虚拟仿真技术在高职院校教学中的优势和应用探讨

【摘要】虚拟仿真技术在高职教学中的开发与应用对于高职院校技能型人才的培养与智能型教学的探索具有积极意义。本文通过细致分析虚拟仿真技术的原理与虚拟仿真技术在高职院校的教学优势，提出虚拟仿真技术在高职院校中的应用方式与借鉴。

【关键词】虚拟仿真技术  高职院校  教学优势  教学应用

【项目来源】江苏省高校品牌专业建设项目 - 建筑装饰工程技术（项目编号PPZY2015B182）。

【中图分类号】G71  【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2019）27-0232-02

1.前言

现阶段大多数高职学院所设置的专业核心课程多为技能实践类课程，侧重培养学生的专业技术与应用操作能力。而从实际情况来看，高职院校在从事专业教学活动中如果僅依靠传统模式下的理论与实践教学方式很难满足当代市场需求与人才竞争压力下对学生专业素质的要求，高职院校需要为学生创建更为生动的仿真实训环境，开发与时俱进的虚拟教学平台，从而提升实践类课程的教学效果。因此，高职院校应积极引进或自行研发实践类课程所适用的虚拟仿真技术、搭建虚拟平台、构建虚拟实训室、建设虚拟仿真实践课程等。

2.虚拟仿真技术的教学优势

2.1虚拟仿真技术

虚拟仿真技术，是虚拟现实技术和系统仿真技术的总称，是多学科的综合性技术，以图形学、系统论、控制论、信息技术等相似原理为基础理论，将计算机、专用设备作为重要工具，模拟视觉、触觉、听觉等感官，给使用者提供真实生动的感受，同时还能够利用系统模型实施动态性试验。虚拟仿真技术在实际应用过程中表现出较多特征：（1）交互性;（2）沉浸性;（3）生动性;（4）逼真性。

2.2教学优势

虚拟仿真技术的开发与应用是高职教育中真正实现教学目标与提升教学成果的必经之路。细致分析虚拟仿真技术在高职院校中的教学优势具有以下三点：

第一，优化教学环境、提升教学效率。教师借助于虚拟仿真技术可以提升实践教学环节中的教学质量，增强学生自主性学习的良好习惯，促进各项教学计划的实施，达成教学目标，并且能够结合虚拟仿真教学平台、软件与课程更新教学模式，促进学生更为深入、形象的理解教学重点与难点，提升教学过程的科学性、专业性、实效性与智能性。例如，国内高职院校建筑装饰工程技术专业在专业课程开发中紧跟前沿技术与人才需求，早已涉及到了建筑类虚拟BIM技术的学习与应用，打破传统的专业教学模式，让学生从真实的建筑空间中测量与收集数据后在虚拟的软件环境中进行建筑装饰的综合设计。授课过程中教师完成基础知识点的讲解与软件的步骤式操作演示后并布置真实的建筑装饰项目分配学生进行数据和信息采集、自主构建建筑信息模型以及后续的方案设计。此种虚拟软件的学习与课程的开发不仅密切联系建筑行业的市场需求而且大力提高学生的自主学习与技能实践能力，从实质上推进专业技能实践类课程的改革与实效。

第二，减少实践教学资源的额外投资。高职院校借助虚拟仿真技术可以有效减少各项实践教学的额外投资，因为该项技术拥有较高的互动性、智能性与重复性，先进的仿真平台或软件在课程实训环节的应用完全打破传统实践教学中人员、耗材与环境的窘境，教师在课程实训环节中完全可以根据实训项目的难易程度与学生实训能力差别按照等级式学习模式设置虚拟仿真系统，借助智能性与仿真性的虚拟实训软件操作一方面教师可以自由的进行分类教学，另一方面学生可以自主的进行重复性与着重性项目训练，从而减少实训教学环节中有些特殊专业安全隐患的发生机率，摆脱实训条件对课程的束缚，降低教学人员、耗材和仪器的额外购入。

第三，优化学习情景。形象生动、实时互动、感官触动等技术优势以及逼真化的三维动画模型与定制化的场景音效等技术特点在一定程度上改变了传统教学中的枯燥无味，更符合当代学生的身心需求。同时，对学生学习过程中所提出的各种假设模型进行虚拟，通过虚拟系统可以直接观察到假设所产生的结果，从而激发学生的创造性思维，培养学生的创新能力。因此，虚拟仿真技术有利于学生熟练掌握职业技能，激发学生的学习兴趣[1]。

3.虚拟仿真技术的教学应用

专家认为，虚拟仿真技术的核心价值与职业教育的目标十分契合，虚拟仿真技术的建设是当前培养高素质技能型人才的迫切要求，是高职院校现代化建设的必然趋势。如今，伴随着数字技术的迅猛发展与国家政策的大力推动，虚拟仿真技术在高职教育中得到广泛的应用，成为实践类教学重要的组成部分和提高教学质量的重要手段。具体应用如下：

3.1构建虚拟仿真实践平台

高职院校通过虚拟仿真技术构建科学性的虚拟仿真实践平台众多，如虚拟建筑技术类、虚拟工业设计类、虚拟机械设计类、虚拟医学技术类等。虚拟仿真实践平台依托虚拟现实、多媒体技术与互动硬件设置进行真实的模拟仿真，节约现实教学资源，促进学生实践操作能力。例如，学生在学习一些含有高空建筑作业的学习活动中，一是通过虚拟实践平台，给予学习者身临其境的模拟操作，不再受场地等外界条件限制，重复操作直至完全掌握，有效地解决了传统实训条件与实训效果之间的矛盾，学生在不危及自身安全的前提下良好的掌握技能操作要点，从而提升学生的实践应用能力;二是学生在实践操作前利用虚拟系统进行预习，有助于学生从整体到局部建立起直观的感性认识，能有效地解决在实际操作中出现的盲目操作和失误的现象，缩短实践操作的时间;三是实训项目中所包含的难度大与操作步骤复杂的实训环节中，教师结合学生的基础知识和能力，设计传统与现代、虚拟与真实相融合的个性化教学方案，采取实际训练与虚拟操作交互与重复性学习的方式，使学生深刻的理解与消化教学重点与难点。保证整体教学内容和教学需求良好对应，最大程度的实现教学目标[2]。

3.2构建仿真模型

實际教学过程中，高职院校很多专业课程对于操作性要求较高，需要学生在充分掌握应用原理的基础上进行实操练习，其中不仅包含外观、结构方面的三维实体仿真模型，同时还包含仪器设备内的数字仿真模型，构建合理性的仿真模型，给学生提供更为生动逼真的教学辅助[3]。按照专业需求设计与构建出同等比例的教学实体仿真模型能够让学生形成最直观性的物理认识，形成最优化的教学辅助教具。而构建系统化的数字仿真模型能够不受任何场地的限制，让表现效果更为逼真与优美，让其更具有交互性。例如，建筑楼盘中的三维数字沙盘模型的仿真性宛如身临其境。随着数字科技的进步将三维虚拟仿真的数字沙盘与物理模型进行无缝的融合，赋予感受者身临其境的真实感，真正的做到人机交互，使整个虚拟场景栩栩如生。

3.3创新人才培养模式

新时代下职业教育教学改革的深入人心，对于现阶段高职院校的教学活动提出了较高的要求。传统教学模式下，多是按照特定教学标准、课程标准，开展人才培养工作。当前社会经济发展过程中，生产环节逐渐细化，产业结构优化升级，对于现代化专业技能人才提出了较高的要求。以市场需求为导向，创新人才培养模式，将能够更好的推进教学活动取得良好成效[4]。借助于虚拟仿真技术构建新型教学体系，针对各项专业教学内容，设计合理性的教学模型，打造更为现代化的模拟实验基地，促进学生能够全面充分熟悉各类操作，掌握专业内相关机械设备、仪器的应用原理，这样学生在参与到实践操作活动之中，将能够尽快完成工作任务。采用“虚实结合”的新型人才培养模式，学生在虚拟环境中学习专业知识，并良好应用在企业生产作业流程之中，在培养专业人才方面发挥着积极作用[5]。

3.4提升师资队伍科研能力

在虚拟仿真技术的应用过程中，高职院校师资队伍科研建设工作取得了良好成果，体现最为明显的一点在于师资队伍针对虚拟仿真技术方面的总体科研能力有效提升。高职院校通过使用虚拟仿真技术，搭建起现代化的大型虚拟仿真实验实训基地，引进相关企业的投资，推进大型专业仿真设备的建设活动有效开展[6]。从未来教育模式的发展趋势来看，高职院校要积极和相关企业、供应商签订合同，研发专业型的仿真类软件，开发更为先进科学的仿真软件和设备[7]。培养具有特长型的专业教师积极参与到研发环节中，加大科研活动投资力度，推进项目取得良好进展。

4.结束语

虚拟仿真技术在高职院校中的应用，契合了当前教学改革的方向，满足学生学习的内在需求，对于切实有效强化教学效果，推进教学活动的良好开展具有重要意义和作用。高职院校在开展实践类课程的教学活动中使用虚拟仿真技术，需要注重结合自身的教学环境，按照专业教学内容，选择合适的教学方式和手段，通过积极构建虚拟仿真平台、仿真模型、创新人才培养模式以及提升高职院校师资队伍的科研能力等应用方式将加快现代化“虚实结合”课堂教学理念的推广，提升高校虚拟仿真技术的应用实效。

参考文献：

[1]林徐润，段虎.虚拟仿真技术在高职实训教学中的应用[J].深圳信息职业技术学院学报，2012（10）：21-22.

[2]余建军.虚拟仿真技术在高职实训教学中的应用[J].科学技术创新，2017（35）：86-87.

[3]李建朝，齐素慈.虚拟仿真技术在高职实践教学中的比较优势[J].科技风，2016（5）：104-105.

[4]李光宇.虚拟仿真技术在教学中的应用研究——以高职网络工程专业为例[J].辽宁高职学报，2016（5）：57-59.

[5]史今.以3D虚拟仿真技术推进高职院校教学实训改革的研究[J].中小企业管理与科技（下旬刊），2017（1）：154-155.

[6]崔芙红，顾永和，张宇婷.3D虚拟仿真对高职院校化工原理教学的影响[J].山东化工，2016（20）：173-174.

[7]吴誉.虚拟仿真技术在高职传感器课程教学中的应用[J].天津职业大学学报，2016（1）：52-55.

作者简介：

石峰，江苏徐州人，硕士，讲师，研究方向：家具艺术设计、建筑装饰设计与施工。