网络三维虚拟平台提高实训技能模式探究

许树军田 园张燕丽邹淑君

网络三维虚拟平台提高实训技能模式探究

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网络三维虚拟平台是信息化时代实训课教学信息化的理想选择。主要分析了网络三维虚拟实训的特点与提高大学生实训技能的策略，论述了网络时代大学生自主完成实训课程的方式，探索随着现代教育技术的发展，如何通过网络三维虚拟实训平台培养和提高大学生实训技能。

虚拟实训 自主学习 实训技能

网络三维虚拟实训（Web 3D Virtual Training），是指利用虚拟现实技术生成实时的、具有三维信息的人工虚拟网络环境。[1]网络三维虚拟实训教学是高等教育信息化建设和实验教学示范中心建设的重要内容[2]，是学科专业与信息技术深度融合的产物，能够全面提高高校学生创新精神和实践能力。网络三维虚拟实训平台是计算机仿真技术、虚拟现实技术，人机交互技术结合的产物，是教育领域应用信息技术的一种创新。其是构建高度仿真的虚拟实训环境、实训仪器设备、实训信息资源和实训对象等。实训教学其源于实验教学，是实验能力的综合运用，是综合实验能力、实验技能、工作经验培养的一种重要的教学方法、手段。实训教学是学生由学习者转变为工作者实践过程，是学生走上工作岗位的重要环节。实训教学环境更贴近工作环境，是学生身份转变的起点，是学生适应社会的窗口。

一、实训教学

实验、实训、实习是实践教学的主要环节，[3]实训可以分为校内实训和校外实训。校内实训主要是实验能力的综合训练，校外实训主要是实际工作能力的综合训练。那么什么是实训？实训是职业技能实际训练的简称,是指在学校控制状态下,按照人才培养规律与目标,对学生进行职业技术应用能力训练的教学过程。实训技能就是指职业技术应用能力，这种能力包含基本知识，基本理论，基本技能，基本经验。当前国内外实训基地建设模式多种多样，不尽相同。[4]主要包含校内实训基地与校外实训基地两大类。

（一）校内实训

校内实训进行的是实验能力的综合训练，是把理论课和单一的实验课学到的基本知识、基本理论应用到大型的实际操作中，解决实际生产过程中的实际问题，从而培养基本技能、基本经验。实现“教中学、学中做”的教学和实训互动，缩短教学与实践间距离。[5]

（二）校外实训

校外实训进行的是实际工作能力的综合训练，解决的是工作过程中遇到的各种问题，在工作环境下应用知识、理论解决生产过程中的实际问题，从而培养解决实际问题的能力和经验，要做到“学生现在的学习环境，就是今后的工作环境”。注重学校和企业“ 互利双赢” 的基地建设思路。高校利用培养人才方面的教学优势、拥有众多高素质毕业生的优势、项目研究和产品研发方面的师资优势为企业提供项目产品研发、技术服务、企业职工培训以及推荐优秀毕业生到企业工作等服务；企业根据自身高新技术企业的企业管理、项目产品开发、生产工艺技术、设备设施和市场辐射等方面的优势, 为高校提供实训教学岗位、吸纳优秀毕业生就业等,提高高校实践创新能力与人才培养质量。使校外实训基地真正成为学生巩固理论基础知识、练就扎实实践能力、培养高素质人才的场所。但是也存在校企协调难度大、学生安全保障等问题。

高等教育实训教学不能把工厂搬进学校，也不能把学校搬进工厂，必然产生实训场地不足，实训设备不够，即使有实训场地、实训设备也不可能人人都可以上机操作。网络三维虚拟实训平台可以解决这些问题。

（三）虚拟实训

虚拟实训就是运用计算机网络信息技术虚拟一个“真实”的职业环境，学生在这个虚拟的职业环境中完成工作，区别于视频、动画，其具有可操作性，同时也可以通过虚拟实训来测评学生的技能掌握，以实现对项目教学的补充和完善，提升职业教育的有效性和完整性。[6]虚拟实训不受时间、空间、人员、仪器、设备、场地、资金的限制，虚拟实训必将成为高校实训的主流模式，随着信息技术的发展，软件技术的更新，软件开发人员和教师素质的调高，虚拟实训必将成为高校实训教学的主要手段。“网络三维虚拟实训”平台建设成为虚拟实训软件开发的主要方向。

二、网络三维虚拟实训

网络三维虚拟实训与实验二者有相同点也有不同点，二者的虚拟平台也不尽相同，要区别对待。

（一）虚拟实验与虚拟实训

虚拟实验与虚拟实训二者都属于虚拟仿真教学，都是高校教学信息化的重要组成部分。

1、共同点

二者都属于虚拟现实技术范畴，都是利用计算机技术、网络技术、多媒体技术、虚拟现实技术以及仿真技术等来模拟实践环境及过程，让学生通过计算机操作完成学习，以替代或部分替代传统的真实学习。具有“6I”特性：真实性（Indeed）、互联性（Interconnection）、沉浸性（Immersion）、交互性（Interaction）、想象性（Imagination）[7]和自主性（Independence）。真实性是虚拟平台的本质属性，要求场景与现实的环境基本一样或完全相同。沉浸性是虚拟平台的重要属性，是虚拟平台将学生注意力持续融入到当前的视觉画面中的能动性，其源于三维虚拟仿真平台高度的仿真环境和对象；自主性是虚拟平台能够激发学习者学习兴趣，培养其自主学习能力的深层次属性，其源于三维虚拟平台真实性、科学性及其知识性；交互性是指人机对话，通过鼠标或键盘，学习者以第一人称或第三人称的方式在虚拟平台完成相应操作的过程；想象性是虚拟平台促使学习者思考的属性，学习者通过思考，采取不同的操作，虚拟平台将给出不同的结果、失败或终止；互联性是网络虚拟平台的固有属性，操作结束后，数据分析、报告提交、问题的讨论与交流、成绩评定等，通过互联网交流平台进行学生之间、教师之间、师生之间的文字、声音、图片及视频的互动来完成。

2、异同点

场景不同，虚拟实验是在学习环境的实验室的实验台上进行，虚拟实训是在工作环境的企业、工厂的车间进行。虚拟实验环境可以不拘泥于现实的实验室环境，可以创造、发挥、想象，也可以是游戏场景，其目的是吸引学习者，激发其自主学习；虚拟实训环境必须是真实的现实企业、工厂存在的环境，给学习者的感觉是我就在这个地方工作，从而激发其学习的自主性。

内容不同，虚拟实验是实验教学中实验室真实实验不具备或难以完成实验项目，虚拟实训是参加工作后的企业、工厂进行生产所要使用的大型仪器、设备及生产流程等。

参与者不同，虚拟实验不同要求不同年级的学生参与学习，虚拟实训是对即将参加工作的学习者提出的学习要求。

功能不同，虚拟实验是要求学生掌握的基本知识、基本理论、基本技能，虚拟实训是为了使毕业生能够快速地融入社会、企业、工厂，了解其所工作的环境，尽快实现身份的转变，成为具有创新精神和实践能力的新的社会力量。

（二）网络三维虚拟实训平台

网络三维虚拟实训平台作为一种新型的教学模式，在国家的大力推动下必将成为未来的重点发展方向。[8]虚拟实训平台的搭建主要包括以下部分：

1、虚拟场景

虚拟场景必须真实存在的，学生毕业后有可能在现实工作、学习中接触到，使毕业生工作后，感觉这个地方他曾经来过。比如，场景可以是某个药品生产企业的药厂。虚拟场景可以从开车或步行进入大门开始，一直到办公室、车间、餐厅等。如临其境，场景宏大。学生进入平台系统后可以以第一人称方式在场景中行走，也可以以第三人称方式在场景中漫游，根据学生学习目的不同选择进入不同场地，操作不同设备和仪器，综合利用所学基本知识、基本理论、基本技能，完成实训教学过程，培养实训技能和创新精神，提高实践能力。

2、仪器设备

仪器设备必须是市场正在使用的，而高校的实训教学不具备的大型仪器和设备，随着生产企业的仪器设备的不断更新，虚拟实训仪器设备也必须相应的不断更新，以适应毕业生的工作环境。仪器设备包括两部分，一部分是单一功能的仪器，比如制片机，烘干机等；另一部分是生产线，比如包装生产线等。

3、实训内容

虚拟实训内容是提高学生实训技能的关键，也是激发学习者自主学习的关键，所以要求虚拟实训内容必须具备系统性，精细性，科学性。

系统性是指某个实训内容由开始到结束是一个完整的过程，通过这个实训过程可以解决一个问题。比如中成药生产，虚拟实训过程可以从采药开始，甚至从种药开始，经过晾晒、烘干、粉碎、提取、分离、制剂、检验、包装、销售各个环节。各个环节可以设计成一人操作的流水式，也可以设计成多人完成的合作式，可以借鉴大型游戏场景中的任务模块，完成不同的虚拟实训操作。培养学生考虑问题的完整性、缜密性、严谨性以及互助合作的团队精神。

精细性是指每一个步骤都有交互操作，精细到一个药瓶盖儿的安装。通过这种形式培养学生细心、耐心的工作能力。

科学性是每一个操作步骤都禁得起严格的推敲，要严格按照国家标准，严格执行国家药典要求的操作过程，要求制作者实地考察或现场亲自操作，熟练操作过程、步骤，可以请相关的专家和工程师对虚拟实训过程进行评审，经过反复的调试、修改再调试，达到操作过程与生产过程完全相同。要有相应的数据，比如片剂的制备，要求原药材、辅料、成药三者的比例要严格按照现实生产进行配比。

4、平台构建

网络三维虚拟实训基地建设突出体现网络化、三维化、智能化、现代化。网络化可以实现多人登录、团队合作、交流互通；三维化要求实训场景是现实的场景呈现在计算机的屏幕上，达到高度仿真的效果；智能化主要体现实训者在场景中可以相互交流，也可以与场景中的仪器、设备进行交互；现代化体现在平台建设要时时更新，仪器、设备要与时俱进，要与现实生产实践的仪器、设备一样时时淘汰、更新。

三、结语

实训教学是提高高校毕业生实践能力的主要途径，是高校毕业生由学生转变为社会财富创造者的桥梁，是高校培养具有过硬本领，勇于创新创造人才的主要手段。网络三维虚拟实训平台建设为高校寻找到一条解决实训教学问题的便捷途径。

[1]陈晶晶,黄亚平．虚拟实训国内外研究现状[J]．现代营销,2014(3)：82．

[2]李平,毛昌杰,徐进．开展国家级虚拟仿真实验教学中心建设提高高校实验教学信息化水平[J]．实验室研究与探索,2013(11)：5～8．

[3]樊香,张大伟,许国防,张丽萍．临床基本技能实训的课程设计与探索[J]．中医药管理杂志,2016(18)：40～42．

[4]刘晓波．高职实训基地建设研究综述[J]．辽宁经济管理干部学院学报,2015(1)：59～62．

[5]马爱霞,王泽．药学类专业实训教学体系研究[J]．药学教育,2013(5)：42～45．

[6]秦溱．论虚拟实训教学的价值[J]．高教论坛,2012(4)：92～93．

[7]柴群,张世禄,李佳．基于虚拟现实仿真的教学实验室研究[J]．中国教育技术装备,2009(4)：62～64．

[8]杨睿范,雯杰,孙景荣．虚拟实训平台的建设与思考[J]．继续教育,2015(8)：38～39．

（作者单位：1.黑龙江中医药大学实验实训中心；2.黑龙江中医药大学药学院）

黑龙江中医药大学教育教学研究基金项目（2014- 2016）；黑龙江省教育科学“十二五”规划课题（GBC1214073）；黑龙江省高等教育科学研究“十三五”规划课题，（16G134）。

许树军（1973-），男，内蒙古赤峰人，实验实训中心高级实验师，硕士，研究方向：实验教育与研究。