谈仿真技术在中职学校教学中的应用

黄常练+陈润文

作者简介：黄常练（1965-），男，河源理工学校总务科科长，本科，机械讲师。主要研究方向：机械自动化。

陈润文（1974-），男，河源理工学校教师，本科，机械讲师。主要研究方向：机械自动化。

摘 要：随着计算机在中职学校教学的普及和仿真技术的日益提高，把仿真技术引入到实习教学中，特别是机电、数控专业的实习，成为了很多学校采用的一种手段。本文就围绕如何在中职学校教学中运用仿真技术进行一番探索。

关键词：中职；学校教学；仿真技术

中图分类号：G712 文献标识码：A 文章编号：1005-1422（2014）03-0117-02

近年来，社会对技能型人才的要求越来越高，中职学校学生的实习教学也日益重要，中职的实习教学，开始由传统的实习内容向新技术新工艺实习内容的转变，对职业教育也提出了新要求。由于机床等设备的购置、使用、维护费用动辄几万到十几万，对资金来源缺乏充足保障的中职学校来说，要想按照传统的实习模式，为每个学生提供一个实习工位和充足的材料消耗显然是不现实的。而气动仿真软件的开发和多媒体技术在教学中的应用，能很好地解决这个问题。

一、仿真实习的可行性

仿真可以分为物理仿真和计算机仿真两大类。物理仿真的优点是直接、形象、易信，但模型受限、易破坏、难以重用。而计算机仿真是将研究对象进行数学描述，建模编程，且在计算机中运行实现。它不怕破坏、易修改、可重用。实践证明，作为职校实习教学，一些常设专业，如电工、数控、汽车驾驶、服装等，在常规实习开设的同时，完全可以逐步引入仿真实习训练。虽然仿真技术初衷是用于科学研究，通过仿真进行科学预测和检验，但职校实习引入仿真，最明显的好处是节能降耗，在一定程度上可缓解实习工位和实习材料的不足。例如，我校两台CNC加工中心设备承担200多名学生的数控实习任务，很大程度上依赖于数控仿真实习。一些职校的汽驾专业利用仿真器进行模拟驾驶训练，也可获得良好的教学效果。

二、仿真实习的优点

仿真技术应用于中职学校的实习教学，至少在以下几个方面拥有明显的优点：

1.仿真实习能创造一个与实际近乎相同的特性环境。如西门子数控机床仿真软件，仿真操作面板与机床实际操作面板可以完全吻合，仿真操作与实际机床操作在面板控制部分近乎完全一致，通过软件，学生可以观察数控机床加工过程，加工的毛坯变为成品的过程历历在目，仿真过程形象生动。

2.仿真实习不同于电化教学，因为电化教学学生是被动式、单向式地习得知识，虽然直观但不具备互动性。仿真实习过程中，学生与实习对象能进行互动，可以大大激发学生的学习兴趣。学生参与仿真，建立起使人感到身临其境的“互动式虚拟现实世界”。仿真过程具有“沉浸——互动——构想”三个基本特征，以虚拟现实技术创造虚拟环境，特别强调学生参与其中的身临其境的沉浸感，同时学生与虚拟环境之间可以有多维信息互动作用，学生从定性和定量综合集成的虚拟环境中，可以获得对实习对象的感性和理性的认识。

3.仿真实习不会对操作对象如仪表、元件、工件、刀具等造成实质性损害，更不会因操作失误对学生造成人身危害。如数控机床仿真，不会因为学生操作失误，造成设备本身损坏，如撞刀、毛坏报废等；而且，仿真中的声、光、文字警报，完全可以对学生操作错误进行提醒和纠正。

4.职校引入仿真实习，最大的好处是对原材料、量具、仪表设备的节约。如数控仿真，虚拟毛坏替代实际材料，虚拟冷却液替代实际冷却液，极大降低实习消耗，且刀具不会因为进给量过大而损坏。

5.仿真实习可缩短材料、仪器或量具的准备过程，实习完成后，也节省了回收时间。在仿真实习过程中，学生可以轻松对实习过程初始化，对未能完成的实习进行状态存贮，对已完成的实习进行调入回顾，极大提高了实习效率。

三、如何引入仿真实习

职校引入仿真实习特别是计算机仿真应具备两个条件：（1）选择合适的仿真软件；（2）配备一定数量的计算机。其实，职校的大部分工种专业都可以引入仿真实习。但各工种适用仿真实习的程度目前还有所不同，这主要制约于各工种的技能特点和仿真软件的发展状况。比如，职校电工专业可以引入电工基础实验仿真、电气元件性能仿真、电子线路测量仿真、PLC控制仿真等。目前，电力系统的仿真软件发展较为迅速，例如，大型电力系统仿真软件具有以下功能：能模拟千余个节点的大型电力系统的稳态运行，包括断路器与隔离开关的倒闸操作；发电机及负荷的有功、无功和电压的调节；变压器的分接头的调节，电力系统调频、调压等运行状态，并能在瞬间反映在屏幕上。可以瞬间调出整个电力系统及各个发电厂或变电所的实时运行的主接线图，图上的数据是一致的。能模拟大型电力系统的故障运行，可以人为地制造包括各输电线路、发电机及变压器的各种故障，可以在屏幕上观察系统在故障下运行情况。另外，数控仿真、汽驾仿真已通过实践证明相对成熟。

四、仿真实习的注意事项

仿真实习作为一种新的教学模式，可给实习教学带来许多改变和效益，但必须指出的是，仿真实习毕竟不是对真正的实际对象进行操作，本身有一定的局限性。必须注意，采用仿真实习后，可缩短但决不能完全抛开真实的实习过程。这表现在以下几个方面：（1）无论采用物理仿真还是计算机仿真，其原理只是逼近，而不是等同于客观过程；（2）由于仿真软件在中职教学领域的发展还处于起步阶段，仿真水平还有待进一步提高。（3）部分工种专业仿真难度大，仿真过程难以达到实习训练要求。所以，职校引入仿真实习，应作为节能降耗的手段，在一定工种范围内进行。无论哪个工种专业采用仿真辅助实习，都要给学生安排必须的实际操作实习，一方面让学生掌握实际操作，另一方面也是对仿真实习的检验和提高。同时，仿真实习对学生所生成的安全观念淡簿的影响，只有通过实际操作才能加以纠正。

·教学教法·谈仿真技术在中职学校教学中的应用

五、仿真实习的现状

利用仿真软件进行设计、验证，实现了我们的目的，教师借助软件把学生容易犯的错误给警示出来，这就不会像在实验时担心出现安全问题，保证了学生的人身安全。同时，教师还可以利用仿真软件，对实习项目进行深入研究，在这样教学的过程中，使学生学到了分析问题、解决问题的方法，分析问题时，把复杂的问题简单化，简化成一个一个的小问题，解决问题时，由易到难，由简单到复杂，逐步地进行改进、实现，不要想着一下子就能解决问题。这也能够培养学生认真踏实、一丝不苟的工作作风。

当然，再好的仿真软件也代替不了实际物体，但它可以使抽象的物体形象化，使教学变得轻松、有趣。而且仿真技术也有缺陷，并不是十全十美的。因此，有条件的学校还是要购置一些实验实训设备，结合着仿真软件教学，效果会更好。在数控CNC仿真和电气仿真中较为集中，部分正版仿真软件价格不菲。国外职业教育实习仿真软件发展较快，但由于涉及知识产权和软件汉化等制约因素，国内引入这些仿真软件还需假以时日。但可以肯定的是，职校实习仿真类软件将具有较大的应用需求和发展空间。

中职学校的实习教学不应该总停留在传统的实习模式上，仿真实习有利于全面提高学生素质和综合职业能力，激发学生的独立思考能力和创新意识，但传统的实习手段，基础教学和基本功的训练、学习仍是职业学校培养学生实操能力的基础；两者不可偏废，不能因为有新的手段方法而抛弃传统教学方法，也不能因为有好的传统方法而不引进新的手段。学校要抓住科技发展带来的契机，恰当引入仿真实习，利用先进的科技手段为学校节能降耗，从而降低办学成本，提高办学效率。将传统的实习手段和现代的仿真实习两者完美结合，培养出的学生一定能适应社会经济发展的需要。

参考文献：

[1]易际明，彭浩舸，吴莉华.Pro/ENGINEER Wildfire 模具设计与数控加工[M].北京：清华大学出版社，2004.

[2]邓海龙.基于PLC的气动控制系统仿真软件设计[M].北京：中国石化出版社，2005.

责任编辑 何丽华endprint