计模拟操作过程，根据行业安全作业规程和专业技术规程设计安全注意事项和技术参数。

每完成一项任务都应有相应的徽章奖励和完成下一任务的关键点提示。

（三）模拟训练方案设计

为了提高学生的兴趣，像游戏一样吸引学生，在设计模拟训练方案时最好做到以下几点。

1.循序渐进。按行业需求设计的模拟训练任务，其默认训练顺序也是按学习的认知规律和职业成长规律来编排。其中的基本任务既是专业必备，也是绝大多数学生能在提示下顺利完成的，个别学生也能通过观看演示视频后顺利完成的，这可以给学生以自信。同时也为后续的模拟训练任务打下基础并提供动力。经过几次训练后，学生当然可以根据自身的实际情况来选择任意一个任务来进行模拟训练。

2.在线帮助。在学生进行模拟训练的过程中，模拟训练系统对于学生的操作过程能给出正确的判断，并能根据判断给予适当的提示及操作演示，使每一个学生都能对每一个任务的实施过程有一个全面的了解。

3.事故再现。当学生操作错误，系统给出提示而学生因不能领悟，还按错误的操作执行时，此时系统应能以模拟动画的形式给出错误操作所导致的后果，让学生对其留下深刻的印象。如对于高空作业的模拟训练，如果学生指挥模拟人上至高空作业点后，不能按要求指挥其系牢安全带就下指令进行作业的情况下，则模拟人实际坠地，出现真人高空坠落事故现场的声音和血腥。血的教训会让学生牢记不规范操作后果的严重性，极有利于养成学生规范化作业的习惯。

4.过关斩将。将模拟训练任务按实际工作过程分段，如将任务分为前期的预想、人员的分工、工器具材料的准备、任务的实施、验收总结等，这样可以将实际工作过程中的每一段设计为一个关卡，将一个需要较长时间完成的任务分成一个个只需较短时间就能完成的小任务，每一个小任务中的关键点较少，学生记忆无压力，完成轻松。这样做可以使学生在进行模拟训练时既会有喘息的机会，又会有如同玩游戏般的过关斩将的成就感，更可以牢记完成任务的步骤和每一步的操作要点及注意事项。

5.记录时间。为了引导学生将其聪明才智都用在训练上，系统应能自动记录每一个学生训练的相关信息。如：学生的个人信息、完成训练任务所用的时间等。学生如果不熟练，需要看演示视频才能完成，那么所需的时间必定较长，只有经过反复训练，熟练以后才能在规定时间内顺利完成整个任务的模拟操作训练。

6.奖励策略。每完成上一步，才可进入下一步；在规定的时间内，每完成一个任务的训练都会获得相应的奖励，这可以给学生以鼓励和动力，同时也给老师提供考核的依据。

四、实践效果

我院学生在使用电力线路工关键技能模拟训练系统软件模拟训练过关之后，在参加实际技能训练时，由于学生既清楚要干什么，也知道该怎么干，更清楚不按要求做的后果，所以，老师指导学生训练时要比以前轻松很多，学生训练时也会特别顺利，一般都能按标准完成任务，且在同样的训练时间内，可完成更多的训练项目。特别是以前认为危险系数大的项目也能顺利完成；耗材比先前反而相对减少，主要是因为没有了盲目操作所造成的次品。

解决高职院校专业技能训练中存在的安全问题及高成本问题的根本在于让学生清楚自己该做什么，不该做什么；并掌握具体的操作技巧和安全措施。要想达到这一目标，就必须为学生创造一个模拟训练条件，即设计出专业技能模拟训练系统，让学生在模拟训练的过程中学习、思考，掌握应掌握的一切。通过三届学生对电力线路工关键技能模拟训练系统的应用实践，证明专业技能模拟训练系统能有效地解决职业需要与实际训练中的安全、效率及节能的矛盾。专业教师在设计模拟训练方案时，模拟训练的内容和过程最好是专业的必需；训练项目最好是按由简到繁，循序渐进的认知规律来编排；模拟训练最好有在线帮助；操作错误时最好可呈现出错误操作所能导致的后果；任务完成过程最好如过关斩将般累积奖励；系统最好可以记录训练时间。这样设计出的模拟训练系统特别能激起学生的兴趣，更容易出效果。虽然这样教师需花费更多的精力，对计算机专家的要求也会更高，经费也需增加，但从学生的角度、专业发展的角度和社会的角度，用发展的眼光去看，做这一切探索绝对是值得的。

参考文献：

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