浅谈虚拟仿真实验实训平台在中职实训教学中的应用

曹明宇 曲 艺 李明月 时艺铭

（吉林省医药中等职业学校 吉林·长春 130000）

0 引言

随着社会对职业教育的逐步重视，学界对高职药学实验课程改革研究越来越多，但是对中职实验课程改革研究相对却较少。虚拟仿真教学由于其具有虚拟性、开放性等传统教学没有的特点，其实践和研究已成为中职药学实验课程改革的主要方向。通过虚拟仿真实训平台的建设，可以帮助中职学校药学课程建立新的评价标准和新体系，同时有助于提升提高教师的实践教学水平和丰富实践教学内容，让学生对实践学习有更新颖的体会，激发学生的求知欲，提升学生的学习积极性，同时，也拓展了教师教学平台，对教学工作有积极的推动意义。

1 研究背景与问题的提出

虚拟仿真技术，最早起源于美国军方的作战模拟系统，现已被广泛应用。目前我国已经有很多学校引进了虚拟仿真技术，并且根据自己实际的教学需求对虚拟仿真实验室进行建设。

中职学校作为在21世纪逐步被重视起来的教育领域，目前也是促进其发展的最好时机。对于中职学校来讲，其与义务教育最大的区别就是它需要有理论教学与实践教学的结合，然而许多学校却没有足够的实力支持学生的实践教育，因此，虚拟仿真实训系统应运而生，并且被中职学校广泛应用。

1.1 中职学校实训教学现状

实训课程结果的好坏，影响着学生整个职业素养的发展。因此，在中职学校的教学中，实训课程尤为重要。首先，实训教学可以有效地激发学生的主观能动性以及自主性，其次还可以锻炼学生的沟通、交际、动手、观察思维能力等。再次，通过实训教学，学生可以尽早的步入工作角色，避免学生对于未来的工作过度幻想，可以让他们做好充足的心理准备，做好足够的心理建设。最后，通过实训教学，可以让学生在工作中保持着实事求是，严谨认真的态度。

但是纵观近年来我国中等职业学校实训教学的实际状况，其实并不是很乐观。通过实地调查与文献阅读相关文献的研究可以发现，目前我国中职学校实训教学中还存在着一些问题，比如在实训教学中，很多学校的理论教学和实践教学不匹配，资金投入和设备投入不足，学校的建设还停留在多年前的规模，并没有与时俱进，没有创造符合现代社会发展的实训基地，同时也缺乏经验丰富的实训教师，也没有建立起一个能够为学生全面提升综合素质的培养体系。

1.2 虚拟仿真技术的发展与趋势

1965年，计算机图形学之父提出了虚拟仿真的理论。1989年美国拉尼尔正式提出的虚拟仿真的概念。从此美国对于该技术投入了大量的研究，分别将其使用在航空航天，军事系统等多个领域。我国在20世纪90年代初开始研究虚拟仿真技术。最早的研究在北京航空航天大学进行，结合了诸多名校，例如浙江大学，清华大学，北京大学等，共同对虚拟仿真进行理论研究、技术创新以及系统开发。近50年来，虚拟仿真技术得到了全力的发展，时至今日已经在很多领域上都大放异彩。

进入21世纪之后，虚拟仿真技术开始逐步应用在教育教学上。由于虚拟仿真技术可以模拟各种高危的环境，同时可以增强学习者的现场感、即时感和沉浸感，也可以将实验中可能出现的问题全部展现在学习者的面前，因此深受教育界的喜爱。通过虚拟仿真实训平台的应用，可以实现学生与学生之间的互动、教师与学生之间的互动、学生与物理环境之间的互动，通过虚拟现实模拟的方式，更加直观、真实的进行实训学习，对实训学习大有帮助。

2 发展虚拟仿真实验实训平台的意义

2.1 有利于提升学生的学习兴趣

与传统平面教学不同，虚拟仿真系统是“立体”的，全面的。在情景创设、协作交流方面，虚拟仿真技术都在传统教学基础上有了全新的突破。在教学中，可以通过三维动画模型，将课程更直观和丰富地展示给在学生面前。此外，虚拟方针实训系统还具有很强的交互性，教学内容积方式生动有趣，也可以实时反馈学生与教师的意见，通过信息技术，可以对教学中可能遇到的各种情境进行现实模拟。通过系统可以观察到不同的假设可能会遇到的所有的结果。这种教学方式可以有效激发学生的创造性思维，还能够提高学生的学习兴趣。脱离了以往教学的单一形式，虚拟仿真实训平台的应用，为教学打开了新的出路，强化学生的心理素质，帮助学生适应工作，强化学生的心理素质。

通过虚拟仿真实训平台，学生可以全面的了解很多大型器械的使用和操作原理。在此之后，教师可以通过仿真技术设计一些学生在工作时可能会遇到的一些场景，让学生自主思考，去找到解决问题的办法。在药学专业，学生可以在药品的制作、生产、检验到销售各个环节都进行实训学习，在学习过程中学生可以进行分组讨论，将所能遇到的一切状况记录下来，有助于他们在日后工作中及时发现问题，及时解决，锻炼学生的应变能力，提升学生的职业素养。通过课堂上的师生讨论，能够引导学生自主思考，充分调动课堂气氛。

2.2 有利于降低教学成本

随着科技的不断进步，我国对教学要求的不断提高，现在很多学校的建设进度已经赶不上社会的发展，并且由于科技的不断创新，电子设备更新换代的速度加快，这也就提升了学生学校对于教学基础建设的成本。科学技术传播所需要的硬件资源和师资配备条件不断提升，这也对很多中职学校造成了巨大的压力。尤其像一些大型器械，仅仅是购入这些器械，对一些中职学校就会造成很大的压力，然而后续的更新、维护以及学生的使用都会对资金投入有着巨大的要求。这不仅会造成教学资源的浪费，也会因为教学资源无法跟上教学进度，造成教学停滞不前的状态。通过虚拟仿真实训技术的应用，建立虚拟仿真实训平台，其在根本上只需要将软件进行更新与升级，就可以满足学校对于学生实训的条件，而无须对于一些硬件进行持续性的，定期的升级与维护。此外，虚拟仿真系统最大的特点就是不需要将硬件资源进行全部替换，在实训过程中，不需要消耗任何的材料，对于器械也没有任何的损耗。同样的实训教学内容，可以让不同的学生多次重复的去观看、学习以及操作。虚拟仿真实训教学具有共享性，先进性以及易扩性。在教学过程中减少了人力，资金的投入，也可以使教学内容与时俱进。教学资源在虚拟的环境中可以得到不断的更新，教学的技术可以跟得上社会的真实需求，这就使中职学校的实训内容，可以随时满足企业的要求。

2.3 适用性广

以往在传统教学模式的实践教学中，由于硬件跟不上教学的要求，因此具备适应性差的劣势。同样的器械只能够满足一门科目的教学，并不适用于全校的所有学生。虚拟仿真实训系统却不受任何课程与学科类别的限制。在虚拟仿真实训平台上，所有的科目都可以进行实训教学，其适用性非常的广泛。通过虚拟仿真实训平台，学生可以随时随地在任何地方，任何时间去对想要掌握的知识进行学习，可以通过观看视频及模拟操作等对实践的环节进行细致的剖析与观察。在教学功能上，同一个虚拟仿真真实训系统可以兼容一个学校所需要讲授的所有学科的内容。所有科目所需要进行的实践教学，都可以通过通用型应用软件来进行教学。一款软件可以进行不同课程的教学，一门课程的实训教学也可以通过不同的软件来进行讲解。通过虚拟仿真实训系统的使用，学生可以获得与真实操作一样的结果，能够让学生对于时间、内容有一个全方位的理解。

2.4 有效解决传统实训教学的难题

传统实训教学有一个弊端，就是其消费较高，虚拟仿真实训系统可以有效的解决这一问题。除此之外像一些高危的实践活动，都可以通过虚拟仿真实训系统去进行，从根本上避免了实践会出现危险的可能。由于虚拟仿真实训系统可以真实的模拟实践中可能会发生的每一个细节，学生可以放心大胆的去对实验进行操作，来观察不同的操作会造成什么结果，以便日后在真正的工作中尽量去避免这种结果的发生。虚拟仿真实训教学不仅可以缩短时间，提升效果，又可以将原本不能直观展示的结果完整的展示到学生的面前。例如，在药品制剂制作过程中，由于操作失误，可能会导致原本的药品具备毒性，学生通过虚拟仿真实训系统的操作，能够精确地把握药品的剂量，明白哪里出现偏差，会造成怎么样的严重后果，这也就能够为他们日后的工作敲醒警钟，避免自己犯错。

3 发展虚拟仿真实训平台建设中应注意的问题

3.1 应与经济建设相结合

由于虚拟仿真实训系统软件主要由外国系统开发，这就意味着这些系统的能力，不一定能够适应国内的教学状况。同时，大多数系统都是需要收费的，这也提升了中职学校及高职学校的教学成本。想要从根本上解决这个问题，首先就是要大力发展我国的科技，发展一套属于我国自己的虚拟仿真实训系统。在开发虚拟仿真公共服务平台的过程中，不仅要符合中职学校的教学规律与教学标准，同时也要与区域经济相结合，和重大产业以及新兴技术融合。在开发过程中，应该从实际出发，全面的了解新兴产业以及现代技术。将目光放的长远，关注高端制造业，力求将软件开发成为一个具有相当广泛的覆盖面以及技术非常先进的虚拟仿真实训教学平台。同时，也应该依托中职学校的实训基地群，将实训服务向外辐射扩大，直接对于区域经济的发展进行正面的影响。

3.2 加强设备开发的力度

虚拟仿真名称的由来，就是其能够通过虚拟的场景，将现实社会的一切仿真的出现在人们的面前，让体验者身临其境，这就需要视觉，听觉，触觉，嗅觉等感官的功能对虚拟仿真技术的支撑。这也就意味着需要应用到更多的先进技术来开发虚拟仿真技术，在后期的应用上也需要配备相关的工具才能够使实现效果达到完美。例如，3D扫描仪，高清显示器，模拟头盔等等。对于中职学校医学相关专业的虚拟仿真实训平台建设来讲，如在中药专业，学生需要学习到中药材的种植，生长，采集，风干，储存等等一系列过程，然而，许多药材的形成都是需要很长的时间，这就需要虚拟仿真实训平台，在很短的时间内，将植物漫长生长的过程压缩起来，并且供学生细致的观察。为了使学生的感触更加逼真，因此在实践操作的时候，就需要用到许多的交互设备，让学生能够感受到药品在不同时间段的质感的变化以及味道的变化，让学生能够全心全意的将精力投放在虚拟仿真实验中，在提升学生学习兴趣的同时，也能够提升学生的知识技能。

当然，在虚拟仿真实训系统中，配套的软件开发也是非常重要的。除了实训系统之外，还应该开发虚拟仿真教学管理系统，这就可以使教师和学生跨越地域来进行随时随地的交流。在平台上登录的时候，需要学校的教师和学生提供自己的账号与密码，这样可以保护学生和教师的个人信息，同时也能够确保知识共享的安全性。通过在实训系统的学习，师生双方都可以完善翻转课堂的教学。对于相关的大型机器的使用，学生可以更加直观的了解到每一个细节，教师也可以通过细节的放大，有针对性的对学生进行讲解。

3.3 加快虚拟仿真实训教学的规范化和标准化建

由于虚拟仿真实训教学方便快捷，能够有效地帮助学校进行实践教学，因此近几年发展迅速，然而，目前虚拟仿真实训教学的建设却由于缺乏统一的标准，因此发展得良莠不齐。而其导致最直接的结果就是没有办法去保证教学的质量。因此，要制定一个切实可行的规范系统，例如建设项目质量检验标准化，学生使用操作流程要有明确的指向。同时将虚拟仿真技术与其他先进技术相结合，有的放矢，针对不同的课程，设置有特色的虚拟仿真实训系统，选择使用效率高的虚拟仿真实训工具，可以从根本上提升实训最终效果。

3.4 推广虚实结合的实训教学理念

虚拟仿真实训系统可以更方便快捷的帮助学生去理解实训的内容，但是却不一定能够真实的提升学生的动手实操能力。虚拟仿真实训教学，归根结底只是模拟和仿真，在整个实训的过程，学生其实是缺少实物感的，因此虚拟仿真实训系统无论有多么高级，都无法代替真正的实训。在此基础上，学校应该依托于虚拟仿真实训教学，同时开展线下的真实教学，让学生能够认识到双方的特点，掌握不同的精髓。在不同的实训过程中了解自己需要从中学会到什么知识，二者优势互补，但又无法互相取代。在药学的实训过程中，虚拟仿真实训系统可以帮助学生近距离的是观看各种大型精密、昂贵仪器的操作过程，同时也可以通过软件的操作去对该设备进行操作，但是这些操作终归只是通过软件来进行，而非自己亲自动手，因此，在学生进行真正的实践操作的时候可能会摸不着头脑，无从下手。所以，不能过度依赖虚拟仿真实训教学，而是应该有侧重地对于线上线下分别进行不同的教学，虚实结合才能够相得益彰。在进行虚拟仿真实训的基础上，适当地安排一些真实情境的操作，能够加强学生的印象，提升学生的动手能力，让学生在线上学习，在线下实操，再通过线上复习，巩固知识，提升动手能力，达到事半功倍的效果。

3.5 注重虚拟仿真统设计和教学人才队伍的建设

想要提升虚拟仿真实训教学系统的建设，在根本上就应该提升相关专业人员的素质。造就一支人员精干专兼结合，结构合理，素质优良的虚拟仿真实训系统建设和教师队伍，在此基础上，同时培养一批熟练岗位、技能技术优秀、专业性强，懂得实训教学的实训教师是目前虚拟仿真实训系统所必需的配套人力队伍。想要确保虚拟仿真实训系统的科学性以及确保系统可以被得到合理的使用，这就需要在根本上提升教师的教学理念与教学方法，让教师接受这种新兴的教学方式，并全身心地去认识和使用。同时也可以考虑与合作的企业进行再次的深度合作，让企业人员能够明白怎样去使用虚拟仿真实训系统，依托自己多年真正的实践经验，来为学生更真切地讲解仪器的操作，方便学生的学习。

4 结语

科学的进步推动着社会的发展，科技改变着我们的生活，也在不在不断融入到教育之中。在新时代，针对不同的教育方向产生了不同的教育方式，虚拟仿真实训系统与教学的融入，对于学生和教师都是一个非常好的发展。在可以解决很多传统实训教学中的难题的同时，也可以为师生带来不一样的教学体验。另外，虚拟仿真实训教学技术的开发，有利于革新中职学校的教育理念，能够优化人才结构，加快素质型人才的培养。作为最新的教育手段，虚拟仿真实训系统的前景依旧非常光明，科技人员及教学人员应加快步伐，快速推进虚拟仿真实训系统的发展，为我国中职学校实训工作打开崭新的大门。