仿真實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)在高職高專實(shí)踐教學(xué)中的應(yīng)用研究

仿真實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)在高職高專實(shí)踐教學(xué)中的應(yīng)用研究仿真實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)在高職高專實(shí)踐教學(xué)中的應(yīng)用研究

中圖分類號：G712文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文章編號：1674-9324〔2022〕25-0267-02

仿真實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)的廣泛推廣和使用是當(dāng)前職教方式和伎倆全面更新的大勢所趨。

一、仿真實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)的定義和特點(diǎn)

仿真實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)是指針對某特定的學(xué)習(xí)領(lǐng)域，借助計(jì)算機(jī)軟件、設(shè)備組件模型、3D或VR技術(shù)，所發(fā)明或模擬的虛擬訓(xùn)練環(huán)境、訓(xùn)練流程等封閉系統(tǒng)平臺。使用者在對仿真實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)的操作和互動中，獲得和真實(shí)工作領(lǐng)域相近或相似的實(shí)訓(xùn)體驗(yàn)，最終到達(dá)技能訓(xùn)練的目標(biāo)。筆者認(rèn)為，仿真實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)是信息技術(shù)在實(shí)踐教學(xué)應(yīng)用中的一種重要形式，可以進(jìn)行生產(chǎn)過程延時(shí)、產(chǎn)品運(yùn)行演示、產(chǎn)品拆裝維修、故障排除、操作訓(xùn)練等教學(xué)任務(wù)。這種系統(tǒng)的研發(fā)通常具有很強(qiáng)的工業(yè)背景，其總體計(jì)劃、工藝流程、設(shè)備結(jié)構(gòu)等往往來源于生產(chǎn)實(shí)踐，與職業(yè)崗位的技能需求緊密結(jié)合，具有對應(yīng)性、可操作性、開放性、節(jié)能性等主要特點(diǎn)。在仿真系統(tǒng)中，設(shè)備設(shè)施、操作流程應(yīng)嚴(yán)格與實(shí)際實(shí)踐環(huán)境密切對應(yīng)或無限貼近，以便可以令使用者最大程度地獲得真實(shí)環(huán)境的體驗(yàn)。同時(shí)，系統(tǒng)還要具備良好的可操作性，能為使用者設(shè)定各種復(fù)雜情況，進(jìn)行無限次、多樣式的交互操作訓(xùn)練，方便使用者可以根據(jù)自身的情況，選擇掌握較為單薄的技能點(diǎn)進(jìn)行反復(fù)穩(wěn)固訓(xùn)練。由于仿真實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)是基于計(jì)算機(jī)軟件、設(shè)備組件模型、3D或VR技術(shù)，對場地和設(shè)備要求不高，使受訓(xùn)者在任何時(shí)間、任何地點(diǎn)都可以廣泛地進(jìn)行訓(xùn)練成為了可能。此外，仿真實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)還可以做到無污染、無浪費(fèi)，一套系統(tǒng)可以多人、屢次重復(fù)利用，合乎可持續(xù)開展的要求。

二、仿真實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)在高職高專實(shí)踐教學(xué)中的適用性和必要性

1.仿真實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)的使用有利于職業(yè)教育的“五個對接〞。對于很多高職專業(yè)而言，無論是經(jīng)費(fèi)還是場地，現(xiàn)階段建設(shè)與生產(chǎn)現(xiàn)場完全對接的校內(nèi)實(shí)訓(xùn)基地或?qū)嵱?xùn)室都不太可行。而針對專業(yè)特點(diǎn)所建設(shè)的虛擬仿真實(shí)訓(xùn)室那么能夠很好地解決這一問題。

2.仿真實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)的使用與高職高專人才培養(yǎng)目標(biāo)相契合。采用仿真實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)后，可以解決過去在傳統(tǒng)教學(xué)中無法展示或進(jìn)行的實(shí)踐操作，大比例地提高實(shí)踐課時(shí)在教學(xué)中的占比，使學(xué)生所學(xué)理論最終轉(zhuǎn)化為實(shí)踐，實(shí)現(xiàn)學(xué)生動手能力的提高。

3.仿真《《訓(xùn)系統(tǒng)的使用能幫忙到達(dá)專業(yè)課程的教學(xué)目標(biāo)。虛擬仿真的形式能夠呈現(xiàn)出某些學(xué)習(xí)對象的外觀和內(nèi)部結(jié)構(gòu)，便于學(xué)生學(xué)習(xí)和理解，同時(shí)提高訓(xùn)練的效率，節(jié)省時(shí)間和本錢。學(xué)生可以通過自主實(shí)驗(yàn)、遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)虛實(shí)互補(bǔ)，相互促進(jìn)，從而把學(xué)生能力和素質(zhì)培養(yǎng)滲透到虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)的各種形式、各種技術(shù)和各個環(huán)節(jié)之中。

三、仿真實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)在湖北省高職高專實(shí)踐教學(xué)中的應(yīng)用現(xiàn)狀

通過筆者所在學(xué)院對湖北省多所高職院校包括本校的實(shí)地走訪、網(wǎng)絡(luò)調(diào)研總結(jié)發(fā)現(xiàn)，雖然大多高職院校的專業(yè)教師都對仿真系統(tǒng)有所了解，但只有大約10%的教師認(rèn)識虛擬仿真已經(jīng)開展回升到國家教育規(guī)劃開展的層面。雖然近80%的高職專業(yè)教師都認(rèn)為需要在教學(xué)中用仿真實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)來幫忙教師教學(xué)和促進(jìn)學(xué)生技能提高，但只有約35%的教師在教學(xué)過程中曾經(jīng)采用或正在使用過該類系統(tǒng)，這個比例在武漢市略高于地市州。這表明仿真實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)的概念已經(jīng)深入高職院校，但大面積的遍及使用還需要相當(dāng)長的一段時(shí)間。

根據(jù)調(diào)查反應(yīng)，未使用仿真實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)的原因主要集中在三個方面：市場上沒有適合本專業(yè)或本課程實(shí)訓(xùn)所需的虛擬系統(tǒng)；建設(shè)經(jīng)費(fèi)缺乏，難以采購到優(yōu)質(zhì)的系統(tǒng)；認(rèn)為現(xiàn)在所用的實(shí)訓(xùn)室或純理論教學(xué)根本能夠滿足教學(xué)需要。在使用過或正在使用仿真實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)的教師群中，有90%的教師認(rèn)為系統(tǒng)的應(yīng)用能夠切實(shí)提高學(xué)生的實(shí)踐能力，有30%的教師認(rèn)為所用系統(tǒng)的功能已經(jīng)非常完善，完全適合教學(xué)需要。由上述調(diào)查結(jié)果可見，要提高仿真實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)的遍及和應(yīng)用率：〔1〕系統(tǒng)開發(fā)者要根據(jù)專業(yè)和課程的特點(diǎn)進(jìn)行針對性的建設(shè)和開發(fā)，要選擇適合專業(yè)需要和滿足用戶需求的技術(shù)伎倆；〔2〕所設(shè)計(jì)的仿真實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)功能要更加完善，尤其在互動功能、考核功能和管理功能方面能夠適應(yīng)職業(yè)教育的需求。

四、仿真實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)在本院電氣化鐵道技術(shù)專業(yè)中的應(yīng)用效果

本院電氣化鐵道技術(shù)專業(yè)是央財(cái)支持的重點(diǎn)建設(shè)專業(yè)和職教品牌專業(yè)，?牽引變電所運(yùn)行與檢修》是該專業(yè)的一門專業(yè)核心課程，也是一門典型的理實(shí)并重的課程。由于該課程需要的實(shí)訓(xùn)設(shè)備昂貴、運(yùn)行和維護(hù)本錢高，再加上實(shí)踐操作過程中的電力平安因素考慮，傳統(tǒng)的專業(yè)技能訓(xùn)練采用的是組織學(xué)生到變電站等相關(guān)企業(yè)單位加入實(shí)踐。但由于這些企業(yè)現(xiàn)場必須保障運(yùn)行平安和可靠性，上述實(shí)踐學(xué)習(xí)往往流于形式，成為走馬觀花式的參觀，學(xué)生不能獲得真正技能上的提高?；谝陨蠁栴}，電氣化鐵道專業(yè)教師團(tuán)隊(duì)在2022年申請了“變電所綜合仿真實(shí)訓(xùn)室〞的立項(xiàng)，工程建設(shè)于2022年年底完成，并通過驗(yàn)收開始正式投入使用。

1.變電所仿真實(shí)訓(xùn)室具備功能。變電所綜合仿真實(shí)訓(xùn)室的核心是220KV牽引變電站虛擬仿真系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括220KV牽引變電站仿真軟件、教練員平臺軟件、3D場景軟件和仿真撐持平臺軟件等四套仿真軟件。系統(tǒng)能夠通過動畫演示，使學(xué)生可以真實(shí)地了解和掌握電網(wǎng)變電站的各項(xiàng)設(shè)備的參數(shù)、運(yùn)行特性，各項(xiàng)設(shè)備故障時(shí)對電網(wǎng)系統(tǒng)的影響，熟悉各類設(shè)備實(shí)際的狀態(tài)信號，熟悉報(bào)警系統(tǒng)及繼電愛護(hù)和自動裝置的功能，熟悉電網(wǎng)的運(yùn)行方式，熟悉完整的電網(wǎng)及變電站系統(tǒng)。同時(shí)，采用逼真度很高的仿真裝置讓學(xué)生進(jìn)行動手操作，并能對變電運(yùn)行人員〔學(xué)生〕進(jìn)行運(yùn)行監(jiān)視、設(shè)備巡視、倒閘操作、兩票辦理、事故處理等專業(yè)技能培訓(xùn)，對繼電愛護(hù)人員〔學(xué)生〕能夠進(jìn)行定值整定、愛護(hù)操作等技能培訓(xùn)。此外，還能夠進(jìn)行技能考核、技能競賽、自學(xué)習(xí)、愛護(hù)整定計(jì)算、方式研究、設(shè)備改造研究等。2.《電所仿真實(shí)訓(xùn)室的應(yīng)用效果。變電所綜合仿真實(shí)訓(xùn)室自投入使用至今已近四年，該系統(tǒng)能夠承當(dāng)電氣化鐵道技術(shù)專業(yè)的?牽引變電所運(yùn)行與檢修》、?供變電技術(shù)》、?繼電愛護(hù)》、?工廠供電》課程的實(shí)踐教學(xué)任務(wù)。除了電氣化鐵道技術(shù)專業(yè)之外，還輻射了電氣自動化技術(shù)、供變電技術(shù)等專業(yè)群。每學(xué)期平均使用班級達(dá)14個，平均使用人數(shù)550人，平均使用人次22000，是電子電氣學(xué)院使用率最高、最受學(xué)生歡迎的校內(nèi)實(shí)訓(xùn)室之一。

為了取得更好的教學(xué)效果，筆者所在的課程組在2022年11月對電氣化鐵道技術(shù)2022級的全部6個班級，278名學(xué)生進(jìn)行了反應(yīng)調(diào)查，調(diào)查結(jié)果顯示實(shí)訓(xùn)室到達(dá)的實(shí)踐訓(xùn)練效果非常好。94%的學(xué)生對該實(shí)訓(xùn)室印象深刻，能準(zhǔn)確說出所用過的仿真系統(tǒng)名稱。80%的學(xué)生認(rèn)為，仿真系統(tǒng)中的3D場景展示能夠幫忙他們更好地理解供變電設(shè)備的原理和工作過程；84%的學(xué)生認(rèn)為，仿真系統(tǒng)的使用能夠使他們察看設(shè)備重點(diǎn)部位，學(xué)習(xí)及時(shí)判斷和發(fā)現(xiàn)缺陷、異?，F(xiàn)象；75%的學(xué)生通過使用仿真系統(tǒng)熟練地掌握了標(biāo)準(zhǔn)、正確、有效地填寫操作票；期末實(shí)操測試結(jié)果顯示，75%的學(xué)生在學(xué)期中使用仿真系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)踐操作練習(xí)后，能夠平安、標(biāo)準(zhǔn)地進(jìn)