虚拟仿真技术在高职机电专业教学中的应用

秦 艳

（江苏联合职业技术学院淮安生物工程分院，江苏 淮安 223200）

1 高职机电专业教学中存在的问题

（1）高职实训设备。目前，各高职院校普遍存在硬件资源不足，教育经费欠缺，无力购买足够多的实训实验设备，针对这种情况，高职校机电专业可以采用计算机仿真技术来代替实际操作，同样可以达到实验的效果。

（2）实训场所开放性不够。高职院校要面向学生、企业、社会开展科研，培训等各方面的服务，由于受实训条件的限制，开放的时间较少，学生难以有足够多的时间进实验室，这就限制了学生的动手能力的培养。对于现在的大中专学生，电脑已经很普及了，利用虚拟软件，可以不进实验室就可以完成实验实习。

（3）维修费用高。硬件设备易损坏，且维修费用较高，有些设备需要较多的实训耗材，这也给实训带来巨大的额外开支，同时也加大了实验室工作人员的工作量。利用虚拟仿真，可以不需要维修设备，为实验实训节省大量的实验耗材。

2 利用虚拟仿真技术构建虚拟实验室

课堂教学及实验中存在诸多问题：1.目前的教学往往多以理论教学为主，实验教学也多是进行验证实验。2.学生实验时存在着不少问题，由于存在着场地和时间等问题，学生除了上课外，平时难得有机会实践。3.实验设备不足、落后，硬件实验室建立成本高。虚拟仿真技术以提高学生的技能水平为核心，具有多感知性、沉浸性、交互性、构想性等特点。这些特点有益于教师的实训教学和学生专业技能的训练，为解决职业教育面临的实训难、实习难和就业难等问题开辟了一条新思路。现在很多课程都可以采用虚拟仿真软件进行实验，单片机设计采用的Proteus 软件，三菱PLC 采用的是GX 与GT Designer3 和GT Simulator3 进行模拟仿真，数字电子线路采用Multisim 进行仿真等等。虚拟仿真实验室的建设可大幅度节约办学成本。大力发展虚拟仿真技术对于解决教育资源短缺、支撑人才发展等，有着非常重要的理论和现实意义。

如图1 所示，我校利用虚拟仿真构建YL-335B 自动化生线虚拟实验室，该系统是基于MCGS 的YL-335B 仿真实训，它的知识背景来自于教改课程《机电设备安装与调试》中的内容，该课程也是省市机电设备安装与调试高职组技能比赛项目。由于YL-335B 设备价格较高，学校配置的数量严重不足，不能满足学生学习需求。基于这样的情况，我们自己研发了基于MCGS 的YL-335B 自动化生产线的仿真实训软件，构建虚拟实验室。

3 在高职机电专业采用虚拟仿真技术的成效

（1）解决设备不足问题。保证实训科目的质量，节约成本。为确保实践项目教学的效果，传统的实践教学模式需要巨大的资金投入及购置教学所用的设备，并且在教学过程中会消耗大量的材料，容易淘汰教学仪器和设备，因此很难满足教学所需。从教学资源全过程管理来看，虚拟仿真技术实践减少投入包括占地、建筑投入、设备投入、材料投入、指导教师投入，经过考察统计可以降低30%~80%。同时也降低实训污染（如粉尘实训、噪声污染等），而学生因为得到多次实践机会，效果也远远好于传统教学。

（2）可以为高职院校节省经费。相对于快速发展的信息技术，学校教育中传统的教学媒介通常存在滞后性。科学技术的发展日新月异，其传播也需要一定的条件，比如硬件资源和师资条件的配备等。随着技术进步进程的加快，作为硬件教学资源和实训教学媒介的仪器设备等没用多久就可能因技术上的变革而面临淘汰，而升级改造一般都存在困难，只能通过购买新设备的方式来进行解决。这种状况既造成有限教学资源的浪费，又极易使教学过程因缺乏必要的设备而陷入停滞不前的状态。采用虚拟仿真技术建设的实训室或实训基地则可以重复利用，其改进和升级在很大程度上取决于软件的改进与升级，无需将硬件资源全部进行替换。虚拟仿真系统的最大特点是无需消耗任何材料，且可以多次重复实训教学内容。虚拟仿真实训具有先进性、共享性、易扩充性和易于改进等特点，减少了设备投入经费，使教学内容在虚拟的环境中不断更新，实训教学及时跟上技术的发展，满足不断变化的教学需求。

（3）有利于提高学生的学习兴趣。虚拟仿真技术作为一种优秀的辅助教学工具，可以用于情景创设、协作交流等教学活动。虚拟仿真实训教学环境创设多种情景，虚拟的教学环境更能激发学生的学习兴趣。由于其具有形象生动、交互性强、反馈实时等明显的优势，能够对学生学习过程中所提出的各种假设模型进行虚拟，同时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，虚拟仿真实训教学有利于学生提前熟悉实训的真实环境，熟练掌握职业技能，激发学生的学习兴趣。

4 结语

虚拟仿真技术对于解决高职教育普遍存在的实训设备不足，型号落后，更新换代慢的难题，将虚拟技术引入到专业的教学中，能够提高教学的质量，解决实际中的问题，对推进高职机电专业教学和课程改革具有积极的作用和意义。

[1]孔勇奇.虚拟技术在PLC 教学中的应用[J].福建电脑，2010，（1）：19

[2]周运金.虚拟技术在高职实训中的应用研究[J].企业科技与发展，2009，（24）：66.