高等职业学校虚拟仿真实验教学中心建设与运行机制的研究与实践

2020-03-01赵建峰娄松涛

经济技术协作信息 2020年1期

◎赵建峰娄松涛

一、研究背景与意义

目前，教育部发布了职教二十条来指导职业教育的发展，表明职业教育目前的重要性。职业教育尤其是高等职业教育已经成为我国高等教育的重要组成部分。高职教育有其特别的教育目标，主要是培养学生的职业技能，让学生很快适应社会的职业岗位的技能要求。技能水平要高，同时也要保证持续性发展的需要。所有的这些培养目标，要求有先进、实用、高效的虚实结合的实训系统来加强职业技能培养。因此，研究虚拟仿真实验教学中心的建设与运行机制保证实训的高效实行非常有意义。

二、存在问题及原因分析

目前，各职业学院都已经建设了自己的校内实训基地，基地的功能也逐步完善。但基本上不对外开放，不能和其它院校共享。部分院校建设虚拟仿真实训系统，但共享差、利用低效。其原因有多方面，一方面是因为不能利用当前的最新信息技术实现信息资源共享交流，另一方面虚拟仿真系统真实感、交互感不强，实训内容不完善。部分虚拟仿真系统只虚不实，不能和真实实训有机结合。没有达到信息技术与教育教学的深度融合。此外，由于没有建设完善的制度、合理的运行机制保证虚拟实验中心高效运行，导致实验实训效果不理想，达不到预期效果。

三、虚拟仿真中心建设思考与建议

1.仿真实验系统建设原则。

目前，一些虚拟实验室三维仿真系统对计算机的性能要求高，可移植性差，不能广泛应用推广。因此，系统对计算机的性能要求尽量要降底，通用性强。按照这一思想，在软件设计过程中，应遵循以下原则：

系统完整性：虚拟实验室系统三维仿真系统是由各子系统组成的整体，具有系统的整体性特征。必须从虚拟仿真系统总体出发，各虚拟仿真的子系统的功能要结合总体保证统一规范，语言描述要一致，信息资源要能共享。

虚拟场景逼真最优化：虚拟实验室场景和硬件逼真是吸引用户的一个前提条件，另外要保证系统比较流畅，要求场景在保证逼真的同时尽量所占的存储空间小。整个系统也就小，在网上运行速度会更加流畅。

操作简单：因为这个系统是面向广大的人群，他们的计算机水平参差不齐，这就要求系统简单易于操作，有很完善的帮助功能。

适用性：虚拟实验室系统三维仿真系统要适用于不同人群的学习，这就要求系统功能模块完善全面，能适用大多数人员使用，也就是有很好的适用性。

可靠易于维护性：系统一定要稳定可靠，这是获得用户使用的前提，没有任何用户喜欢不稳定的系统。

2.虚拟仿真中心项目建设要求。

（1）使用要方便、设计要科学合理。

虚拟仿真实训系统要能够为高职院校提供了先进的虚拟实验仪器、实验项目和实验资料，节约各个高职院校采购仪器设备的大量资金。设计实验时，学生首先能通过仿真实验获得初步的操作经验，并对出错的问题有初步的认识。在实际实验室实验时有效防止真实仪器损坏的机率，能有效降低了真实实验成本。实验系统应该能通过互联网在需要的时间进行操作来进行操作。系统要提供在线交流平台，这样学生可以和学生、教师进行在线交流，可以有效提高学生的学习深度和效率。这样可以极大地扩展了学生的学习时空范围，节约了学生的学习成本。

（2）设计的实训内容要真实，交互感强，能极大提高学生学习的兴趣与实战效果。

在制作实训内容时，虚拟场景和虚拟试验设备要做的逼真，如可以利用学校培训机构的组装实验室布局为模板，来制作虚拟实验室的环境，硬件设备也选择当前最新的设备为模板来制作。实验室场景、硬件各组成部分逼真度要高，系统功能要完善，要改变现存的软件的功能单一，交互性不强。

3.建设内容及方法。

虚拟仿真中心建设重点是如何建设安全、可靠、经济、共享、虚实结合虚拟仿真实验室，如何建立科学高效的虚拟仿真实验教学运行机制等。

（1）如何设计构建虚拟实验室系统资源共享交流平台。

首先,要对当前流行的交流平台进行调研考查,然后对平台进行遴选、论证、分析。不断吸取当前的互联网+、虚拟现实等先进技术，最后要利用先进程序设计软件如利用 java、sqlsever、unity3D 等设计实现在线交互交流平台。

（2）如何设计创建逼真的企业级虚拟实验室环境。

首先，对要实现的实验项目企业软硬件环境进行调研考查，对优秀的企业软硬件环境素材进行收集。然后，利用三维建模软件如 maya、Nuke、SP、Photoshop 构建逼真的软硬件环境模型。最后利用unity3D构建真实的企业级软硬虚拟实验室环境。

（3）如何设计体现专业特色、优势，满足教学要求实验项目。

首先，要深入调研每个专业的特色、优势，遴选优势项目，并对项目进行合理规划设计。然后利用虚拟现实技术研究构建实现项目。将虚拟实验和实体实验两者充分结合起来，做到互为补充，发挥各自的优势，完成"虚拟"与"实体"的有机整合。完善实验教学的相关管理服务，提高虚拟实验效果。

（4）如何构建科学高效的虚拟仿真实验教学运行机制。

首先，要对现存的规章制度进行充分的调研，可以从人员职责、中心运营、试验设备使用保管、实验室安全、平台网络管理与权限管理等方面下手，对现存的制度进行系统科学的分析、讨论，总结原有制度优势和不足。然后，重新制定相关制度并实践运行。最后，要根据运行效果不断的更新完善。制定更全面、更严格的管理制度和规章规范，保证实验中心运行的高效性和稳定性。