虚拟仿真技术在高职机电一体化专业实训教学中的应用

摘 要：本文分析了虚拟仿真软件在高职机电一体化专业实训教学中的优势和问题,提出了诸如购置引进与校本开发相结合建设仿真资源、虚拟和实际相结合开展实训教学、优化仿真实训教学模式加强情感交流等对策和建议.

关 键 词：仿真软件；高职；机电一体化；实训教学

中图分类号：G712文献标识码：A文章编号：1671―1580（2013）1―0054―02

一、虚拟仿真技术在实训教学中的优势

1.保证每个学生得到充分训练

虚拟仿真实训完全可以做到一人一机,保证每个学生都能得到充分训练.仿真操作可缩短材料、仪器或工卡量具的准备过程,操作完成后,也节省了回收时间,极大地提高了操作效率.

2.节能减耗安全

引入仿真操作教学,最根本的好处是对原材料、工量具、仪表设备的节约.如机械拆装作业操作一次,零件清洗需消耗煤油,安装需加润滑脂、润滑油,多次拆装还会对轴、轴承座等造成磨损,操作错误,还可能引起人身伤害、设备的毁坏等严重事故.仿真操作过程可以实现无油料消耗,避免设备和元件损坏,极大地降低操作消耗和环境污染.仿真操作不会对操作对象如设备、仪表、元件等造成实质性损害,更不会因操作失误对学员造成人身危害.

二、虚拟仿真技术在实训教学中的主要问题

1.仿真软件产品难以兼顾学校的特定需求

市场上推出的各种教育仿真软件由于专业的批量生产方式,难以兼顾所有学校的特定需求,如在仿真的实训设备上与具体学校的真实设备不尽相符,在功能模块上与职业院校的教学方案也还不能完全匹配,因此不能确保每个学校都能做到仿真实训与实操实训良好衔接.

2.与真实实践仍有较大差距,易造成误导

采用虚拟现实技术教学时,能够为学习者提供接近实际的虚拟场景,学习者大多通过键盘、鼠标操作进行技能训练,获得实践经验.但这种方式终归不是真正动手实践,在一定程度上降低了技能训练效果.同时,采用这种方式进行危险性操作时不会造成损失,容易使学生产生错误的安全感觉,养成在实际工作中不遵守操作规程的不良习惯.

3.弱化师生情感交流,情感培养缺失

采用虚拟现实技术教学时,需要借助计算机或网络终端,使本来直接的师生关系变得复杂,师生之间的交流处于“半隔离”状态,教学中的“人―机”关系或“人―机―人”关系削弱了师生之间的直接交流,不利于情感目标（如思想品质、心理素质等）的实现.

三、虚拟仿真技术在机电一体化专业实训教学中的应用策略

1.购置引进与校本开发相结合,建设仿真教学资源

职业院校机电一体化专业通常涉及机、电、液、气等多方面学科,口径宽,知识面广,目前市场上还没有哪一个软件能够全面满足机电专业实训教学需要.另外,同是机电专业,不同的职业院校专业定位、教学内容、教学载体等也是不尽相同的,市场上通用的仿真软件难以兼顾所有学校的特定需求,因此,需要广辟渠道,采取购写引进和校本开发等多种途径,建设仿真教学资源,为机电专业教学提供支持.

（1）购写引进

对于所需求的已经被同类院校的专业广泛认可和应用的仿真软件,可直接购写引进.如对于数控机床编程与操作的仿真实训,我校购进了上海宇龙软件有限公司的数控加工仿真系统；对于PLC编程训练,则引进了广州超软科技有限公司的PLC仿真训练与智能考核系统等,这些软件已经比较成熟,对学生学习掌握编程和调试的基本知识和技能起到了良好的效果.

（2）校本开发

如果市场的商业仿真软件不能满足学校的特定需求,或对于部分实训项目,市场还没有成熟的仿真软件,则可进行仿真实训教学资源的校本开发.如机电设备机械部件的装调与维修是我院机电一体化专业主要的教学模块之一,目前市场上相关仿真软件有汽车厦门创壹软件公司开发的数控机床虚拟实训系统、沈阳柏年信息技术发展有限公司开发的CA6140普通车床拆装与检修仿真实训系统等,这些软件虽然能较好地展示部分机械产品的机械结构、安装过程,但在机械装配调试工艺的展示方面还不能满足我院的需要.我院与上海宇龙软件有限公司合作,共同开发了“机电一体化专业实训仿真系统”软件.软件总体架构采用“虚拟教学系统平台+专业课程软件包”结构.根据机电一体化专业的典型工作岗位特点,教学内容总体上分为典型机械部件的拆装与调整（机械原理、拆装与维护课程软件包）、机电设备电气系统的装调与维修（机电控制、PLC、传感器与检测技术等课程软件包）、液压气动系统的装调与维修（液压气动装调课程软件包）等三个模块（以后可根据需要扩展）.仿真实训注重装配调试工艺的展示,突出装配图识别、装调工艺制订、调试和检测等基本技能的养成训练,注重将职业教育与国家职业标准相结合,并提供了实训和考核的功能.

2.虚拟和实际相结合,开展实训教学

虚拟仿真实训教学有助于学生理解实训内容,并在一定程度上提高学生的动手能力,但虚拟仿真实训本身有一定的局限性,并不能完全代替实物实训.如在机械部件安装调试实训教学项目中,涉及到各种各样典型的机械零部件、机械结构的装配和调整,用到的装调工具,包括扳手、拔销器、拉马、芯棒、百分表等种类、型号很多.采用虚拟仿真实训教学软件,学生虽然也能使用到这些机械设备和工具,但部件的安装是程序化、理想化的,不像实际那样会遇到各种情况,工具的使用也只是用电脑鼠标点击就可以了.学生即使在仿真实训中得心应手,到实际操作中也可能会无从下手.因此,在进行虚拟仿真实训的基础上,安排后续的实操实训,或有目的地安排一些实训内容在真实环境中操作完成,以弥补仿真实训教学的不足.3.优化仿真实训教学模式,加强情感交流

由于情感教育在促进学生个性发展、开发身心潜能、优化教育教学过程等方面发挥着重要作用,因此仿真实训教学实施过程中,不仅要确保教学效率,还要注重师生之间、学生相互间的情感交流,培养学生团队合作和协同解决问题的能力.

我校在仿真教学实践中,逐步探索出四阶段式教学模式：①仿真演示讲解原理.教师讲解设备结构、工作原理,一边讲理论一边通过计算机仿真软件实时展示,使学生从枯燥的理论教学中解脱出来,给学生一个直观的认识.②实训操作步骤演示.重点讲解操作流程及注意事项.③学生模拟操作、教师巡回指导.学生利用仿真软件进行操作仿真,教师巡回指导,及时掌握学生学习动态.④学生分组实际操作、教师巡回指导.让仿真模拟考核通过的学生直接进入真实的实训环境进行实际操作,并提交最终作品.在③、④环节中,采用分组讨论、协作学习等形式设计教学,注重师生和生生之间情感互动,培养学生团队合作和协同解决问题的能力.教师在巡回指导中,对学生的学习情况要及时给予激励评价,这样可以使学生始终保持乐观开朗、积极向上的心态,愉快地完成训练任务,促进学生健康人格的形成和全面发展.

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