虚拟仿真技术在高职机电专业教学中的应用

杨 宏

（武汉铁路职业技术学院 湖北·武汉 430205）

虚拟仿真技术是通过虚拟系统来模仿真实的系统，人可以在虚拟系统中进行真实的模拟操作，具有较强的沉浸性和交互性，一般在室内设计、工业仿真、汽车仿真等领域应用比较广泛。随着我国教育机制改革，在高职院校机电专业教学中应用，可以让一些抽象的理论知识得到直观的体现，帮助学生理解，并解决问题，例如将一些复杂的机电知识和机电系统用虚拟技术展现出来，帮助学生对专业知识与专业技能的掌握，达到良好的教学效果和教学目的，调动学生学习积极性和学习热情，具有重要的教育价值和现实意义。

1 虚拟仿真技术在高职院校机电专业教学中应用优势

虚拟仿真技术在高职机电专业教学中应用，符合机电专业的教学需求。在实际教学中，高职院校机电专业的主要教学目的是为了培养学生的动手能力和实践操作能力，在理论学习中院校为学生所提供的学习条件与学习资源有限，为了让学生能够对抽象理论知识有更加深刻的理解和掌握，掌握专业技能，就需要充分利用仿真技术，让学生对于学习的知识有直观的感知，明确的判断。另外，从高职院校机电专业的教学工作来说，高职院校是对专业应用型人才培养的主阵地，尤其是机电专业具备较强的实践性质，对学生的动手能力要求较高，学生在毕业后会直接从事于实践操作工作，因此在学习中就需要对机电专业的理论知识有明确的认知，并且有深刻的掌握。在专业教学过程中就应当加强学生实践能力和动手能力的培养，但由于很多高职院校在硬件设备资源上比较欠缺，不能为学生提供实践的平台和场地，学生在学习中缺乏实际锻炼的机会，虚拟仿真技术在机电专业教学中应用，可以为学生提供实践的平台，有助于提升学生的专业技能和水平。

2 高职院校机电专业教学现状

2.1 实践课程所占比重少

高职院校在机电专业教学活动中仍然存在重理论，轻实践的现象，而高职院校作为对专业高技能、专业人才培养主阵地，需要加强对学生实践能力和动手能力培养，但由于缺乏足够的资源和资金支持，不能为实践课程开展提供足够的支持，导致实践课程在总体课程中所占比重较少，课时安排紧张，不能为学生提供足够的实践和动手的机会与平台，影响到对学生实践能力与动手操作能力的培养，进而影响到机电专业学习效果。而且高职院校学生的理论基础较差，学生素质不一，在学习中缺乏主动性和积极性，在理论课程学习中学习效果差，效率低，再加上缺乏足够的实践操作机会，机电专业教学效果难以保证。

2.2 实践课程资源缺乏

高职院校的实践课程开展除了在校内实训基地开展以外，还有校外实习来作为实践课程开展渠道，在校内的实训基地开展实践课程时，由于学校实训条件有限，试验室开放时间不足，而且大多数实践都是教师在进行讲解与示范，学生自己动手操作的时间比较少，也导致学生缺乏充足的时间来进行动手操作。而校外实习则一般是由教师带领下去进行参观和演示，因为企业考虑到设备的安全与维护等因素，能够为学生提供的操作机会少，也不利于学生专业技能的训练。

2.3 机电设备维修费用高

由于高职院校缺乏足够的资金去建设实训基地和购入实验设备，而且在机电设备运行中损坏率较高，机电设备的维修费用比较高，在实训课程中对材料的消耗量比较大，无疑使学校的资金投入增加，而且在机电实训教学中对电气软件和机械设备要求较高，实验课程开展成本也就比较高，学生难以对机械设备的运行情况及内部结构真正的掌握，也难以理解电气控制部分的理论内容，很难达到实验课程开展目的和效果。

3 虚拟仿真技术在高职机电专业教学中的应用策略

3.1 课堂理论教学中虚拟仿真技术的应用

在高职机电专业教学中虚拟仿真技术的应用，首先就体现在课堂理论教学环节当中，在机电教育活动中需要将理论教学和实践教学相结合，增强学生对机电专业知识的理解。在理论学习环节当中，通过虚拟仿真技术可以让学生对于机电相关设备有正确的认知，并且可以清晰的了解到机械设备运行情况和设备内部结构，有利于增强学生对专业知识的理解，为后续的学习奠定基础，学生在今后就业中对机械设备的操作就会有清晰和正确的认识，提升学生的专业技能。理论学习在机电专业教学中也是非常重要的一个环节，为后续的实验教学以及实践经验提供理论指导，在理论教学中通过虚拟仿真技术开展教学活动，让学生沉浸到教学中去，能有效激发学生学习积极性和热情，有利于学生全身性的融入到课堂学习中去，提高学习效果。

3.2 实践教学中虚拟仿真技术的应用

实践教学工作在机电专业教学中发挥着重要的作用，因为机电专业具备较强的实践特性，学生的实践能力和动手能力是机电教育教学中重要的培养目标，但由于我国高职院校发展时间较短，对于机电专业实训基地建设还缺乏足够的资金投入，在实践课程中由于实训场地的开放性差，或者教学时间不能保证，试验室的设备数量少，水平比较落后，导致实验课程不能有效开展。而虚拟仿真技术具备较强的沉浸性和交互性，可以为学生提供实验的条件，增强学生的操作能力，解决专业学习中遇到的问题，促进学生就业。虚拟仿真技术在实践教学中的应用体现在教学平台、教师资源利用以及虚拟仿真资源三个方面，可以缓解学校在实验基地建设上的资金紧张问题，通过建立虚拟仿真试验室，还能有效解决资源紧缺的局面，在教学方式和教学内容上都得到了创新，将教学实践和技术结合，成为教师教学主要工具，帮助学生对抽象和具象的问题得到直观、清晰的呈现。通过虚拟仿真技术来代替高费用的机电专业设备仪器，减少甚至是避免对机电设备损耗及维修费用，减少学校对实验设备投入成本，而且利用虚拟仿真技术，学生也可以更加直观的观察到设备的运行及内部结构。

对于高职院校来说，虚拟仿真技术能够有效提高机电专业理论课程教学效率，在实践教学中也能够很好的得到利用，为了深化机电专业课程，使虚拟仿真技术在专业教学中得到充分利用，院校应建立虚拟仿真教学中心，招聘一些专业的教师团队，或对现有的机电专业教师队伍进行专业技术培训，在实践教学中教师可以引导学生对Analys、Maltab等虚拟仿真软件的应用，让学生具备机电专业素质和实践操作能力，满足机电行业对专业人才技能方面的要求，实现对学生专业技能的培养，提高机电专业教学效率和质量。

3.3 校企合作中虚拟仿真技术的应用

由于高职院校在实训基地建设时受到资金困难等多方面因素的限制，导致实验教学工作难以开展，目前高职院校的实验课程多是依托于实训基地来开展教学工作，但学生的学习内容有限，很多学生都是在校外实习阶段来完成真正意义上的专业技能训练。校外实习阶段是学生进行角色转变的一个过渡期，从学生角色转变成社会人才角色，在过渡期也是让学生对学校中学习的知识应用到实践中去，实现对专业技能型人才培养目标。现阶段高职院校普遍采用的是校企合作的模式，注重对学生的专业培养，以及实践能力训练，学生在工厂实习时可以直接在一线岗位进行机械操作，但由于学生自身能力有限，且实践经验不足，为了今后能够更好的处理社会实践中的问题，就要加强校外实习阶段的专业训练和能力提升。在学生实习期间，教师也可以对虚拟仿真技术来帮助学生对工作内容进行复盘，让学生可以对专业知识有更加全面的了解，帮助学生补缺工作中的漏洞，提升个人的专业能力，促进知识积累。高职院校在和企业建立合作模式时，可以根据企业实际开展的项目对学生进行专业实训，让学生参与到项目操作中去，或建立虚拟仿真自动生成线，让学生掌握机电领域的操作技术要点，掌握专业技能，提高实践操作水平，为今后的工作奠定坚实的基础。

4 虚拟仿真技术在高职机电专业教学中的应用效果

虚拟仿真技术在高职机电专业教学中应用具有显著优势，其应用效果比较理想，可以充分保证机电专业实训教学环节质量。在传统的实践教学活动中由于高职院校缺乏足够的资金来建设实训场地，购买实训器材和设备等，对实训课程的开展产生制约，而且在实训课程中也会导致材料大量消耗，且设备定期维修和养护也需要资金投入，对于高职院校来说资金压力较大，而通过虚拟仿真技术可以有效缓解高职院校设备不足，以及实训试验室建设资金不足等问题，通过虚拟仿真技术来构建虚拟试验室，避免设备损耗，同时利用虚拟仿真资源来缓解学校资源紧缺问题，可以帮助学生对抽象难以理解的问题具象化，在机电专业学习中为学生提供实践的平台，能够有效增强高职院校实践课程的开展效果。对于学生来说，虚拟仿真技术具有交互性，学生在学习中遇到的问题可以直接反映出来，能够有效提高学生对机电专业课程的学习兴趣，掌握实践技能。

5 结语

随着科技进步和发展，社会经济发展，对于专业应用型人才的需求量在不断增加，而高职院校作为对专业应用型、技能型人才培养的重要场所，肩负着专业人才培养重任，在高职院校教学中需要重视对学生专业技能和专业素养的培养与提升。但由于目前来看，在高职院校教学中由于缺乏足够的资金支持，不能为实践教学环节提供足够的资金、资源甚至是平台支持，而机电专业是一门具有较强实践性和专业性的课程体系，理论内容抽象，专业性较强，学生对所学的知识很难有全面且深入的理解，而且由于实践课程开展条件有限，在这样的条件下虚拟仿真技术在高职机电专业教学中应用非常必要，可以通过虚拟仿真技术来模拟机电设备的运行，满足学生的实践学习需求，也能有效提高机电专业教学质量和教学效率。