探讨虚拟仿真系统教学法在数控教学中的应用

袁永伟 刘江涛 李珊珊 孔德刚 桑永英

摘 要：随着现在社会的迅速发展，越来越多的人开始关注新型科学技术的发展，其中电子科技和虚拟现实技术是人们关注的重点，在学校的数控教学当中辅助足够的实践过程才能保证教学的质量，但是一般教学条件比较有限，而虚拟仿真系统就可以很好地弥补这项不足，可以借助设备的投入让学生们有更好的实践体验，提高学生们的学习效率。

关键词：虚拟仿真系统;教学法;数控教学;应用

前言：我国的制造行业的发展主要依靠的是精准的数控技术，由于这项技术在如今的市场上越来越吃香，很多职业学院的学生们选择数控机床专业的人也越来越多。数控技术的操作者需要有大量的实践经验才能慢慢积累自身的能力，但是现在很多职业学院的环境条件不足以满足广泛训练的需求，所以虚拟仿真技术的出现可以说是解决了很多学校的燃眉之急。本文从实际出发，对目前虚拟仿真系统教学法在数控教学中的应用情况进行分析，探究优化对策，为数控教学的进一步发展奠定一个良好的基础。

1.虚拟仿真系统教学法的内涵

虚拟仿真系统是通过计算机技术和虚拟现实技术相结合的虚拟场景成像，让学生们在虚拟的问题环境当中运用自己的所学知识进行仿真操作，主要有四个明显特征。沉浸性是指让学生们沉浸于逼真的环境之中，把虚拟的环境当做真实情况来进行问题处理，可以给学生们提供不亚于现实情况的感官体验，让学生们从心底里认可这个虚拟仿真系统。交互性是指虚拟仿真系统与学生行为的互动，不同的行为模拟不同的后果，可以让学生们知道如果在真实的情况下这样做结果如何。虚幻性和逼真性就不再多加描述，这两个是虚幻模拟技术的本质特性。虚幻仿真技术是通过一系列实际操作编程和模拟操作让学生们置于一个较为虚幻的操作过程当中，但是在不断练习的过程中可以达到巩固理论知识的效果，而且可以让老师们通过观察了解学生们对于理论知识的掌握情况以及是否能够活学活用，另外也可以提高学生们操作的安全性，费用综合来说也大大降低。

2.虚拟仿真系统教学法在数控教学当中的应用

2.1增强学习设备的配置，实现数控教学多元化

数控机床本来就是现代高科技技术一体化的代表产品，所以一般需要比较复杂的实际操作，不仅仅是职业学院是否有足够的资金可以引进先进设备，还有学生们的安全也是一个大问题，学生们一般之前学的都是理论知识，没有真正操作过，一旦贸然地进行实践操作，很容易出现各种各样的问题，一旦出现了事故，那么学生们的人身财产安全将会受到巨大威胁。而虚拟仿真系统相对来说花费的资金较少，而且虚拟环境中的操作就算出现问题也不会实际威胁到学生们的人身安全，但是可以通过虚拟结果让学生们意识到操作错误的严重后果，学校可以引进虚拟仿真系统可以很好地控制教学成本，而且也是一个比较高配的学习设备，会给学生们带来更好的实践体验，另外也保证了学生们的自身安全，减少实际操作中手段不当带来的消极后果，虚拟仿真系统可以给学生们带来优秀的感觉观感体验，让学生们能够充足地进行练习来巩固课上学习的理论知识，而且不会造成真实机床设备那样的自然损耗，有利于提高学生们的学习效率。

2.2有利于加强学生们对学习设备的了解以及操作能力

在真实的数控机床操作过程当中，技术的运用是比较复杂的，因为机床型号的不同以及不同的设备种类都需要运用不同的操纵方法和如果学校要购进实际的数控机床的话，可能无法完全将所有的种类型号采购齐备，这样极大地耗费了人力物力和财力，而且可能学生们还无法接触到全面的数控机床，而且就算采集了所有的机床，这些庞然大物的放置地点和空间又是一个大问题，而且学生们操作之后带来的机械损耗又需要一大笔维修养护费用，这样会给学校带来巨大的经济压力，最后还有学生们的实际操作问题，由于采购的数控机床设备有限，学生的人数巨大，所以每个人操作的次数也十分有限，容错率也极低，起不到实践操作练习的效果，所以综合来说实际采购机器设备的完善并不可行。而虚拟仿真系统则是一个大数据库，可以给学生们提供多种不同的模拟操作情况，让学生们体验到真实的工作环境和操作状态，接触并了解不同型号类型的数控机床的操作，大大节省了找操作设备的时间，同时也增加了学生们的练习次数，而且还可以给学生们模拟出现故障问题的情况，让学生们想出应对的解决方法，得到了充分的实践锻炼，又能得到安全的保证，增加学生们的操作经验。

2.3有利于提高学生们对数控理论知识的学习

在数控机床专业的学习过程当中，首先要打好牢固的理论基础，但是长时间由教师口头讲述数控操作的理论知识显得有些太过枯燥，长此以往会让学生们失去学习的兴趣，而且教学的效率也无法只通过“纸上谈兵”而得到体现。而如果将虚拟仿真系统和理论教学相结合，那些抽象难懂的理论就有了实践性的操作情况，让学生们的想象有了实际基础，而且虚拟环境的新奇体验也可以激发学生们的好奇心，实际操作和理论知识相结合可以加深学生们对于数控机床操作的理解。而且不同的学生们理解能力和资质也并不相同，老师可以在让他们进行虚拟操作的过程中进行观察，根据他们操作的具体情况进行指导，帮助学生们找到自身的问题所在并加以改正提高学生们对理论知识掌握的效率。

2.4有利于激发学生们的学习兴趣

由于职业技术学院的学生在初中高中阶段的成绩并不是很好，所以可能久而久之对于学习就出现一种厌倦的心态，对于数控机床专业比较枯燥的理论知识更加难以提起兴趣，这样会大大降低数控教学的教学效率，专业教学也难以得到进一步的开展。而虚拟仿真系统模拟数控机床操作”就像是给学生们打开了一扇新世界的大门，之前没有接触过的虚拟系统可以利用学生们的好奇心激发学生们的学习兴趣，自发地将上课听到学到的内容运用到虚拟的实践操作当中去，而且在这期间遇到问题时还可以及时向老师寻求帮助，交流互动的增加也可以加深师生之间的感情，慢慢消除对于理论知识的抵触，提高对于专业知识的学习效率。

3.总结

虚拟仿真系统在教学当中的应用已经渐渐开始引起越来越多人的注意，它的高质量体验和低投入低风险成为与实际操作学习相比的巨大优势，本文从实际出发，对虚擬仿真系统的内涵以及在实际情况中的应用加以分析，明确这项技术的优势所在，为数控教学的进一步发展提出一些有效建议。

参考文献

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[2]李永祥，王峰，兰菲，等.虚拟仿真系统教学法在数控教学中的应用[J].浙江师范大学学报：自然科学版，2017（3）：78-79.

[3]贺琼义，方沂，崔立军.基于VERICUT软件的四轴数控编程仿真[J].天津工程师范学院学报，2017（4）：89-90.

基金项目

课题名称河北农业大学第十批教学研究项目2018ZD06。