虚拟实训软件在中职电工技能实训教学中的应用

凌波 王维霞

【摘 要】在中等职业教育信息化建设中，传统实训教学模式已经很难满足实际教学的需要，随着计算机技术和软件开发技术迅猛发展，运用虚拟实训软件改变中职学校的教学模式势在必行。本文以“异步电动机自锁控制电路的安装”实训项目为例，将虚拟实训软件应用于中职电工技能实训教学实践中，有效改善了实训课堂教学效果，提高了学生的技能水平。

【关键词】虚拟实训软件;中职;电工技能

【中图分类号】712  【文献标识码】A

【论文编号】1671-7384（2020）04-094-03

近年来，在中职学校招生规模不断扩大的形势下，实训课的教学出现了若干问题，如由于实训设备数量不能满足学生日渐扩大的规模，从而导致实训的次数减少，严重影响学生实践技能的掌握;设备更新换代的时间缩短，学生操作过程中的损耗率加大以及高额的实验耗材费用使学校难以承担;由于考虑到实训的安全性，学生往往不能进行加电调试等具有危险性的操作。针对以上问题。虚拟实训既能较好地完成教学目标，又能降低实训成本，提高实训的安全性，是一个比较好的解决方案。

虚拟实训软件的教学设计

1.软件教学需求分析

好的教学软件需要好的教学设计，好的教学设计需要先进的教学理念指导。教学软件的设计要贯彻“主导-主体相结合”的教育理念，既要提供充足的图文、动画、视频等演示资源来支持教的功能，又要有良好的界面导航及虚拟实训交互设计来调动学生自主学习的能动性。中职“电工技能与实训”课程主要以项目教学为主，通过十个典型的实际电路的安装与调试，使学生能熟练掌握电工基本知识和安装维修技能。因此在虚拟实训教学软件中应具有以下功能：漫游功能——能够多角度观察虚拟实训器件、仪器设备及操作场景;演示功能——能够演示电工安装技能实训中的操作程序、操作方法及错误操作结果;交互功能——能够利用键盘、鼠标对虚拟场景中的设备和元器件进行自主的虚拟实训操作，该功能是虚拟实训软件的核心功能;考核功能——能够进行理论试题与虚拟实训操作的考核，验证学生学习水平，并给予反馈，促进学生技能的提升。

2.软件系统功能介绍

通过前面的需求分析，结合中职学生学习特点，本文以“电工技能与实训”课程中“异步电动机自锁控制电路的安装”为例，说明该软件的模块功能：电路原理分析模块——以二维动画的形式生动演示抽象的电路原理。器件介绍模块——采用3D模型全方位地展示各种电气元件的组成和结构。线路安装模块——既能够自动或分步演示电路的安装过程，还能让学生通过鼠标进行人机交互，根据界面的操作提示，自主地进行元器件安装和电路连接的虚拟实训。仿真运行模块——演示异步电动机自锁控制电路的运行过程，在虚拟实训场景中，学生可以通过鼠标点击来操纵电源开关的闭合与断开，点击启动或停止按钮来控制电动机的运行或停止，如图1所示。考核评价模块——考核评价模块可进行理论与虚拟实训操作考核，在操作考核场景中，由学生完全自主操作，考核学生元器件安装和电路连接技能是否达标，并给出评价与反馈。

虚拟实训软件在教学中的应用

1.教学实践研究的方法及过程

虚拟实训教学软件开发完成后，在本校2018级机电技术应用专业开展教学实践研究，其中2018级机电1班作为观察组，2018级机电2班作为对照组。

对照组采用常规理论授课→教师示范操作→练习强化→考核评价的教学模式。以“异步电动机自锁控制电路的安装”实训项目为例，具体教学阶段如下：①教师对照原理图讲解电路原理，帮助学生分析电路工作过程。②教师介绍相关设备及元器件功能，学生熟悉各元器件的结构。③教师示范设备及元器件的安装、线路的连接等操作，学生模仿练习。④学生自主进行练习，教师发现问题，进行集中或个别指导。⑤根据课时计划安排，统一进行实训操作考核。

常规实训教学的教学内容绝大部分在学校实训室完成，学生只能在课外做一些理论内容的简单预习和复习。

观察组利用虚拟实训软件，采用“理虚实一体化”的教学模式。借助虚拟实训教学软件，打破理论与实践的分段式教学模式，使三者有机地融合在一起。具体教学过程如下：①课前利用网络教学平台下发虚拟实训教学软件，让学生根据任务描述了解实训的主要内容，并观看预习电路原理分析模块与元器件介绍模块中的知识，记录不清楚和不理解的问题。②教师根据学生预习中反馈的问题，对电路原理和元器件的相关知识进行针对性地讲解，并让学生对照虚拟实训中元器件模块的内容，熟悉各元器件的结构功能，教师进行检查和个别指导。③教师示范设备及元器件的安装和线路的连接等操作，学生先进行虚拟实训练习，有问题查看软件的帮助部分内容，练习熟练后再进入虚拟实训考核模块。④学生虚拟实训考核通过后，方可进行实际的操作训练，教师进行个别指导。⑤根据学生自主学习的情况进行实训操作考核。

“理虚实一体化”中的虚拟实训教学不受时间与空间的限制，学生除了在学校课上学习之外，在家中也可以利用业余时间进行虚拟的技能训练。学校的实训室教学主要用于解决实际操作中遇到的难点问题，这在虚拟实训中是解决不了的。

2.两种教学模式的效果比较

在两组学生的教学过程中，我们采用课堂观察、讨论与问卷调查的研究方法进行教学效果的比较。

（1）应用“理虚实一体化”教学模式有助于学生对工作原理及工作过程的深度理解。以“异步电动机自锁控制电路的安装”实训为例，在讲解电路中热继电器保护的工作过程时，常规的教学只能是教师对着原理图给学生机械地讲解，学生们理解起来比较困难，很难搞明白热继电器的动作过程;在“理虚实一体化”教学中，虚拟实训软件利用动画把热继电器的动作过程形象地展示给学生，让教师教得轻松，学生理解得透彻。

（2）虚拟实训和实际操作结合的混合式教学，让学生的学习效率呈螺旋式逐渐上升，学生技能操作达标所需的训练时间缩短20%，提高了实训效率的同时，还降低了元器件的损耗。

（3）“理虚实一体化”教学模式与常规实训教学模式相比较，具有较高的灵活性。虚拟实训软件可以贯穿课前预习、课中讲解、课后复习等环节，学生还能够根据自己的需要选择有针对性的内容进行自主学习，通过网络还能打破时间和空间的限制，在课外也能进行线上的学习。

（4）为了准确、有效地了解观察组和对照组学生在不同实训模式下的学习情况，我们编制了调查问卷，从教学方式、课堂参与度、学习难度、教学满意度等几个方面进行了调查。数据表明，“理虚实一体化”教学模式在实训教学中的应用是非常有效的，能够在一定程度上提高学生的学习兴趣、学习参与度;降低理论学习的梯度，提高学生的基础知识掌握程度;提高实训操作的效率，增强了学生的动手能力。绝大部分学生表示非常愿意在今后的实训中采用“理虚实一体化”教学模式进行学习。

教学实践表明，借助于虚拟实训软件，可以突破时间与空间的限制，明显增强学生实训兴趣，提高学习效率，改善实训课教学效果，同时可以节约耗材，提高实训的安全性。但虚拟实训不能完全代替实际操作，只有通过“理论+虚拟实训+实际操作”的有机融合，才能真正使实训教学效果产生质的飞跃。

参考文献

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作者单位：天津市滨海新区塘沽第一职业中等专业学校