职业教育实习实训环节中应用仿真技术的探讨

闫　磊

(黑龙江省水利学校，黑龙江 肇东 151100)



职业教育实习实训环节中应用仿真技术的探讨

闫磊

(黑龙江省水利学校，黑龙江 肇东 151100)

数字化仿真技术引入职业教育实习实训教学环节中，在很大程度上缓解了人力资源不足与实训设备不足的问题，提高了实训教学的质量与效率，体现了职业教育“技能立业”的教学思想。在中职各个专业的实训教学中推广应用数字化仿真技术具有明显的优势，可以解决实训教学中出现的大量问题，但在数字化仿真类设备开发和应用中还存在一些问题需要解决。

数字化仿真；职业教育；实习实训；仿真软件

0　引言

近年来，我国制造业快速发展，大量的企业对于高素质技能型人才的需求越来越明显。就业市场的这一明显变化给职业教育提供了创新发展的大好契机。2008 年起，教育部颁发了一系列文件，指出要“大力推动仿真、多媒体课件等数字化教学资源开发”，“重点解决常规的教学手段、技术、设施设备难以实现的实习实训问题，重点满足教学需求急迫且覆盖面较大的模拟仿真实训教学的需要”，这些文件的重要精神给职业学校的创新发展指出了新的方向。

1　数字化仿真技术在实习实训教学中的优势

数字化仿真技术是一门多学科的综合性技术。它以图形学、控制论、系统论、相似原理和信息技术为基础，以计算机和专用设备为工具，给使用者提供视觉、听觉、触觉等方面直观性的感受，让使用者如同身临其境，利用系统模型对实际的或设想的系统进行动态试验。例如，飞机的驾驶训练模拟器就是应用数字化仿真技术的成果。数字化仿真技术能够为学生提供生动、逼真的模拟现实环境，如建造水库模型、在电脑上体验星际旅行、分子的结构显示、汽车驾驶、大型机械设备的操作等。因此，利用数字化仿真技术建造的实训教室拥有传统实训室难以比拟的优势。

1.1降低实训成本

常规实训教学中，我们受设备、场地、经费等条件的限制，一些训练项目无法实现。而利用虚拟仿真系统，学生在教室内使用计算机、模型等就可以进行模拟实操训练，获得与真实训练一样的效果。在完成教学任务、实现教学目标的前提下，节省了大量的投资、设施设备等实训成本。

1.2提高实训安全

常规实训或操作往往会带来各种危险，尤其是涉及金属加工或强电的专业。而利用数字化仿真技术进行仿真实训，学生在模拟现实的环境中可以放心地去进行各种危险的操作练习。例如：虚拟的加工中心操作教学系统，可免除学员因编程失误而造成机床碰撞的严重事故。

1.3不受空间与时间的限制

数字化仿真技术的出现彻底打破了时间与空间的限制，大到宇宙天体，小至分子、原子，学生都能够做到近距离或零距离观察。一些需要几个月甚至几年才能实现的变化过程，通过数字化仿真技术可以在很短的时间内呈现给学生。例如，路桥专业中的大桥建设过程，真正的建设要很长的时间， 而仿真技术甚至在一堂课内就可以完成整个过程，从而取得良好的教学效果。

1.4节约资源

常规的实习训练需要大量实习耗材。例如，机械加工专业实训需要消耗大量的钢材、刀具与电能，并伴着设备损耗。而利用数字化仿真实训室进行相关的专业技能训练则不需要耗材， 节省了各类资源。

1.5保护了生态环境

许多实训项目都会排放出大量的废渣、废水、废气等污染物，如化学专业的实训将产生有毒废弃物，焊接专业的实训将产生废气等。而利用数字化仿真实训室进行训练完全能够避免这些问题的出现，从而保护了生态环境。

2　数字化仿真技术在实习实训教学中的应用

数字化仿真技术能够模拟出逼真的实际工作场景和工作流程。在数字化仿真实训教室中借助于计算机、网络或一定设备，不但可以像在真实的环境中一样完成各种实训项目，还可以直接获得操作提示、反馈及评价，有效地进行实训。

2.1工科类专业教学数字化仿真技术的应用

在汽修、数控、电子等专业中，可以利用数字化仿真技术，构建与实物同样的三维立体模型，实现仪器、设备、加工产品的立体展示，并可以在仿真软件上实现加工、装配、接线等操作，让学生熟悉整个生产过程。还可以随时随地观察到设备内部结构与运行状态，了解设备的运行原理；模拟出工厂中实际的工艺流程，展示详细的制作和生产过程。教师可根据需要在各个环节讲述原理，给予提示和说明。在仿真实训项目中，学生可以根据实际的生产知识操作和控制设备，观察各种操作的结果，验证自身操作的正确性，提高技能熟练程度。

在数控专业中数字化仿真技术的优势更为明显。以往在数控机床编程与操作实训环节经常出现学生因技术不熟练发生撞刀、超程等事故，通过引进数字化仿真软件教学极大地减少了这些事故的发生。学生在仿真软件 (图2.1)当中，能够经历类似于真实加工场景的全部体验，比如装刀、换刀、工件夹紧、主轴正反转、工作台的移动、手动编程、程序检验等，并且能够看到真实环境中看不到的刀具轨迹线，为学生进一步了解程序运行状态、优化刀路、改善加工程序、熟练编程技巧打下基础。仿真软件提供了各种型号的机床设备供学生选择，不但包含国内常用的一些型号，还包括很多国际上新出现的型号，开阔了学生的视野，拓展了学生的知识面，使学生能够更好地适应复杂的工作环境。这些都是真实的实训车间由于设备更新换代跟不上而无法实现的。

图2.1

2.2旅游专业教学数字化仿真技术的应用

在旅游课程中，不可能每天领着学生去各个景区进行实地训练，这在人力资源和经济上都难以承受。我们可以将景区、景点进行数字化处理，在大尺寸电子屏幕上显示景点的真实环境(图2.2)，通过定制软件实现立体场景的虚拟再现，在数字化仿真实训教室中就可以进行与实际场景中一样的导游能力训练，使学生在锻炼技能的同时掌握了各个景点、景区的资料，使学生能够得到近似于真实的空间体验。还可在仿真软件中设计旅游出行路线，合理安排景点参观顺序，通过线上比对训练完善旅游设计能力与组织能力，收到较好的教学效果，提高教学效率。

图2.2

2.3各类驾驶专业教学数字化仿真技术的应用

车、船、飞机驾驶专业教学中，学生需要通过大量的重复性练习来掌握驾驶动作要领，进而达到熟练程度，提高操作与应变能力。在挖掘机驾驶及操作专业的教学中，教师可以通过模拟仿真设备进行挖掘机的各种操作教学，实现相关内容的教学和测试，学生可以随意控制挖掘机的工作状态，不必担心磕、碰等危险，得到完整的装、卸过程的训练，进而掌握操作技能。这是每个学生有一台挖掘机进行实地训练，在场地与成本上难以实现的。在飞机驾驶专业教学中，由于飞机驾驶的特殊性，学生的实训有大半时间是在虚拟驾驶平台(图2.3)上完成的。学生在虚拟驾驶平台上完成基础操作训练，降低了实训成本，提高了实训的效益安全性，使职业学校开设飞机驾驶专业成为了现实。

图2.3

2.4医学类专业教学数字化仿真技术的应用

众所周知，医生的工作就是治病救人。一名合格的白衣天使需要大量的临床经验来造就。在学校学生没有经常接触患者的机会，理论知识很难与实践很好地结合起来，以往的毕业生毕业后需要多年的见习才能达到独立出诊的水平。现在，通过数字化仿真技术可以将大量的病情、病例、医生处置方案等录入信息数据库，建立医患数字平台，通过软件调用平台(图2.4)中的信息生成模拟诊疗系统，让医学专业的学生登陆模拟诊疗系统进行学习，再将结果与合理的医生处置方案进行对比，使学生在学校学习时就掌握大量的实践经验，打下扎实的基础。

如图2.4

2.5其他课程教学中数字化仿真技术的应用

在农林检测方面， 虚拟现实技术也有着广泛的研究和应用，例如农林植被生长预测、植被分布统计、环境监测等等。

3　数字化仿真类设备开发和应用问题

数字化仿真技术随着高科技的深入发展，正在探索中逐步完善。虽然目前从事教育工作的相关人士——教育管理和一线教师，已经认识到了数字化仿真技术对职业教育实践性教学环节的重要作用和发展前景，但在实际应用中依然存在很多理论与技术上的问题需要解决。

3.1仿真软件对计算机以及相关硬件的要求高

虚拟仿真软件数据庞大，比如三维建模仿真软件的应用对显卡和显示器等有很高要求，将计算机中所设计的场景输出还需要大量的专业辅助设备，如高清投影仪等，也就是说仿真软件的使用需要较高规格的硬件来支持。

3.2没有统一的设备及软件标准

目前，职业学校投入使用与建设中的数字化仿真实训教学资源，严格执行国家技术规范的不多。采购的设备与软件花样繁多，接口不统一，可移植性差。很多设备完全是小厂家生产的非标产品或学校根据自身需要定制的产品，售后维护与功能扩展存在不少困难，给今后的扩建与交流造成不变，不利于优秀教育资源的推广。

3.3应用范围狭窄

各地职业学校各自为政，缺乏交流与共建共享，对数字化仿真实训室的推广和应用力度不够。应尽快建立起政府主导下的企业、学校共同参与的共建共享机制，通过政府的主导、统筹，将分散的各种类资源按照教学需求与统一的技术标准予以集成，进而搭建起全国性教学资源共享平台。

4　结语

数字化仿真技术的出现给职业教育实习实训环节注入了新的含义，目前已经在多个专业中得到应用，并取得了良好的效果，展现出了巨大的应用前景。随着计算机、网络等技术的发展，数字化仿真硬件与软件成本的降低，这种新的教学手段必将更多应用于职业教育实习实训教学当中，在职业教育中大放异彩。

[1]张琳.仿真教学法在旅游专业教学中的应用[J].科技信息, 2011(17):239-239.

[2]金文.仿真实训系统在实践教学中的应用[J].中国职业技术教育, 2008(18):40-41.

[3]王芊.有效提高学生实践能力的途径——仿真软件在数控技术专业教学中的应用[J].包头职业技术学院学报, 2009, 10(1):62-64.

(编辑马海超)

Discussion on the Application of Simulation Technology in the Process of Vocational Education Practice Training

YAN Lei

(Heilongjiang Water Conservancy School, Zhaodong 151100, China)

Since digital simulation technology was introduced into the teaching of vocational education practice training, it has greatly alleviated the problem of insufficient human resources and inadequate training facilities, and improved the teaching quality and efficiency of practice teaching, which reflects the teaching idea of “skills foundation” of vocational education.The promotion of digital simulation technology in the practice teaching of various professions has obvious advantages.It can solve many problems in training teaching.But there are still some problems in the development and application of digital simulation equipment, which need the majority of colleagues to solve it together.

digital simulation; vocational education; practice training; simulation software

2016-03-21

黑龙江省技工教育2015年度“十二五”规划课题《基于校企合作培养“三位一体”青年师资队伍建设研究》，课题编号JG20150009

闫磊(1982-)，学士学位，讲师。 主要研究方向：中职青年教师培训。

G712

A

1672-0601(2016)07-0085-04