時(shí)間：2022-07-04 05:33:33
開篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創(chuàng)造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇虛擬仿真實(shí)訓(xùn)，希望這些內(nèi)容能成為您創(chuàng)作過程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進(jìn)步。
【關(guān)鍵詞】可視化虛擬技術(shù);訓(xùn)練基地;技術(shù)研究
引言
隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，為了提高人才進(jìn)入社會的實(shí)踐能力，計(jì)算機(jī)模擬仿真技術(shù)發(fā)展起來，技術(shù)的深化改革，更高級別的技術(shù)即可視化虛擬仿真實(shí)訓(xùn)基地開始出現(xiàn)，隨著技術(shù)的應(yīng)用，逐漸在教育中要廣泛普及開，作為新型計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展的高水平，可視化虛擬仿真模擬實(shí)訓(xùn)基地的建立，強(qiáng)烈的沖擊著傳統(tǒng)的教學(xué)手段，對于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和主動性方面都較傳統(tǒng)授課有著巨大的變化，取得的進(jìn)步也是有目共睹的，計(jì)算機(jī)作為一個(gè)要能動性很強(qiáng)、動手操作能力很高的技術(shù)，將實(shí)踐作為技術(shù)的發(fā)展出發(fā)點(diǎn)，針對教學(xué)中存在的不足進(jìn)行彌補(bǔ)，可以為學(xué)習(xí)者提供一個(gè)真實(shí)的環(huán)境，將理論知識在一個(gè)虛擬仿真的環(huán)境中實(shí)現(xiàn)操作， 這是教育教學(xué)的一次大的飛躍，使得更多的知識轉(zhuǎn)化為實(shí)踐的技術(shù)，緊隨社會發(fā)展的變化，為社會以及個(gè)人價(jià)值的實(shí)現(xiàn)提供了有力的幫助，不論是對于教學(xué)者還是學(xué)習(xí)者來說，可視化虛擬仿真實(shí)訓(xùn)基地的出現(xiàn)有著重要的意義。
1.“虛擬仿真實(shí)訓(xùn)室”具備的功能
在國內(nèi)，開發(fā)虛擬仿真實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)的隊(duì)伍很是龐大，可是在這一兩年，很多企業(yè)的產(chǎn)品得不到青睞，仿真模擬的效果也不是很理想，這其中重要的原因就是學(xué)生在虛擬實(shí)訓(xùn)室里進(jìn)行操作，得不到與在與在現(xiàn)實(shí)環(huán)境里相似感受，操作的靈動性和交互性較差。
比如，在虛擬實(shí)訓(xùn)中，使用所有的操作是在電腦給予的指示下進(jìn)行，參與者是根據(jù)電腦既定的程序進(jìn)行實(shí)際操作，使得虛擬仿真實(shí)訓(xùn)基地存在著對于理論知識的加深，但是對于操作訓(xùn)練的實(shí)際沒有得到鍛煉，但是隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，可視化虛擬仿真實(shí)訓(xùn)基地的出現(xiàn)，應(yīng)用實(shí)現(xiàn)D3圖形引擎渲染的場景和物體越來越真實(shí)，自主模擬虛擬環(huán)境下的實(shí)際性和可操作性將會更加真實(shí)，真正的鍛煉到學(xué)習(xí)者的實(shí)踐性。
2.虛擬仿真實(shí)訓(xùn)平臺的實(shí)現(xiàn)
可視化虛擬仿真實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)技術(shù)的實(shí)質(zhì)就是提供一個(gè)高級人機(jī)接口，使人沉浸在其中，通過信息交互，完成真實(shí)的想象平臺。可視化虛擬模擬仿真技術(shù)可以將傳統(tǒng)教學(xué)轉(zhuǎn)移到逼真的學(xué)習(xí)環(huán)境中去，在實(shí)踐中實(shí)現(xiàn)對于理論知識的完善。
（1）硬件技術(shù)
可視化仿真中幀速率的發(fā)展方向，是因?yàn)閳D形處理器（GPU）技術(shù)的不斷完善，圖形處理器可以提高圖形繪制速度，加快圖形的處理與渲染，同時(shí)，圖形處理器是高度的單指令執(zhí)行系統(tǒng)，與中央處理器（CPU）不同，圖形處理器（GPU）不能直接移動代碼。利用圖形處理圖形繪制的基礎(chǔ)，是按照圖形處理器的處理方式進(jìn)行的，包括計(jì)算方法以及處理方式。實(shí)現(xiàn)了質(zhì)系動量定理的實(shí)時(shí)仿真。應(yīng)用虛擬仿真技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了設(shè)備不全引起的軟件硬件不能使用、不能直接觀看的問題。另一方面網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與其一同出現(xiàn)的計(jì)算、分布計(jì)算加速計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行，采用 B/S 架構(gòu)和瀏覽器端顯示技術(shù)，開啟了可視化的仿真功能的模塊以及數(shù)據(jù)接口，學(xué)習(xí)者通過計(jì)算機(jī)操作，利用虛擬機(jī)二維三維仿真運(yùn)行，真實(shí)的體驗(yàn)到可視化下的仿真實(shí)踐的服務(wù)。
（2）虛擬仿真實(shí)訓(xùn)平臺的建立離不開三維建模
當(dāng)前使用的建模軟件有：CAD、UG（Nx）、Fro/e、catla和so11dworks等。Solldworks軟件在眾多軟件中是建模速度快、而其易學(xué)，適合團(tuán)隊(duì)操作，而且在圖形渲染方面，Solldworks表現(xiàn)也是相當(dāng)出色，通過軟件中photovlew360使用，四步操作就可以達(dá)到照片的渲染效果。有了這樣的軟件優(yōu)勢，在大部分虛擬實(shí)訓(xùn)建模過程中，solldworks作為主要的應(yīng)用工具。
（3）物理引擎
目前常用的專業(yè)物理引擎有FhysX，ODE，HaVocl，vortex，Newton，BulletBoxZD等，這些物理引擎已經(jīng)成為獨(dú)立分支存在。物理引擎可以滿足人們在真實(shí)虛擬環(huán)境中實(shí)現(xiàn)環(huán)境的交互，在沒有物理引擎情況下，圖形引擎可以實(shí)現(xiàn)對于圖形的虛擬，而圖形形成的虛擬現(xiàn)實(shí)模型（RVF）只是涂有色彩的圖片而已，沒有實(shí)體，物體之間沒有必然的交互，由設(shè)計(jì)者提前設(shè)置程序，在模擬訓(xùn)練中不能達(dá)到實(shí)訓(xùn)的真實(shí)性，當(dāng)然這樣的操作也是死板的。物理引擎出現(xiàn)，虛擬圖形就有了實(shí)體，實(shí)體具有了相互之間的作用力，同時(shí)物體自身是具備質(zhì)量和速度等物理性質(zhì)，有力這樣的特質(zhì)，可以使得實(shí)體產(chǎn)生真實(shí)的運(yùn)動，真實(shí)而動態(tài)的進(jìn)行模擬仿真實(shí)訓(xùn)的實(shí)踐。
（4）虛擬實(shí)訓(xùn)中學(xué)生角色設(shè)置
在虛擬實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)中，借助中視典RvF（虛擬現(xiàn)實(shí)平臺）系統(tǒng)的骨骼動畫功能中，不同的D3人物角色選擇，建立學(xué)習(xí)者系統(tǒng)角色，可以在多人環(huán)境下真實(shí)模擬的操作，而且系統(tǒng)中有一百多個(gè)角色，每個(gè)角色可以進(jìn)行站立、行走、跳躍等行為，使用3DMax建立這樣虛擬真實(shí)的訓(xùn)練基地，學(xué)生進(jìn)人虛擬實(shí)訓(xùn)環(huán)境中可以自行選擇工作環(huán)境，像網(wǎng)絡(luò)游戲一樣在虛擬基地中行走，從不同方位和角度觀察虛擬實(shí)訓(xùn)狀態(tài)。也可以自主決定是否開啟物理引擎進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)。物理引擎在沒有開啟的時(shí)候，學(xué)習(xí)者可以看到虛擬環(huán)境中實(shí)際操作狀態(tài)，當(dāng)開啟物理引擎后，可以對人物進(jìn)行移動知識。
（5）虛擬現(xiàn)實(shí)與網(wǎng)絡(luò)平臺整合
利用RVF編輯器完成對實(shí)訓(xùn)場景的設(shè)計(jì)與編輯后，通過2種方式虛擬實(shí)訓(xùn)場景，一是將虛擬實(shí)訓(xùn)場景編譯成EXE格式的可執(zhí)行文件，另一種方式是將虛擬場景成網(wǎng)頁，在網(wǎng)頁中存放虛擬場景及其相關(guān)的數(shù)據(jù)包，數(shù)據(jù)包里面只是包括虛擬場景，像是播放器、文件大小、網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)榷疾话ㄔ跀?shù)據(jù)包內(nèi)。最新版的RVF使用了與Flash類似的流媒體播放技術(shù)，用戶可以在瀏覽的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)下載與播放的同時(shí)進(jìn)行，縮短了載等待時(shí)間。在虛擬實(shí)訓(xùn)與網(wǎng)絡(luò)平臺整合時(shí)，以上兩種方式都可以使用。將虛擬實(shí)訓(xùn)場景為EXE文件格式時(shí)，虛擬實(shí)訓(xùn)只能以教學(xué)資源的形式嵌人到教學(xué)網(wǎng)站中，這種方案適合制作一些理論性較強(qiáng)的課件，放在教學(xué)網(wǎng)站上供學(xué)生下載，以便后續(xù)學(xué)習(xí)中多次使用。將虛擬實(shí)訓(xùn)場景為網(wǎng)頁形式，則可以把虛擬實(shí)訓(xùn)以教學(xué)活動的形式整合到教學(xué)網(wǎng)站中，借助Moodle平臺教學(xué)活動的各種交互功能，教師能實(shí)現(xiàn)對虛擬實(shí)訓(xùn)教學(xué)活動進(jìn)行監(jiān)控和管理。考慮到安全性，Moodle平臺將上傳的文件存儲于web根目錄之外，使用這種方式將好的網(wǎng)頁文件上傳后，用戶無法訪問網(wǎng)頁，因此需要單獨(dú)為服務(wù)器部署F釋功能，將好的網(wǎng)頁文件使用F釋方式上傳到服務(wù)器目錄中，在教學(xué)活動中通過鏈接的形式與虛擬實(shí)訓(xùn)場景相關(guān)聯(lián)。
3.結(jié)束語
信息化時(shí)代的到來，對于計(jì)算機(jī)人才的需求是不斷的增加，作為培養(yǎng)計(jì)算機(jī)人才的教育機(jī)構(gòu)，如何培養(yǎng)出“即出即用”的人才，以此來滿足社會的需求，是教育培訓(xùn)機(jī)構(gòu)所要不斷解決的問題，可視化虛擬仿真實(shí)訓(xùn)基地的建立，為解決這一難題創(chuàng)造了更大的優(yōu)勢，以一種更加真實(shí)、實(shí)踐操作性更強(qiáng)的模擬化手段，讓學(xué)習(xí)者將理論與實(shí)踐的完美結(jié)合，雖然這樣的技術(shù)不能完全代替真實(shí)環(huán)境中的實(shí)際操作，但是技術(shù)本身的優(yōu)勢對于教育教學(xué)來說，可以比正常教學(xué)起到的作用更大，對著可視化虛擬仿真技術(shù)的不斷發(fā)展，必將為信息化社會的發(fā)展注入新的活力。
參考文獻(xiàn)
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關(guān)鍵詞 職業(yè)院校；虛擬仿真；實(shí)訓(xùn)資源
中圖分類號：G712 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-489X（2012）33-0004-04
1 引言
為貫徹落實(shí)北京市教育委員會《關(guān)于北京“十二五”時(shí)期職業(yè)教育信息化規(guī)劃》的文件精神，利用云計(jì)算技術(shù)、3G無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)——這些技術(shù)催生了應(yīng)用，應(yīng)用孕育了技術(shù)，探索開發(fā)職業(yè)院校的虛擬項(xiàng)目、虛擬工藝、虛擬流程、虛擬實(shí)驗(yàn)、虛擬車間、虛擬工廠，形成虛擬對象與真實(shí)對象的有效對接，虛擬實(shí)訓(xùn)與真實(shí)實(shí)訓(xùn)的有機(jī)互補(bǔ)，全面提升職業(yè)院校的實(shí)訓(xùn)教學(xué)的可操性、實(shí)效性，避免危險(xiǎn)性，降低高成本性、不可逆性和高耗費(fèi)，為實(shí)驗(yàn)與實(shí)訓(xùn)提供有力支撐。
2 虛擬實(shí)訓(xùn)資源
虛擬實(shí)訓(xùn)的概念是利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)仿真或虛構(gòu)某些情境，供學(xué)生觀察、操縱、建構(gòu)其中的對象，使他們獲得類似真實(shí)的體驗(yàn)或者掌握知識理論體系的規(guī)律。
目前虛擬實(shí)訓(xùn)資源是非常豐富的，各大公司開發(fā)了很多虛擬仿真軟件與開發(fā)平臺，尤其是網(wǎng)絡(luò)版游戲仿真軟件風(fēng)起云涌，給開發(fā)商和網(wǎng)吧的投資者帶來豐厚利潤。而職業(yè)教育的虛擬仿真軟件與開發(fā)平臺顯得相對匱乏，這是因?yàn)槁殬I(yè)教育涉及各行各業(yè)，一個(gè)權(quán)威的、界面友好的、能滿足各種用戶需求的仿真平臺編輯器尚未產(chǎn)生，而能滿足某一領(lǐng)域的虛擬仿真軟件與開發(fā)仿真平臺編輯器很多，如Pro E機(jī)械三維仿真平臺、VR-Platform三維互動仿真平臺和Tina電子線路三維互動仿真平臺等。這是因?yàn)樘摂M技術(shù)具有沉浸性、交互性、構(gòu)想性特征：沉浸性指人能夠沉浸到計(jì)算機(jī)系統(tǒng)所創(chuàng)建的環(huán)境中，由觀察者變?yōu)閰⑴c者，成為虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的一部分；交互性指是人能用多種傳感器與多維化信息的環(huán)境發(fā)生交互，如同在真實(shí)的環(huán)境中一樣與虛擬環(huán)境中的對象發(fā)生交互關(guān)系；構(gòu)想性指人能從虛擬環(huán)境中得到感性和理性的認(rèn)識，進(jìn)而深化概念、產(chǎn)生新意和構(gòu)想。上述這些軟件都能滿足沉浸性、交互性、構(gòu)想性的特征。
3 職業(yè)教育虛擬仿真四層步驟
3.1 專業(yè)仿真軟件的應(yīng)用
專業(yè)仿真軟件很多，其特點(diǎn)是：在調(diào)試上，面向圖符對象的仿真軟件，不須任何編程學(xué)習(xí)，只需要填充控件或?qū)ο螅湍芊抡娲罅康膽?yīng)用系統(tǒng)，幾乎囊括現(xiàn)代所有領(lǐng)域的可視化、動態(tài)仿真系統(tǒng)、圖符表示的功能模塊。目前職業(yè)院校的教師在授課中常使用各自專業(yè)的虛擬仿真軟件進(jìn)行輔助教學(xué)。例如，TINA Design Suite v8專業(yè)仿真軟件是針對電路分析、設(shè)計(jì)和實(shí)時(shí)測試的軟件，它功能強(qiáng)大，易用性極高，具有模擬、數(shù)字、VHDL語言、單片機(jī)、電子電路和混合電路板以及PCB Layout布線仿真設(shè)計(jì)環(huán)境。學(xué)生可以便捷地快速分析開關(guān)電源、射頻、通訊、光電電路的各種真實(shí)情況，生成和調(diào)試使用集成的微控制器代碼流程圖，并在混合電路的微控制器應(yīng)用環(huán)境中進(jìn)行聯(lián)動測試。
TINA仿真系統(tǒng)獨(dú)特之處在于可以通過USB總線控制的TINA Lab II硬件，使計(jì)算機(jī)變成一個(gè)強(qiáng)大的多功能測試與測量儀器，完成從“設(shè)計(jì)需求”到“物理實(shí)現(xiàn)”的自動化設(shè)計(jì)過程。TINA技術(shù)大致分為電氣原理圖設(shè)計(jì)輸入、混合電路仿真分析、PLD設(shè)計(jì)、印制板（PCB）自動布線設(shè)計(jì)等環(huán)節(jié)。學(xué)生會發(fā)現(xiàn)TINA是一個(gè)易用性極高的高性能電子電路仿真設(shè)計(jì)工具，而教師更喜愛TINA中包含的結(jié)合仿真內(nèi)核的訓(xùn)練環(huán)境等獨(dú)特功能。如圖1、圖2如示，分別是電路原理圖和面包板上實(shí)物元件連線、電路原理圖在面包板和PCB仿真。
另外，Pro E仿真軟件在機(jī)械零件、裝配及工藝處理上有強(qiáng)大功能，這些仿真軟件在行業(yè)內(nèi)是工程師工作的主要工具。但是這些仿真軟件都具有強(qiáng)烈的專業(yè)性，專業(yè)之間互通較少。還有VMware Workstation虛擬機(jī)軟件、硬盤分區(qū)、Boson NetSim模擬器等仿真軟件。
3.2 具有開發(fā)功能的專業(yè)仿真軟件的應(yīng)用
目前社會上大型3D游戲仿真軟件已經(jīng)很多，制作這些仿真軟件的公司開始瞄準(zhǔn)職業(yè)教育市場，推出許多虛擬仿真軟件，它的特點(diǎn)是可以針對不同專業(yè)，根據(jù)教師的專業(yè)需求，設(shè)計(jì)出某專業(yè)課的某些知識點(diǎn)和實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目的仿真。
首先，采用仿真技術(shù)研究可節(jié)約大量的研究經(jīng)費(fèi)，在一定程度上可替代真實(shí)的測試技術(shù)研究，至少可以起到相當(dāng)?shù)闹笇?dǎo)作用。
其次，能夠幫助科研單位把科研工作中積累的許多寶貴知識和經(jīng)驗(yàn)加以總結(jié)，建立相應(yīng)數(shù)據(jù)庫，得以長期保存和便于檢索。
第三，全三維的場景交互有很好的可視作用，其直觀性和可交互性得到良好的體現(xiàn)。
例如VR-Platform三維虛擬現(xiàn)實(shí)平臺軟件，該軟件適用性強(qiáng)、操作簡單、功能強(qiáng)大、高度可視化、所見即所得，可廣泛應(yīng)用于城市規(guī)劃、室內(nèi)設(shè)計(jì)、環(huán)境藝術(shù)、產(chǎn)品設(shè)計(jì)、工業(yè)仿真、古跡復(fù)原、橋梁道路設(shè)計(jì)、互動廣告設(shè)計(jì)、軍事模擬等行業(yè)，它的出現(xiàn)將給正在發(fā)展的3D仿真產(chǎn)業(yè)注入新的活力。
VR-Platform的目標(biāo)是：低成本、高性能，讓每一個(gè)學(xué)生都能夠從“虛擬現(xiàn)實(shí)”中發(fā)掘出計(jì)算機(jī)三維的新樂趣，能與自己專業(yè)有效融合。
VR-Platform具有良好的系統(tǒng)架構(gòu)，無論是學(xué)生、教師，還是軟件開發(fā)人員，都可以在不同層次上以不同的開發(fā)方式，開發(fā)出滿足自己需要的各種應(yīng)用程序。如圖3所示，航模發(fā)動三維運(yùn)行與零件裝配仿真。
在進(jìn)行仿真專業(yè)課程制作過程中要以行業(yè)需求為基準(zhǔn)，以專業(yè)實(shí)訓(xùn)要求為依據(jù)，根據(jù)不同的行業(yè)特點(diǎn)探索行業(yè)通用性的操作規(guī)范，確保開發(fā)的課程能夠得到行業(yè)認(rèn)可，最終建立起一批滿足行業(yè)要求，符合企業(yè)操作流程和規(guī)范的虛擬技術(shù)實(shí)訓(xùn)資源。要建立一套完整的虛擬技術(shù)實(shí)訓(xùn)中心，其硬件條件可根據(jù)學(xué)校不同條件自行組織，建議釆用主動式立體投影機(jī)、無縫軟邊融合技術(shù)的沉浸式環(huán)幕、虛擬現(xiàn)實(shí)成像及播放仿真平臺系統(tǒng)——三通道環(huán)幕立體投影系統(tǒng)、高端VR專業(yè)圖形工作站等設(shè)備。
虛擬技術(shù)（Virtual Reality）是借助計(jì)算機(jī)技術(shù)及最新研制的傳感裝置所創(chuàng)建的一種嶄新的模擬環(huán)境。它是一項(xiàng)綜合集成技術(shù)，涉及計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、人機(jī)交互技術(shù)等領(lǐng)域。它用計(jì)算機(jī)生成逼真的三維視、聽、嗅覺等感覺，使人作為參與者自然地對仿真世界進(jìn)行體驗(yàn)和交互，最終使得參與者產(chǎn)生身臨其境的感覺，并且能直接參與該環(huán)境中事物的變化與相互作用。其最大特點(diǎn)是根據(jù)教師的不同專業(yè)需求，設(shè)計(jì)出精美的3D仿真。如圖4所示，旅游專業(yè)介紹圓明園正大光明景區(qū)虛擬3D仿真。
3D技術(shù)模式主要釆用max、3ds、flt、obj、dxf、dwg、dem，其中flt文件格式是專業(yè)虛擬仿真軟件MultiGen的專業(yè)格式，在實(shí)現(xiàn)過中，定義一個(gè)3DS Object類就可實(shí)現(xiàn)三維建模與仿真。
3.3 物理介入式的仿真軟件的應(yīng)用
由于仿真軟件平臺開發(fā)人員大多是軟件工程師，應(yīng)用仿真軟件平臺人員只需要關(guān)注腳本的編寫和項(xiàng)目的真實(shí)可操作性，如需美觀應(yīng)要大量的照片，也稱之為皮膚，增強(qiáng)3D的可視性。但是人們又提出更進(jìn)一步的要求——實(shí)物操作與虛擬仿真一一對應(yīng)，而且要求仿真軟件能夠控制實(shí)物的動作，甚至能模擬或預(yù)測實(shí)物動作的危險(xiǎn)，如核燃料棒的泄漏、地震等。這就要求實(shí)物的動作過程中有大量的傳感器的物理量，經(jīng)過V/I轉(zhuǎn)換，以及RS232或485的通訊協(xié)議，與仿真軟件平臺中的I/O函數(shù)構(gòu)成事件，形成仿真軟件能夠控制實(shí)物的動作。以機(jī)器人為例，如圖5所示。
目前通用開發(fā)型的仿真軟件平臺是通過游戲軟件移植過來的，已有游戲手柄，它是一種開關(guān)量，利用GeyKey（）函數(shù)就能調(diào)用，還有一種是游戲手套，手套內(nèi)放置了壓力傳感器可模擬CS游戲中許多武器的仿真。所以說物理介入式仿真軟件的開發(fā)應(yīng)用已近在眼前，但是難度較大，這不但需要開發(fā)人員與設(shè)計(jì)應(yīng)用人員必須具備軟硬件的綜合素質(zhì)，而且應(yīng)具備相當(dāng)水平的美術(shù)觀。
有實(shí)物介入式計(jì)算機(jī)仿真系統(tǒng)將成為職業(yè)教育仿真實(shí)訓(xùn)教學(xué)中的又一個(gè)亮點(diǎn)。隨著實(shí)訓(xùn)仿真技術(shù)的發(fā)展，實(shí)訓(xùn)內(nèi)容、實(shí)訓(xùn)手段、實(shí)訓(xùn)設(shè)備將發(fā)生變革，傳統(tǒng)的校內(nèi)、外實(shí)訓(xùn)基地模式將向校內(nèi)、外實(shí)訓(xùn)基地與虛擬實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)相結(jié)合的教育實(shí)踐模式發(fā)展。職業(yè)教育對仿真技術(shù)的需求異常迫切，這必將會帶動一批人加入到仿真在職業(yè)教育中的應(yīng)用研究隊(duì)伍之中。
3.4 全場景式真實(shí)仿真軟件的應(yīng)用
1）大連海事大學(xué)船艙模擬駕駛仿真系統(tǒng)。該船艙模擬駕駛仿真系統(tǒng)是仿真的最高境界，實(shí)現(xiàn)了實(shí)物與虛擬的有機(jī)結(jié)合。筆者參觀了該實(shí)訓(xùn)中心，但是沒有圖片，只能粗略地分析船艙模擬駕駛仿真系統(tǒng)。它是在原有的機(jī)艙三維模型基礎(chǔ)上，采用MultiGen Creator對相關(guān)設(shè)備的可操作部件重新建模，并依需對其進(jìn)行層次結(jié)構(gòu)優(yōu)化；結(jié)合船舶機(jī)艙的具體情況，采用Vega對船舶虛擬機(jī)艙內(nèi)相關(guān)技術(shù)進(jìn)行實(shí)現(xiàn)；并在MFC平臺上開發(fā)具有實(shí)時(shí)仿真及交互控制功能的視景仿真系統(tǒng)。
概括起來，該船艙模擬駕駛仿真系統(tǒng)主要包括以下幾個(gè)部分。
①自定義運(yùn)動模型的實(shí)現(xiàn)。對自定義運(yùn)動模型的設(shè)計(jì)思路作了詳細(xì)分析，并實(shí)現(xiàn)了一種運(yùn)動模型。
②虛擬駕駛艙碰撞檢測的實(shí)現(xiàn)。對虛擬駕駛艙碰撞檢測模型的Volume方法的設(shè)計(jì)作了詳細(xì)分析，對碰撞檢測模型實(shí)現(xiàn)總流程作了詳細(xì)規(guī)劃，設(shè)計(jì)出一種結(jié)合BUMP和Z的碰撞檢測方法。
③對虛擬設(shè)備進(jìn)行拾取操作的實(shí)現(xiàn)。對進(jìn)行設(shè)備拾取操作前的模型部件的創(chuàng)建和處理方法作了詳細(xì)講述，并根據(jù)機(jī)艙內(nèi)部模型部件的特征，制定操作方案，最后實(shí)現(xiàn)模型部件操作和SE2000之間的通訊。
④基于MFC的虛擬機(jī)艙視景仿真系統(tǒng)相關(guān)功能的實(shí)現(xiàn)。對在MFC上的系統(tǒng)總體實(shí)現(xiàn)流程做了詳細(xì)規(guī)劃，并講述了基于MFC的虛擬機(jī)艙視景仿真系統(tǒng)的相關(guān)功能的實(shí)現(xiàn)方法，如用戶視點(diǎn)在各虛擬設(shè)備間切換、視景仿真窗口的全屏顯示、場景中各參數(shù)能根據(jù)用戶需要進(jìn)行設(shè)定等。
2）北京石油化工學(xué)院的煉油廠模擬仿真。該工業(yè)仿真系統(tǒng)是針對真實(shí)工業(yè)系統(tǒng)的復(fù)雜工藝推出的加水模擬系統(tǒng)的解決方案，用實(shí)時(shí)三維可視化的方式，有針對性地解決工業(yè)領(lǐng)域中展覽展示、宣傳介紹、實(shí)時(shí)監(jiān)控、技能培訓(xùn)及技術(shù)服務(wù)等方面的難題。
該工業(yè)仿真系統(tǒng)用真實(shí)和縮小的系統(tǒng)模擬了煉油廠的工藝各系統(tǒng)及整體廠區(qū)環(huán)境外觀，并模擬仿真了各設(shè)備的結(jié)構(gòu)、工作過程。同時(shí)，該工業(yè)仿真系統(tǒng)還綜合了OpenGL技術(shù)、數(shù)據(jù)庫，以及其他多媒體技術(shù)、程序開發(fā)技術(shù)、顯示技術(shù)、互動控制技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。筆者參觀了該實(shí)訓(xùn)中心，但是沒有圖片資料，故而也只能粗略地對其進(jìn)行分析。
①展示功能：可模擬展示工藝系統(tǒng)、機(jī)械設(shè)備的外觀、結(jié)構(gòu)、性能、工作原理等。
②互動功能：可與操作人員互動，具有較好的操作性，操作人員可以第一人稱的方式隨意地瀏覽、展示、學(xué)習(xí)；
③體驗(yàn)功能：操作人員可體驗(yàn)真實(shí)工藝系統(tǒng)和設(shè)備的所有功能（操作使用、安裝施工、故障排除等）。
④教育功能：具有完整的知識庫，并具有完善的教育功能（教學(xué)、指導(dǎo)、培訓(xùn)、實(shí)訓(xùn)、考核）。
4 職業(yè)教育虛擬實(shí)訓(xùn)資源開發(fā)的方法
4.1 成立虛擬實(shí)訓(xùn)中心
雖然職業(yè)院校虛擬仿真軟件的開發(fā)與應(yīng)用都已展開，但大多是教師的個(gè)人行為，沒有形成職業(yè)院校自己的特色，絕大多數(shù)的虛擬仿真軟件都是購買公司的產(chǎn)品或定制的。在此，筆者提出虛擬實(shí)訓(xùn)資源開發(fā)的方法。
1）由院、系兩級實(shí)訓(xùn)基地構(gòu)成。
2）建議成立院級虛擬實(shí)訓(xùn)管理中心，由教務(wù)處和信息中心聯(lián)合管理，系部虛擬實(shí)訓(xùn)基地由各系部及相關(guān)專業(yè)教師組成。職責(zé)與任務(wù)：教務(wù)處負(fù)責(zé)管理實(shí)訓(xùn)中心總體方案制定及相關(guān)文件的起草；信息中心擔(dān)負(fù)基于網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的軟硬件技術(shù)實(shí)施和支撐；具有虛擬仿真軟件專業(yè)背景的教師負(fù)責(zé)學(xué)院虛擬教學(xué)的教研和教改工作；同時(shí)職業(yè)院校的系部負(fù)責(zé)對各專業(yè)的課程、項(xiàng)目、虛擬實(shí)驗(yàn)進(jìn)行宏觀指導(dǎo)。
3）各系以專業(yè)為依托，構(gòu)建其虛擬實(shí)訓(xùn)基地，由主管實(shí)踐教學(xué)的系主任直接負(fù)責(zé)。
4）建立專業(yè)或?qū)I(yè)群的虛擬實(shí)訓(xùn)實(shí)驗(yàn)室
5）開展對口企業(yè)合作
4.2 虛擬實(shí)訓(xùn)的方案
1）對來源于實(shí)際企業(yè)或單位的工作任務(wù)或子任務(wù)進(jìn)行虛擬，實(shí)現(xiàn)部分核心技能的核心教學(xué)；
2）對專業(yè)有關(guān)實(shí)際崗位的某些技能或操作進(jìn)行虛擬仿真；
3）對某些技能證書的考核環(huán)境及操作進(jìn)行虛擬仿真，實(shí)現(xiàn)技能證書的高通過率；
4）對源于企業(yè)的真實(shí)設(shè)計(jì)方案、設(shè)計(jì)工藝、流程、設(shè)計(jì)策略或算法進(jìn)行虛擬仿真，實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)類的課程實(shí)踐教學(xué)；
5）對源于企業(yè)崗位的操作流程或操作規(guī)范進(jìn)行虛擬仿真，實(shí)現(xiàn)基于網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下就業(yè)崗位的實(shí)訓(xùn)需求；
6）建立與真實(shí)企業(yè)環(huán)境一致的虛擬工廠和車間，實(shí)現(xiàn)校內(nèi)生產(chǎn)實(shí)訓(xùn)和企業(yè)實(shí)際生產(chǎn)的有機(jī)統(tǒng)一。
4.3 提交虛擬實(shí)訓(xùn)的成效及成果
1）有關(guān)虛擬實(shí)踐的教學(xué)設(shè)計(jì)、教學(xué)方法、教學(xué)手段和科研論文；
2）有關(guān)學(xué)生虛擬實(shí)踐的作品與成果；
3）有關(guān)虛擬實(shí)踐的仿真平臺編輯器建設(shè)或案例展示；
4）有關(guān)虛擬實(shí)踐的教學(xué)科研立項(xiàng)與成果；
5）有關(guān)虛擬實(shí)踐的教材與專著；
6）有關(guān)虛擬實(shí)踐教學(xué)的專業(yè)建設(shè)、課程建設(shè)、基地建設(shè)的整體方案及成功經(jīng)驗(yàn)。
4.4 虛擬實(shí)訓(xùn)的教學(xué)模式
1）構(gòu)建“理論學(xué)習(xí)——虛擬演練——實(shí)操訓(xùn)練”的教學(xué)模式；
2）虛擬仿真教學(xué)能將抽象理論形象化、直觀化；
3）虛擬仿真教學(xué)為學(xué)生提供自由探索的學(xué)習(xí)環(huán)境，培養(yǎng)學(xué)生認(rèn)知能力、理解能力和創(chuàng)新能力。
5 結(jié)論
虛擬仿真建設(shè)解決方案是特別針對教學(xué)資源建設(shè)要求和標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行頂層規(guī)劃和設(shè)計(jì)的，虛擬仿真平臺編輯器是促進(jìn)主動式、協(xié)作式、研究型、自主型學(xué)習(xí)，形成開放、高效的新型教學(xué)模式的重要途徑，是示范性院校和骨干院校展示和推廣本校教學(xué)改革成果的重要平臺。
虛擬仿真平臺編輯器是以資源共建共享為目的，以創(chuàng)建精品資源和進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)教學(xué)為核心，面向海量資源處理，集資源分布式存儲、資源管理、資源評價(jià)、知識管理為一體的資源管理仿真平臺編輯器。該編輯器實(shí)現(xiàn)資源的快速上傳、檢索、歸檔并運(yùn)用到教學(xué)中，實(shí)現(xiàn)資源的多級分布式存儲、學(xué)校加盟共建等，具有虛擬仿真建設(shè)管理并能實(shí)現(xiàn)精品課程資源和網(wǎng)絡(luò)教學(xué)之間無縫聯(lián)接。
1）技術(shù)特點(diǎn)。虛擬仿真架構(gòu)合理，安全可靠，具有先進(jìn)性、實(shí)用性、開放性、通用性、標(biāo)準(zhǔn)化等特點(diǎn)。
2）先進(jìn)性。虛擬仿真平臺編輯器運(yùn)用國際主流的技術(shù)，具有先進(jìn)的技術(shù)方案，提高系統(tǒng)的生存周期和運(yùn)用。
3）規(guī)范性。基于國際、國家、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)資源的互通互導(dǎo)。根據(jù)專業(yè)教學(xué)資源內(nèi)容、形式、標(biāo)準(zhǔn)、所需存儲空間等特點(diǎn)，遵循通用的網(wǎng)絡(luò)教育技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，通過網(wǎng)絡(luò)開發(fā)和數(shù)據(jù)庫技術(shù)，將虛擬仿真資源集成為資源庫。
4）安全性。系統(tǒng)方案中考慮的安全策略和安全機(jī)制包括：根據(jù)不同的業(yè)務(wù)要求，采用不同的安全措施；設(shè)備、數(shù)據(jù)介質(zhì)等某些關(guān)鍵部分考慮備份和冗余配置，保證其發(fā)生故障時(shí)不影響整個(gè)系統(tǒng)的正常運(yùn)行等。
5）開放性。采用.net開發(fā)架構(gòu)和三層B/S系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)跨越UNIX、LINUX和Windows仿真平臺編輯器運(yùn)行。
6）擴(kuò)展性。在硬件方面，對用戶設(shè)備支持對系統(tǒng)進(jìn)行靈活配置和組合，相關(guān)軟件能方便地升級和更新，系統(tǒng)容量保證滿足用戶量的考慮；在軟件方面，提供二次開發(fā)功能函數(shù)包，適應(yīng)不斷拓展的應(yīng)用空間。
7）自主學(xué)習(xí)。提供完善的講授型網(wǎng)絡(luò)課程庫、多媒體課件庫、素材和案例庫、專家答疑輔導(dǎo)系統(tǒng)，使用者可以自主完成專業(yè)課程學(xué)習(xí)。
最后感謝大連海事大學(xué)、北京石油化工學(xué)院、北京掌宇集電科技有限公司、中視典數(shù)字科技有限公司和北京森漢科技有限公司提供的有關(guān)資料。
參考文獻(xiàn)
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【關(guān)鍵詞】虛擬仿真；項(xiàng)目教學(xué)；工學(xué)結(jié)合；
一、概述
《液壓與氣動技術(shù)》是高職機(jī)械類專業(yè)的一門專業(yè)技術(shù)課，應(yīng)用性很強(qiáng)，在機(jī)械類的各個(gè)專業(yè)如機(jī)械制造及自動化、機(jī)電一體化、數(shù)控等專業(yè)都占有十分重要的地位，是專業(yè)課中的重點(diǎn)課程。這門課程不僅理論性強(qiáng)，而且具有很強(qiáng)的實(shí)踐性，與企業(yè)的生產(chǎn)實(shí)際聯(lián)系緊密。
從我國職業(yè)教育的實(shí)際出發(fā)，堅(jiān)持理論聯(lián)系實(shí)際，通過課程組成員的國外學(xué)習(xí)和國內(nèi)交流，針對《液壓與氣動技術(shù)》理論與實(shí)踐結(jié)合緊密的特點(diǎn)，在實(shí)訓(xùn)教學(xué)環(huán)節(jié)中逐步引入"項(xiàng)目引導(dǎo)、任務(wù)驅(qū)動"的理念，但是在項(xiàng)目教學(xué)過程中存在一個(gè)瓶頸問題：實(shí)訓(xùn)資源相對缺乏，加上上課時(shí)間可訓(xùn)練的時(shí)間有限，限制了同學(xué)們課后實(shí)訓(xùn)練習(xí)。
針對這一現(xiàn)實(shí)問題，在新一輪的課程建設(shè)中，借助虛擬技術(shù)和三維建模技術(shù)，實(shí)現(xiàn)《液壓與氣動技術(shù)》實(shí)訓(xùn)教學(xué)資源立體化、動態(tài)化、可視化和網(wǎng)絡(luò)化，建設(shè)虛擬實(shí)訓(xùn)環(huán)境，解決了項(xiàng)目教學(xué)過程中實(shí)訓(xùn)資源相對缺乏，促進(jìn)了主動式、協(xié)作式、研究型、自主型學(xué)習(xí)，形成開放、高效的新型實(shí)訓(xùn)教學(xué)模式的重要途徑。
二、 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀分析
隨著虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的不斷發(fā)展和成熟，為其在各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用提供了技術(shù)支持，使人們的生活、工作和學(xué)習(xí)變得更加快捷和方便。虛擬實(shí)訓(xùn)是現(xiàn)代職業(yè)教育中必不可少的一種形式，在教育領(lǐng)域應(yīng)用必將得到進(jìn)一步的開發(fā)與應(yīng)用。現(xiàn)就國內(nèi)外研究現(xiàn)狀敘述如下：
將虛擬實(shí)訓(xùn)運(yùn)用于運(yùn)動技能方面的研究由來已久。早在1985年，訓(xùn)練籃球的虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)已被開發(fā)。訓(xùn)練者戴上特制的手套和眼鏡，在虛擬的空間里練習(xí)投球。與在真實(shí)環(huán)境中相比，在虛擬的空間里練習(xí)投球有其顯著的特點(diǎn)及優(yōu)勢。如模仿真實(shí)世界中球的運(yùn)動軌跡，并控制其運(yùn)行的速度以適應(yīng)訓(xùn)練者的訓(xùn)練進(jìn)程。開始時(shí)，球下落的速度非常緩慢，以便使訓(xùn)練者看清球運(yùn)行的路線，找出偏差，調(diào)整自己的動作。隨著訓(xùn)練者投籃準(zhǔn)確率的提高，球速也開始加快，直到球速與現(xiàn)實(shí)中的完全相同。最終，訓(xùn)練者掌握了投籃技巧，并且這與在真實(shí)的世界里練習(xí)的效果沒有多大區(qū)別。后來美國Michigan大學(xué)虛擬實(shí)驗(yàn)室的學(xué)生開發(fā)了一套運(yùn)用于足球訓(xùn)練的系統(tǒng)--Virtual Football Trainer。這套系統(tǒng)為使用者提供了一個(gè)近乎真實(shí)的訓(xùn)練場景，非常適合訓(xùn)練足球隊(duì)員的實(shí)戰(zhàn)能力。
虛擬實(shí)訓(xùn)在國內(nèi)的研究主要集中在高校和職業(yè)院校應(yīng)用。例如，北京航空航天大學(xué)計(jì)算機(jī)系是最早進(jìn)行虛擬現(xiàn)實(shí)研究、最具權(quán)威的單位之一，研發(fā)了用行員訓(xùn)練虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)、虛擬現(xiàn)實(shí)演示系統(tǒng)，研究了虛擬環(huán)境中的物理特性的表示和處理并提出相關(guān)算法和實(shí)現(xiàn)方法。北京科技大學(xué)鐘延教授研制的VR-4的汽車駕駛模擬器，模擬仿真各種路況上進(jìn)行駕駛技能的學(xué)習(xí)和訓(xùn)練，產(chǎn)生逼真的效果。VR-4可以提供多項(xiàng)教練場的正常條件下無法提供的訓(xùn)練項(xiàng)目，如惡劣天氣
下的訓(xùn)練，跟隨前車的訓(xùn)練等。
三、虛擬實(shí)訓(xùn)資源的開發(fā)
實(shí)訓(xùn)資源相對缺乏，加上上課時(shí)間可訓(xùn)練的時(shí)間有限，限制了同學(xué)們課后實(shí)訓(xùn)練習(xí)。
因此，在立體化教學(xué)資源的建設(shè)，主要解決實(shí)訓(xùn)資源的相對缺乏及如何引導(dǎo)學(xué)生完成實(shí)踐任務(wù)，并留有足夠的時(shí)間完成各個(gè)環(huán)節(jié)的學(xué)生綜合評價(jià)問題。
針對項(xiàng)目化的教學(xué)內(nèi)容，通過虛擬技術(shù)Solidworks composer軟件創(chuàng)建虛擬實(shí)訓(xùn)資源，借助于多媒體教學(xué)手段，引導(dǎo)學(xué)生完成教學(xué)過程。在立體化實(shí)訓(xùn)教學(xué)資源的建設(shè)中，為保證與工業(yè)現(xiàn)場的一致性，采用三維建模技術(shù)，按照實(shí)際元件的圖紙尺寸建立立體元件庫，結(jié)合實(shí)際的實(shí)驗(yàn)平臺建立元件調(diào)用和系統(tǒng)構(gòu)建平臺。三維液壓仿真設(shè)備與真實(shí)的YCS-A液壓實(shí)驗(yàn)臺的結(jié)構(gòu)及工作原理完全一樣的功能，可以仿真操作、任意拆裝、任意設(shè)置故障、排除故障，所有的設(shè)備元器件及儀器儀表能夠根據(jù)其相應(yīng)的物理屬性實(shí)時(shí)做出反應(yīng)，就跟學(xué)生操作真實(shí)實(shí)驗(yàn)設(shè)備的效果一樣，達(dá)到學(xué)生動手實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)的目的。對比現(xiàn)有課程資源主要進(jìn)行四項(xiàng)轉(zhuǎn)化：
1、二維圖片立體化，改變傳統(tǒng)教學(xué)圖片的展示，將液壓實(shí)驗(yàn)臺和氣壓實(shí)驗(yàn)臺及液壓與氣壓的所有元件通過實(shí)地測量，然后借助Solidworks軟件進(jìn)行建模，渲染，使更加形象、逼真。
2、靜態(tài)過程動態(tài)化，改變液壓和氣壓元件工作過程的靜態(tài)分析，借助Composer軟件對已建好的實(shí)驗(yàn)臺及模型進(jìn)行拆裝動畫及回路的拆裝及工作原理的動畫，通過機(jī)構(gòu)仿真和動畫技術(shù)實(shí)現(xiàn)靜態(tài)過程的動態(tài)化，完成二維到三維再到動畫的轉(zhuǎn)換。如圖1所示：
3、系統(tǒng)機(jī)構(gòu)可視化，通過Solidworks軟件剖視、透明等技術(shù)，將工作臺及所有的液壓元件的結(jié)構(gòu)及工作過程完全展示，每一個(gè)液壓元件都是透明可見，將一些簡單的液壓回路，在虛擬的實(shí)驗(yàn)臺上進(jìn)行搭建，可以交互操作。如圖2所示：
4、教學(xué)實(shí)訓(xùn)資源網(wǎng)絡(luò)化，所有的實(shí)訓(xùn)教學(xué)資源均為電子文件，借助于網(wǎng)絡(luò)平臺實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程實(shí)訓(xùn)教學(xué)和自學(xué)環(huán)節(jié)的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)平臺。
四、虛擬實(shí)訓(xùn)資源的應(yīng)用推廣
1、運(yùn)用現(xiàn)代教育技術(shù)，計(jì)算機(jī)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)等充分發(fā)揮各種媒體的優(yōu)勢，將各種相互作用、相互聯(lián)系的媒體和資源有機(jī)地整合，形成了立體化、網(wǎng)絡(luò)化、精品化教學(xué)實(shí)訓(xùn)資源庫。立體化實(shí)訓(xùn)教學(xué)資源的實(shí)施，深化了校企合作的教學(xué)模式；克服了教材形式的單一性，提高了其實(shí)用性，滿足了現(xiàn)代學(xué)習(xí)者個(gè)性、自主性和實(shí)踐性的要求。既充分發(fā)揮了教師的主導(dǎo)作用，又充分體現(xiàn)了學(xué)生的主體地位，創(chuàng)建了有利于大學(xué)生素質(zhì)教育和創(chuàng)新能力培養(yǎng)的教學(xué)模式；
2、教學(xué)實(shí)訓(xùn)資源既為教師備課提供了規(guī)范而有彈性的參考，又為教師實(shí)施教學(xué)提供了完善便于操作的技術(shù)支持。資源庫的教學(xué)素材豐富且新穎，既增加了教學(xué)的容量，充實(shí)、拓寬了教學(xué)內(nèi)容，增強(qiáng)了教學(xué)的時(shí)代感，又提供了比較完整的教學(xué)解決方案，最大限度滿足了教學(xué)要求。同時(shí)改進(jìn)了教學(xué)方法和教學(xué)手段，使教學(xué)中抽象、難以理解的內(nèi)容變的生動直觀，達(dá)到黑板授課不可比擬的效果，從而突破傳統(tǒng)的教學(xué)模式。建構(gòu)了有利于大學(xué)生素質(zhì)教育和創(chuàng)新能力培養(yǎng)的教學(xué)模式。
3、為學(xué)生提供了良好的學(xué)習(xí)平臺。為學(xué)生提供了一個(gè)具有科學(xué)性、先進(jìn)性、易操作的網(wǎng)上學(xué)習(xí)環(huán)境。增加了學(xué)生學(xué)習(xí)的信息量，有利于學(xué)生課外學(xué)習(xí)的輔導(dǎo)，使教學(xué)活動實(shí)現(xiàn)了從信息的單向（教師對學(xué)生）傳遞向雙向（師生之間）乃至更廣的范圍（生生之間、教師之間、教師與社會之間）交換傳遞的轉(zhuǎn)變，實(shí)現(xiàn)了交互教學(xué)及人機(jī)結(jié)合、師生結(jié)合、課內(nèi)外結(jié)合，大大提高了教學(xué)效率和效果。為學(xué)生的學(xué)習(xí)和發(fā)展提供多樣的教育環(huán)境和有力的學(xué)習(xí)工具，有助于啟迪學(xué)生的形象思維，提高學(xué)習(xí)效率。完善教學(xué)實(shí)訓(xùn)室的建設(shè)與管理。
五、結(jié)束語
根據(jù)高職教育的培養(yǎng)模式，全面提高學(xué)生素質(zhì)和能力。以信息技術(shù)的有效應(yīng)用為突破口，建設(shè)立體化實(shí)訓(xùn)教學(xué)虛擬實(shí)訓(xùn)資源，改造提升傳統(tǒng)教學(xué)，加快信息技術(shù)應(yīng)用。大力開發(fā)數(shù)字化專業(yè)教學(xué)資源庫，應(yīng)用現(xiàn)代教育技術(shù)，豐富教學(xué)形式、提高教學(xué)效果，促進(jìn)優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源的共享，拓展學(xué)生學(xué)習(xí)空間。拓展學(xué)習(xí)時(shí)空， 結(jié)成學(xué)習(xí)同盟， 化解學(xué)習(xí)難點(diǎn)，提高學(xué)習(xí)成效。從而推動《液壓與氣動技術(shù)》課程的改革與發(fā)展，為現(xiàn)代職業(yè)教育體系建設(shè)做出貢獻(xiàn)。
參考文獻(xiàn)
[1]虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在技能訓(xùn)練中的一些實(shí)例[J].中國教育網(wǎng)絡(luò)，2006，zl：48-49.
關(guān)鍵詞：虛擬仿真；教學(xué)資源；建設(shè)
中圖分類號：TP202 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B 文章編號：1673-8454(2012)13-0047-03
隨著科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，越來越多的新技術(shù)被應(yīng)用到輔助教學(xué)中。虛擬仿真技術(shù)就是當(dāng)今非常流行的新型教學(xué)媒體。我院自2007年建設(shè)應(yīng)用電子技術(shù)專業(yè)國家級教學(xué)資源庫時(shí)，便開始研究虛擬仿真資源在教學(xué)中的應(yīng)用，通過幾年的建設(shè)建成了“虛擬電子產(chǎn)品生產(chǎn)車間”， 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)實(shí)現(xiàn)對真實(shí)電子產(chǎn)品工廠生產(chǎn)過程的模擬重現(xiàn)，讓學(xué)生不需到工廠就可在3D虛擬工廠體驗(yàn)到電子產(chǎn)品生產(chǎn)的元件預(yù)處理、元件插裝、波峰焊等工序?qū)?yīng)的工藝、技術(shù)及安全生產(chǎn)流程。學(xué)生可以任意漫游三維虛擬車間，體驗(yàn)并操作波峰焊接機(jī)等各種設(shè)備、學(xué)習(xí)（或熟悉）各種工藝的操作技巧等。還建設(shè)了“單片機(jī)技術(shù)應(yīng)用”整套仿真項(xiàng)目學(xué)習(xí)包，按照從簡單到復(fù)雜的順序，系統(tǒng)性地設(shè)計(jì)了“LED電子顯示屏項(xiàng)目錄像和仿真”等5個(gè)項(xiàng)目的系統(tǒng)仿真，在虛擬仿真教學(xué)資源開發(fā)與利用及如何與原教學(xué)資源平臺銜接方面，探索出一條發(fā)展之路。
一、虛擬資源及教學(xué)資源平臺建設(shè)綜述
學(xué)院重視教學(xué)資源建設(shè)，在2006年至2009年國家示范性高職院校建設(shè)及后示范建設(shè)期間先后建設(shè)精品專業(yè)資源庫16個(gè)，其中國家精品專業(yè)1個(gè)，國家教改試點(diǎn)專業(yè)2個(gè)，湖南省精品專業(yè)7個(gè)，湖南省教改試點(diǎn)專業(yè)6個(gè)；建設(shè)精品課程資源庫28門，其中國家精品課程12門，省級精品課程16門；2007年開始牽頭“應(yīng)用電子技術(shù)”國家教學(xué)資源庫建設(shè)，2010年獲教育部正式立項(xiàng)，從專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)庫、課程資源庫、培訓(xùn)資源庫、素材資源庫、職業(yè)信息庫、標(biāo)志性資源庫六大方面進(jìn)行建設(shè)，目前建設(shè)工作已基本完成，資源庫參加2011年6月教育部在天津舉行示范4周年暨資源庫展示，獲得在場專家和社會各屆的一致好評，而學(xué)院也初步建成以1個(gè)國家級教學(xué)資源庫為核心，包括軌道交通專業(yè)群、電子信息技術(shù)專業(yè)群、軟件技術(shù)專業(yè)群等3個(gè)院級教學(xué)資源庫的資源庫群。
配合應(yīng)用電子國家級教學(xué)資源庫的建設(shè)，學(xué)院于2010年成功申報(bào)了“應(yīng)用電子技術(shù)專業(yè)教學(xué)仿真實(shí)訓(xùn)軟件系統(tǒng)”、“電氣自動化技術(shù)教學(xué)仿真軟件開發(fā)”、“模具拆裝與設(shè)計(jì)虛擬實(shí)訓(xùn)室軟件的開發(fā)”3項(xiàng)湖南省教育廳立項(xiàng)的虛擬仿真實(shí)訓(xùn)軟件的開發(fā)項(xiàng)目。軟件開發(fā)完成后，與原有的仿真實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)無縫結(jié)合，初步形成了從虛擬到真實(shí)的實(shí)訓(xùn)教學(xué)特色，有力地促進(jìn)了學(xué)生實(shí)際操作能力和實(shí)踐能力的提高。“應(yīng)用電子技術(shù)專業(yè)教學(xué)仿真實(shí)訓(xùn)軟件系統(tǒng)”在示范建設(shè)四周年進(jìn)行了專題展示，得到教育部領(lǐng)導(dǎo)的認(rèn)可。所有軟件在世界大學(xué)城進(jìn)行了專題展示，得到省內(nèi)外各兄弟院校的高度評價(jià)。
學(xué)院在以虛擬資源為抓手，推動學(xué)院教學(xué)資源庫平臺建設(shè)的過程中積累了很多可貴的經(jīng)驗(yàn)，也促使學(xué)院虛擬仿真資源得到更長遠(yuǎn)的發(fā)展。
二、以虛擬仿真資源建設(shè)為抓手，帶動學(xué)院教育教學(xué)改革進(jìn)行
1.創(chuàng)新基于虛擬仿真資源的“多向”教學(xué)模式
職業(yè)院校很多操作性強(qiáng)的教學(xué)不能由傳統(tǒng)理論教學(xué)實(shí)現(xiàn)，并且由于各種成本、安全、操作資質(zhì)等條件的限制難于在真實(shí)的設(shè)備、真實(shí)的環(huán)境中進(jìn)行實(shí)踐教學(xué)，借助于虛擬軟件的教學(xué)打破了傳統(tǒng)的封閉教學(xué)模式，改善了教學(xué)模式的結(jié)構(gòu)和層次，應(yīng)用虛擬軟件組織教學(xué)時(shí)更加注重師與生、生與生、師生與資源等之間的“多向”交互協(xié)同，并依據(jù)學(xué)習(xí)者個(gè)人的學(xué)習(xí)習(xí)慣和特點(diǎn)，憑借現(xiàn)代信息技術(shù)的優(yōu)勢，生成相應(yīng)的學(xué)習(xí)模式。學(xué)習(xí)者在學(xué)習(xí)過程中通過RPG、游戲等方式充分使用資源，學(xué)習(xí)興趣與效率得以提高。基于虛擬軟件的教學(xué)有助于啟發(fā)學(xué)生思維，培養(yǎng)學(xué)生參與構(gòu)建真實(shí)世界的能力和創(chuàng)新意識，更有利于在虛擬軟件情景學(xué)習(xí)中鍛煉學(xué)生的職業(yè)素質(zhì)。
2.推動基于虛擬仿真資源為載體的課程改革
虛擬仿真實(shí)訓(xùn)教學(xué)軟件，信息海量、內(nèi)容新穎，再現(xiàn)了崗位、再現(xiàn)了現(xiàn)場、再現(xiàn)了崗位作業(yè)過程。鮮活的現(xiàn)場內(nèi)容，逼真的現(xiàn)場環(huán)境，為職業(yè)教育課程改革提供了重要的支撐。目前，我院以職業(yè)能力為主線、以職業(yè)活動課程為主體，理論與實(shí)踐相融合、教學(xué)內(nèi)容與崗位需求相適應(yīng)的注重綜合素質(zhì)培養(yǎng)的、信息化教學(xué)資源支撐的課程體系正在形成。信息化環(huán)境下反映當(dāng)前科學(xué)技術(shù)先進(jìn)水平和職業(yè)崗位資格要求，有利于學(xué)生就業(yè)、創(chuàng)業(yè)和未來職業(yè)生涯發(fā)展的課程資源和校本課程、校本教材的開發(fā)正在全面推進(jìn)。信息化環(huán)境下的多種教材形態(tài)，因其內(nèi)容海量、更新速度快、呈現(xiàn)形式豐富、沖擊力強(qiáng)大，適應(yīng)了職業(yè)教育職業(yè)、崗位、專業(yè)和設(shè)施設(shè)備及工藝方案、操作標(biāo)準(zhǔn)變化快的特殊需求，全面推動了職業(yè)教育課程改革。
3.以虛擬仿真教學(xué)系統(tǒng)為牽動，創(chuàng)新實(shí)訓(xùn)基地建設(shè)
科學(xué)合理的校內(nèi)實(shí)訓(xùn)基地建設(shè)方案，應(yīng)該是虛實(shí)結(jié)合、虛擬仿真與實(shí)際操作有效融合的建設(shè)方案，無論哪一種“能力形態(tài)的獲得”，實(shí)操實(shí)訓(xùn)的現(xiàn)實(shí)作用都是不可替代的。虛實(shí)結(jié)合不僅解決了實(shí)操實(shí)訓(xùn)進(jìn)不去、看不見、難再現(xiàn)、多污染、高消耗、不安全、設(shè)施設(shè)備不足、實(shí)訓(xùn)指導(dǎo)教師不足等眾多難題，而且將趣味性、現(xiàn)場氛圍、個(gè)性化導(dǎo)訓(xùn)、智能化考核、分層次實(shí)訓(xùn)等先進(jìn)的教育思想融入其中，創(chuàng)造出智能化、信息化、現(xiàn)代化的實(shí)訓(xùn)環(huán)境。只有虛實(shí)結(jié)合、融入信息化要素的實(shí)訓(xùn)基地建設(shè)方案，才能實(shí)現(xiàn)智能化實(shí)訓(xùn)教學(xué)目的，才會符合職業(yè)教育教學(xué)技能獲得規(guī)律，才能使學(xué)生提早了解工廠、了解崗位、了解自己畢業(yè)后的工作環(huán)境，才會給我們帶來巨大的經(jīng)濟(jì)效益、社會效益及質(zhì)量效益。
關(guān)鍵詞：虛擬仿真技術(shù)；高職院校；化工實(shí)訓(xùn)教學(xué)；應(yīng)用
化工行業(yè)是國家產(chǎn)業(yè)體系的重要組成部分，是國民經(jīng)濟(jì)中的支柱產(chǎn)業(yè)之一。而在化工生產(chǎn)過程中，往往會使用到易燃易爆等危化品，若操作不當(dāng)，將會造成嚴(yán)重的安全生產(chǎn)事故，既威脅生產(chǎn)工人的生命安全，又會給化工企業(yè)帶來不可估量的經(jīng)濟(jì)損失。因此，化工生產(chǎn)高度重視從業(yè)者的實(shí)踐操作能力和問題解決能力，這無形中提高了高職院校化工實(shí)訓(xùn)教學(xué)要求。而對于高職院校來說，在化工實(shí)訓(xùn)教學(xué)中，若組織高職學(xué)生進(jìn)行工廠實(shí)踐培訓(xùn)，不僅要投入大量資金，還無法保證學(xué)生的安全，使得化工實(shí)訓(xùn)教學(xué)缺乏效果，不利于高職院校化工人才培養(yǎng)質(zhì)量的提升。而虛擬仿真技術(shù)的出現(xiàn)與應(yīng)用，為化工實(shí)訓(xùn)教學(xué)的優(yōu)化提供了技術(shù)保障，既解決了化工實(shí)訓(xùn)中安全問題，又可以降低化工實(shí)訓(xùn)成本，從而有利于高效開展化工實(shí)訓(xùn)教學(xué)工作，進(jìn)而有利于培養(yǎng)高素質(zhì)化工人才。鑒于此，本文圍繞“高職院校化工實(shí)訓(xùn)教學(xué)中虛擬仿真技術(shù)的應(yīng)用”展開研究具備顯著意義和實(shí)踐價(jià)值。
1高職院校化工實(shí)訓(xùn)教學(xué)中虛擬仿真技術(shù)的應(yīng)用價(jià)值
在虛擬仿真技術(shù)應(yīng)用支持下，在高職院校化工實(shí)訓(xùn)教學(xué)中，化工教師可以模擬真實(shí)的化工廠生產(chǎn)系統(tǒng)，這種模擬手段相比其他培訓(xùn)方式，對實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)不夠豐富的學(xué)生來說，是一種安全的實(shí)踐培訓(xùn)手段。在極短的時(shí)間內(nèi)，化工專業(yè)學(xué)生就可以將學(xué)習(xí)積累的化工專業(yè)理論知識應(yīng)用在實(shí)踐中，而在傳統(tǒng)實(shí)訓(xùn)教學(xué)模式中，需要較長的一段時(shí)間才能實(shí)現(xiàn)。對于高職院校化工專業(yè)來說，化工實(shí)訓(xùn)課是一門基礎(chǔ)性課程，旨在培養(yǎng)高職學(xué)生化工專業(yè)技能實(shí)踐能力，幫助高職學(xué)生盡早熟悉化工生產(chǎn)流程，有效培養(yǎng)高職學(xué)生問題分析能力、問題解決能力，為化工專業(yè)學(xué)生適應(yīng)未來化工生產(chǎn)需求提供保障[1]。化工實(shí)訓(xùn)課作為化工專業(yè)的實(shí)訓(xùn)課程，虛擬仿真強(qiáng)調(diào)理實(shí)一體化，在實(shí)訓(xùn)過程中，學(xué)生在虛擬場景中完成化工理論和實(shí)踐操作要點(diǎn)的測驗(yàn)，既可以讓高職學(xué)生學(xué)會如何操作化工機(jī)械，又可以幫助學(xué)生學(xué)會如何解決生產(chǎn)實(shí)際問題，為高職學(xué)生適應(yīng)未來化工生產(chǎn)需求夯實(shí)基礎(chǔ)。在化工實(shí)訓(xùn)過程中，高職學(xué)生極可能遇到今后工作中的具體問題，并學(xué)會如何高效解決這些實(shí)際問題，便于高職學(xué)生積累一定的生產(chǎn)工作經(jīng)驗(yàn)，進(jìn)而有利于高職學(xué)生在今后的工作中高效解決一系列化工生產(chǎn)問題。除此之外，虛擬仿真實(shí)訓(xùn)融合了工藝和工廠運(yùn)行知識，高職學(xué)生既可以詳細(xì)地了解整個(gè)化工生產(chǎn)過程，又可以深入了解各類化工生產(chǎn)設(shè)備的結(jié)構(gòu)及工作原理[2]。例如：在虛擬仿真技術(shù)支持下，可將各類反應(yīng)器、蒸餾塔等結(jié)構(gòu)動態(tài)演示出來，這樣學(xué)生就可以清晰地了解這些設(shè)備的結(jié)構(gòu)，從而有利于提高化工生產(chǎn)的安全系數(shù)，且有利于降低化工設(shè)備運(yùn)行成本。
2高職院校化工實(shí)訓(xùn)教學(xué)現(xiàn)狀及影響因素
2.1化工實(shí)訓(xùn)教學(xué)現(xiàn)狀
1）教師的化工實(shí)訓(xùn)教學(xué)經(jīng)驗(yàn)。基于化工實(shí)訓(xùn)教學(xué)現(xiàn)狀來說，高職化工教師嚴(yán)重缺乏實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，其中，大部分教師雖有豐富的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，但是嚴(yán)重缺乏工廠實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，這使得化工教師在化工實(shí)訓(xùn)教學(xué)期間，只能對學(xué)生進(jìn)行理論的指導(dǎo)，無法向?qū)W生展現(xiàn)真實(shí)的學(xué)習(xí)過程[3]。另外，實(shí)訓(xùn)教學(xué)中的培訓(xùn)師除了高校化工專業(yè)教師外，還包括企業(yè)的工程技術(shù)人員，這些人雖有著豐富的化工生產(chǎn)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，但是相對缺乏理論知識和教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，無法將生產(chǎn)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)有效地傳遞給高職學(xué)生，進(jìn)而也會影響化工實(shí)訓(xùn)教學(xué)效果。2）實(shí)訓(xùn)教學(xué)模式。當(dāng)前大部分高職院校化工實(shí)訓(xùn)課程仍然以課本理論知識講解為主，且講解方法也較為單一，主要以教師的示范，學(xué)生既定程序的模擬機(jī)械操作為主，導(dǎo)致實(shí)訓(xùn)與化工生產(chǎn)實(shí)際相脫節(jié)，進(jìn)而使得實(shí)訓(xùn)缺乏成效，不利于提高學(xué)生化工生產(chǎn)實(shí)踐能力[4]。3）實(shí)訓(xùn)教學(xué)成果。高職院校由于資源有限，在實(shí)訓(xùn)教學(xué)中只能展開一些簡單的實(shí)訓(xùn)活動，對化工生產(chǎn)實(shí)踐缺乏指導(dǎo)性和實(shí)用性。針對這種情況，部分高職院校采購了一定量的實(shí)用設(shè)備，但是由于師資因素影響，也無法將這些實(shí)用設(shè)備投入學(xué)生的實(shí)訓(xùn)，進(jìn)而制約化工實(shí)訓(xùn)效果的提升。
2.2化工實(shí)訓(xùn)教學(xué)的影響因素
高職院校化工實(shí)訓(xùn)教學(xué)目的在于讓高職學(xué)生在校學(xué)習(xí)期間，提早接觸化工生產(chǎn)車間，了解化工生產(chǎn)工藝和生產(chǎn)流程，并對不同類型的生產(chǎn)過程進(jìn)行分類討論和交流，以期逐步提升高職學(xué)生處理問題、分析問題及解決問題的能力，進(jìn)而為學(xué)生適應(yīng)化工生產(chǎn)需求夯實(shí)基礎(chǔ)，以便更好地服務(wù)于社會[5]。但是高職院校化工實(shí)訓(xùn)教學(xué)，在實(shí)踐中仍然受到諸多因素的制約，不利于實(shí)訓(xùn)教學(xué)效果的提升。關(guān)于化工實(shí)訓(xùn)教學(xué)的影響因素，總結(jié)包括以下幾點(diǎn)：1）高職化工人才培養(yǎng)方案往往要求企業(yè)同時(shí)完成數(shù)十人，甚至是數(shù)百人的全程實(shí)訓(xùn)，這是當(dāng)前大部分企業(yè)難以實(shí)現(xiàn)。2）基于高職學(xué)生實(shí)訓(xùn)安全角度考慮，企業(yè)往往會嚴(yán)格限制學(xué)生的實(shí)習(xí)時(shí)間和范圍，甚至要求學(xué)生在實(shí)訓(xùn)期間只參考教材，不得觸摸具有危險(xiǎn)性的設(shè)備和化學(xué)藥劑等，導(dǎo)致高職學(xué)生在實(shí)訓(xùn)中處處受限而無法全程參與進(jìn)來，進(jìn)而使得化工實(shí)訓(xùn)流于形式，不利于實(shí)訓(xùn)效果的提高[6]。總之，上述問題的存在，使高職學(xué)生無法實(shí)現(xiàn)化工實(shí)訓(xùn)課程目標(biāo)，導(dǎo)致學(xué)生化工生產(chǎn)實(shí)踐能力嚴(yán)重不足。在當(dāng)前信息技術(shù)不斷深入發(fā)展的背景下，虛擬仿真技術(shù)的發(fā)展日漸成熟，被應(yīng)用在化工實(shí)訓(xùn)中，可以有效解決傳統(tǒng)實(shí)訓(xùn)模式中的各類問題，從而有利于促進(jìn)高職學(xué)生化工實(shí)踐能力的提升。
3虛擬仿真技術(shù)在高職院校化工實(shí)訓(xùn)教學(xué)中的具體應(yīng)用
虛擬仿真實(shí)訓(xùn)應(yīng)遵循培養(yǎng)實(shí)用性人才的原則，結(jié)合當(dāng)前化工行業(yè)對化工專業(yè)人才的實(shí)際需求，有機(jī)融合理論教育、實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)、虛擬實(shí)踐等，以促進(jìn)化工實(shí)訓(xùn)教學(xué)效果，為培養(yǎng)化工專業(yè)復(fù)合型人才提供保障。
3.1實(shí)訓(xùn)前完善知識結(jié)構(gòu)體系
在高職學(xué)生虛擬仿真實(shí)訓(xùn)之前，化工教師應(yīng)預(yù)留一定的時(shí)間，讓學(xué)生進(jìn)一步完善知識結(jié)構(gòu)體系，主要是供學(xué)生熟悉生產(chǎn)過程的特點(diǎn)、生產(chǎn)流程和生產(chǎn)工藝，了解相關(guān)設(shè)備的信息，如結(jié)構(gòu)、工作原理等，以便學(xué)生對化工實(shí)訓(xùn)具有一個(gè)大致的了解，為后續(xù)參與實(shí)訓(xùn)提供支持。在實(shí)訓(xùn)之前知識結(jié)構(gòu)體系完善過程中，高職學(xué)生可以進(jìn)入平臺，閱讀圖文和觀看視頻介紹等，學(xué)習(xí)化工生產(chǎn)工藝、設(shè)備操作和工藝流程等化工生產(chǎn)知識。在此基礎(chǔ)上，高職學(xué)生需要根據(jù)實(shí)訓(xùn)要求，明確自己實(shí)訓(xùn)過程中的問題，并寫出實(shí)訓(xùn)報(bào)告，通過模擬實(shí)際訓(xùn)練獲得問題的答案，以達(dá)到實(shí)訓(xùn)目的。
3.2化工實(shí)訓(xùn)教學(xué)過程
虛擬仿真實(shí)訓(xùn)具有在線原因選擇、信息、互動交流、成果展示等功能，對于高職學(xué)生來說，基于在線選擇功能，可以利用電腦、手機(jī)等智能移動設(shè)備遠(yuǎn)程連接虛擬仿真實(shí)訓(xùn)平臺，并進(jìn)入到實(shí)訓(xùn)平臺展開后續(xù)實(shí)訓(xùn)操作。在虛擬仿真實(shí)訓(xùn)中，學(xué)生可以在三維模擬仿真工廠中工作，并根據(jù)實(shí)訓(xùn)要求來選擇合適的虛擬實(shí)驗(yàn)。在模擬工廠中以角色扮演形式與平臺中已經(jīng)設(shè)置好的管理人員進(jìn)行有效互動，學(xué)習(xí)化工生產(chǎn)安全知識和技能，化工設(shè)備結(jié)構(gòu)、化工設(shè)備工作原理等重要知識點(diǎn)。在虛擬仿真實(shí)訓(xùn)過程中，管理人員可以結(jié)合學(xué)生實(shí)訓(xùn)課程目標(biāo)，設(shè)置大量的實(shí)訓(xùn)任務(wù)，并按照由易入難的順序排列任務(wù)，這樣一來，高職學(xué)生在執(zhí)行任務(wù)時(shí)，完成一個(gè)個(gè)知識點(diǎn)的學(xué)習(xí)，并可以從中獲得一定的自信心，從而有利于提高學(xué)生的主動性和積極性。不僅如此，高職學(xué)生通過完成所有的任務(wù)，就可以掌握各項(xiàng)實(shí)訓(xùn)知識和技能，并在此過程中，輔以仿真軟件可以全面了解化工生產(chǎn)過程、原理、方法等，有利于提升學(xué)生化工生產(chǎn)的實(shí)踐能力。
3.3實(shí)訓(xùn)教學(xué)評價(jià)過程
學(xué)生完成各種虛擬仿真實(shí)訓(xùn)操作之后，虛擬仿真軟件可以同步完成數(shù)據(jù)收集、整理和分析等工作，并將高職學(xué)生模擬實(shí)訓(xùn)操作實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)以實(shí)訓(xùn)報(bào)告方式在線生成出來。在此基礎(chǔ)上，虛擬實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)將對高職學(xué)生的實(shí)訓(xùn)成果進(jìn)行量化評價(jià)，并給予相應(yīng)的考核等級。這樣一來，不僅實(shí)現(xiàn)了量化考核高職學(xué)生化工實(shí)訓(xùn)效果的目的，還可以明確高職學(xué)生在實(shí)訓(xùn)中的不足，從而有利于化工教師調(diào)整實(shí)訓(xùn)方案，有針對性地組織高職學(xué)生進(jìn)行實(shí)訓(xùn)，進(jìn)而有利于促進(jìn)高職學(xué)生化工實(shí)踐能力和知識水平的全面提升。
4結(jié)束語
傳統(tǒng)模式下的高職院校化工實(shí)訓(xùn)教學(xué)，仍然存在眾多難題，不利于化工實(shí)訓(xùn)教學(xué)質(zhì)量的提高，進(jìn)而對高職化工專業(yè)人才培養(yǎng)質(zhì)量產(chǎn)生了直接性影響。因此，在新時(shí)期背景下，高職院校化工專業(yè)應(yīng)以適應(yīng)化工技術(shù)發(fā)展需求為出發(fā)點(diǎn)，注重化工專業(yè)學(xué)生實(shí)踐能力的提升，為提升高職學(xué)生就業(yè)和職業(yè)競爭力夯實(shí)基礎(chǔ)。這要求高職院校在化工實(shí)訓(xùn)教學(xué)中，明確當(dāng)前高職院校化工實(shí)訓(xùn)教學(xué)難點(diǎn)和問題，注重教學(xué)方法的創(chuàng)新。而通過本文分析可知，虛擬仿真技術(shù)的出現(xiàn)和應(yīng)用，為化工實(shí)訓(xùn)教學(xué)提供了一條安全且高效的路徑，既可以彌補(bǔ)傳統(tǒng)化工實(shí)訓(xùn)教學(xué)缺陷，又可以讓學(xué)生更安全地完成各項(xiàng)化工實(shí)訓(xùn)任務(wù)，從而有利于提升化工實(shí)訓(xùn)教學(xué)質(zhì)量，進(jìn)而提升化工專業(yè)學(xué)生的實(shí)踐能力。因此，作為高職院校的化工教師，應(yīng)加強(qiáng)先進(jìn)技術(shù)和理論的學(xué)習(xí)，將虛擬仿真技術(shù)與化工實(shí)訓(xùn)教學(xué)結(jié)合起來，鍛煉高職學(xué)生的化工實(shí)踐能力。
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關(guān)鍵詞：虛擬機(jī)；VMWare；Cisco PacketTracer；網(wǎng)絡(luò)實(shí)訓(xùn)；實(shí)踐教學(xué)
中圖分類號：TP393文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1009-3044(2011)25-6120-02
計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)專業(yè)的許多課程都要求學(xué)生有較強(qiáng)的工程實(shí)踐能力。然而實(shí)訓(xùn)過程還存在如學(xué)生人數(shù)多設(shè)備不足、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目多實(shí)踐時(shí)間少、技術(shù)更新快、設(shè)備維護(hù)復(fù)雜等問題。利用虛擬機(jī)和仿真軟件代替了價(jià)格昂貴的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和操作系統(tǒng)，構(gòu)建虛擬實(shí)訓(xùn)環(huán)境，一方面減輕了學(xué)校對網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室的投入，另一方面虛擬機(jī)和仿真軟件以其特有的不受時(shí)間、場所、資源的限制等的優(yōu)點(diǎn)為網(wǎng)絡(luò)專業(yè)教學(xué)創(chuàng)設(shè)了良好的平臺，極大地激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高教學(xué)質(zhì)量。
1 虛擬機(jī)Vmware和仿真軟件PacketTracer簡介
1.1 虛擬機(jī)VMware的概述
VMWare虛擬機(jī)是VMWare公司開發(fā)的專業(yè)虛擬機(jī)軟件，它可以將真實(shí)計(jì)算機(jī)的物理硬件設(shè)備完全映射為虛擬的計(jì)算機(jī)設(shè)備，在硬件仿真度及穩(wěn)定性方面做得非常出色。VMWare虛擬機(jī)提供了獨(dú)特的還原點(diǎn)功能，可以在任何時(shí)候迅速恢復(fù)運(yùn)行狀態(tài)。VMWare Tools組件，可以在虛擬機(jī)與真實(shí)的計(jì)算機(jī)之間實(shí)現(xiàn)鼠標(biāo)箭頭的切換、文件的拖拽及復(fù)制粘貼等，操作非常方便。在虛擬機(jī)環(huán)境下，多個(gè)操作系統(tǒng)可以同時(shí)運(yùn)行，并可以在多個(gè)操作系統(tǒng)之間來回切換，而不需要重新啟動計(jì)算機(jī)，而且可以將虛擬出來若干臺“計(jì)算機(jī)”聯(lián)成一個(gè)網(wǎng)絡(luò)。用虛擬機(jī)可以完成多項(xiàng)單機(jī)、網(wǎng)絡(luò)和不具備真實(shí)實(shí)驗(yàn)條件、環(huán)境的實(shí)驗(yàn)，這為網(wǎng)絡(luò)課程教學(xué)和實(shí)踐提供了快捷有效的途徑。
Packet Tracer是Cisco公司開發(fā)的網(wǎng)絡(luò)仿真工具軟件，是一個(gè)為網(wǎng)絡(luò)學(xué)員設(shè)計(jì)的用于設(shè)計(jì)、配置和解決復(fù)雜問題的學(xué)習(xí)平臺，可以逼真的模擬出路由器、交換機(jī)的配置環(huán)境，便于學(xué)習(xí)各種復(fù)雜拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)下網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的配置，支持學(xué)生和教師建立仿真、虛擬和活動網(wǎng)絡(luò)模型，是一款非常優(yōu)秀的軟件。
1.2 虛擬機(jī)和網(wǎng)絡(luò)仿真軟件的優(yōu)勢
由于虛擬機(jī)和網(wǎng)絡(luò)仿真軟件具有功能強(qiáng)、使用方便、應(yīng)用靈活等特點(diǎn)，在改善網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)環(huán)境，提高網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量中占有很大的優(yōu)勢。
1) 節(jié)省成本，提高設(shè)備利用率。虛擬機(jī)可以在一臺主機(jī)上安裝多種操作系統(tǒng)，完成了多臺計(jì)算機(jī)的功能，Packet Trace不僅設(shè)備豐富還有樓宇和機(jī)柜布局的物理工作區(qū)視圖。因此每位學(xué)生都可以在一臺物理計(jì)算機(jī)上獨(dú)立完成實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目，克服了實(shí)訓(xùn)設(shè)備不足的困難。
2) 可以完成真實(shí)環(huán)境難以實(shí)現(xiàn)的實(shí)訓(xùn)過程。使用虛擬機(jī)軟件可以進(jìn)行一些如操作系統(tǒng)安裝、磁盤分區(qū)、格式化、服務(wù)器集群等在物理主機(jī)上實(shí)施困難的實(shí)驗(yàn)。
3) 減少了網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建的難度，提高了學(xué)習(xí)效率。用虛擬機(jī)軟件或仿真軟件可以隨意的構(gòu)建出不同結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，并且省去了制作網(wǎng)線、連接設(shè)備等環(huán)節(jié)，為網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)提供了便利，也提高了學(xué)習(xí)效率。
4) 解決實(shí)訓(xùn)時(shí)長不足的困難。通常有的學(xué)生的網(wǎng)絡(luò)實(shí)訓(xùn)內(nèi)容不一定能在規(guī)定的時(shí)間段內(nèi)完成。使用虛擬機(jī)軟件的快照功能和仿真軟件的文件保存功能可以使實(shí)訓(xùn)內(nèi)容不受時(shí)間的限制。
2 虛擬機(jī)和仿真軟件在構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)實(shí)訓(xùn)環(huán)境中的應(yīng)用
2.1 Vmware在構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)及服務(wù)器的應(yīng)用
2.1.1 基于網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)
網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)中為了保證實(shí)驗(yàn)室設(shè)備的安全，很多實(shí)訓(xùn)內(nèi)容不可能讓學(xué)生在物理主機(jī)上進(jìn)行。而利用VMware創(chuàng)建一個(gè)完全可操作的虛擬機(jī)就可以徹底解決這些問題。
1）活動目錄實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目。實(shí)訓(xùn)時(shí)在 Vmware中可新建分組，并采用鏈接克隆的方式添加Windows Server 2003 和 Windows XP兩臺虛擬機(jī)，然后利用局域網(wǎng)組網(wǎng)功能搭建一個(gè)域網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行實(shí)訓(xùn)。2）磁盤管理實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目。在虛擬機(jī)上添加三塊虛擬硬盤按要求完成實(shí)驗(yàn)，避免了分區(qū)格式化給系統(tǒng)帶來的影響。3）服務(wù)器配置實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目。采用鏈接克隆的方式添加Windows或Linux虛擬機(jī)，然后利用快照功能分別創(chuàng)建各類應(yīng)用服務(wù)器，并進(jìn)行配置管理。4）Windows群集類實(shí)驗(yàn)，真實(shí)實(shí)驗(yàn)環(huán)境大約需要十萬元以上的投資而通過虛擬機(jī)可以很好解決這個(gè)問題。
2.1.2 基于網(wǎng)絡(luò)組建的實(shí)驗(yàn)
利用VMware可以在一臺物理主機(jī)上創(chuàng)建出Windows Server、Windows XP或Linux等不同操作系統(tǒng)，使用橋接技術(shù)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)互接，加上物理計(jì)算機(jī)也可以作為客戶機(jī)進(jìn)行通信，如此一臺物理計(jì)算機(jī)就可以組建一個(gè)虛擬網(wǎng)絡(luò)，每位學(xué)生可以在一臺物理計(jì)算機(jī)上對各臺主機(jī)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)配置，而且還可以劃分子網(wǎng)，獨(dú)立完成實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目。
2.1.3 Vmware在構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)安全中的應(yīng)用
網(wǎng)絡(luò)安全很多實(shí)驗(yàn)都是基于網(wǎng)絡(luò)攻防的技術(shù)，具有破壞性和危險(xiǎn)性。而在VMware構(gòu)建的虛擬網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中，學(xué)生不僅可以進(jìn)行口令和身份驗(yàn)證還可以大膽的嘗試漏洞攻擊、木馬、拒絕服務(wù)攻擊等實(shí)驗(yàn)，不用擔(dān)心會破壞物理主機(jī)。即使實(shí)訓(xùn)過程中系統(tǒng)中病毒，崩潰了，也可以恢復(fù)快照到未感染病毒狀態(tài)，然后重新進(jìn)行實(shí)訓(xùn)即可。這種用虛擬機(jī)技術(shù)“試毒”的策略很完美地解決了計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)安全教學(xué)中的難題。
2.2 利用Packet Tracer模擬網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的實(shí)驗(yàn)
雖然現(xiàn)在大多學(xué)校構(gòu)建了網(wǎng)絡(luò)實(shí)訓(xùn)室，構(gòu)置了相關(guān)路由器、交換機(jī)等的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，但在實(shí)際教學(xué)中發(fā)現(xiàn)之些設(shè)備遠(yuǎn)不夠用，面且設(shè)備的功能有限，利用Packet Tracer 讓學(xué)生先在虛擬平臺上先進(jìn)行各種訓(xùn)練，然后進(jìn)入實(shí)際設(shè)備的操作，既能進(jìn)行全面的網(wǎng)絡(luò)組建的訓(xùn)練，又能應(yīng)用實(shí)際的設(shè)備進(jìn)認(rèn)知和實(shí)踐，有良好的教學(xué)效果。
2.2.1 交換機(jī)、路由器的配置
利用Packet Tracer可以構(gòu)建各種拓?fù)涞木W(wǎng)絡(luò)，模擬各種路由器、交換機(jī)，進(jìn)行各種配置試驗(yàn)和分析。可以完成多路由實(shí)驗(yàn)，多交換實(shí)驗(yàn)，無線網(wǎng)路實(shí)驗(yàn)等各種基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)。同時(shí)系統(tǒng)自帶了許多典型的任務(wù)和網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋵?shí)例，有利于學(xué)生在深度和廣度上對知識進(jìn)一步拓展。
2.2.2 構(gòu)建企業(yè)網(wǎng)絡(luò)
企業(yè)網(wǎng)絡(luò)是一個(gè)擁有多摟宇，多建筑共享的結(jié)構(gòu)模式，在實(shí)際設(shè)備訓(xùn)練中很難進(jìn)行實(shí)戰(zhàn)訓(xùn)練。Packet Tracer不僅設(shè)備豐富包含交換機(jī)、路由器、服務(wù)器、無線設(shè)備等還擁有體現(xiàn)樓宇和機(jī)柜布局的物理工作區(qū)視圖。通過Packet Tracer企業(yè)網(wǎng)組建實(shí)訓(xùn)任務(wù)，學(xué)生不僅在邏輯了解了網(wǎng)絡(luò)的組建過程，同時(shí)也了解了物理上各樓宇之間的設(shè)置方法，在實(shí)施過程中，城市、樓宇、配線間、設(shè)備都具有實(shí)際的外觀的仿真效果形象，提高了學(xué)習(xí)興趣。
3 結(jié)束語
通過虛擬機(jī)軟件和仿真設(shè)備建立虛擬化的實(shí)訓(xùn)環(huán)境模擬真實(shí)的環(huán)境，可以克服上課資源和設(shè)備不足的困難，充分發(fā)揮現(xiàn)有教學(xué)設(shè)備功能，又可以解決實(shí)訓(xùn)時(shí)長不足，完成真實(shí)環(huán)境難以實(shí)現(xiàn)的實(shí)訓(xùn)任務(wù)，保證了網(wǎng)絡(luò)教學(xué)和實(shí)訓(xùn)的順利進(jìn)行，在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程教學(xué)中發(fā)揮了巨大作用，提高教學(xué)效果，節(jié)約設(shè)備投入，具有推廣價(jià)值。
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[關(guān)鍵詞]仿真技術(shù) 電力類專業(yè) 實(shí)訓(xùn)教學(xué) 教學(xué)資源
高職電力類專業(yè)肩負(fù)著為電力系統(tǒng)培養(yǎng)高端技能型專門人才的重任。由于電力系統(tǒng)的發(fā)、輸、變、配、用等關(guān)鍵環(huán)節(jié)的生產(chǎn)設(shè)備具有高電壓、大容量、自動化程度高、連續(xù)運(yùn)行、價(jià)格昂貴等特點(diǎn)，為了保證電力生產(chǎn)的連續(xù)性、安全性、可靠性，生產(chǎn)現(xiàn)場很難安排電力類專業(yè)學(xué)生的實(shí)訓(xùn)教學(xué)，而在校內(nèi)建設(shè)發(fā)電廠或電網(wǎng)，投資巨大也不現(xiàn)實(shí)。近年來，隨著仿真技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、多媒體教學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，電力類高職院校結(jié)合電力生產(chǎn)、建設(shè)和發(fā)展情況，積極組織開發(fā)仿真實(shí)訓(xùn)教學(xué)項(xiàng)目，自編教材，培養(yǎng)師資，開展仿真實(shí)訓(xùn)教學(xué)，為電力系統(tǒng)培養(yǎng)了大批高端技能型專門人才。
一、仿真技術(shù)在高職電力類專業(yè)實(shí)訓(xùn)教學(xué)中應(yīng)用的現(xiàn)狀及存在問題
1.應(yīng)用范圍較小
根據(jù)全國13所電力類高職高專院校開展仿真實(shí)訓(xùn)教學(xué)項(xiàng)目的調(diào)查情況來看，仿真技術(shù)主要應(yīng)用在變電站、火電機(jī)組仿真實(shí)訓(xùn)教學(xué)，僅有部分院校開展了繼電保護(hù)仿真、單元機(jī)組集控運(yùn)行仿真、熱力過程自動化仿真和電子技術(shù)仿真實(shí)訓(xùn)教學(xué)。由此可見，仿真技術(shù)在高職電力類專業(yè)實(shí)訓(xùn)教學(xué)中的應(yīng)用范圍較小，尚未普及。
2.教學(xué)模式單一
目前，大部分院校的仿真實(shí)訓(xùn)均采用理實(shí)一體教學(xué)方式，教學(xué)模式單一。一般來說，教學(xué)模式是根據(jù)教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)條件、教學(xué)對象而采取的教學(xué)活動方式。對于同一個(gè)仿真實(shí)訓(xùn)教學(xué)項(xiàng)目，由于仿真對象（如發(fā)電機(jī)組的容量大小、變電站的電壓等級高低等）的不同、培養(yǎng)對象（高職學(xué)生或在職職工）的差異、仿真機(jī)組數(shù)的多少等因素，各院校制定的教學(xué)目標(biāo)也不相同。因此，仿真實(shí)訓(xùn)應(yīng)根據(jù)教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)條件和教學(xué)對象的不同，由針對性地設(shè)計(jì)多樣化的教學(xué)模式。
3.教學(xué)資源缺乏
仿真實(shí)訓(xùn)教學(xué)資源應(yīng)主要包括課件、試題、試卷、案例、文獻(xiàn)資料、圖片、視頻、動畫、音頻等素材和網(wǎng)絡(luò)課程。目前，高職電力類專業(yè)仿真實(shí)訓(xùn)教學(xué)資源十分匱乏，多數(shù)院校僅有自編教材、部分課件、案例和操作規(guī)程等，沒有完善的教學(xué)標(biāo)準(zhǔn)、通用教材、教學(xué)資源庫和教學(xué)質(zhì)量評價(jià)體系，尚未建成與職業(yè)技能考核接軌的試題庫或試卷庫，更沒有建設(shè)網(wǎng)絡(luò)課程。
此外，高職電力類專業(yè)仿真實(shí)訓(xùn)教學(xué)還存在仿真裝置工位少、雙師隊(duì)伍建設(shè)等亟待解決的一些問題。
二、提高仿真技術(shù)在高職電力類專業(yè)實(shí)訓(xùn)教學(xué)應(yīng)用效果的對策
1.積極開發(fā)仿真實(shí)訓(xùn)教學(xué)項(xiàng)目，擴(kuò)大仿真技術(shù)在電力類專業(yè)實(shí)訓(xùn)教學(xué)中的應(yīng)用范圍
教育部《關(guān)于推進(jìn)高等職業(yè)教育改革創(chuàng)新，引領(lǐng)職業(yè)教育科學(xué)發(fā)展的若干意見》（教職成[2011]12號）中指出，要“推進(jìn)現(xiàn)代化教學(xué)手段和方法改革，開發(fā)虛擬流程、虛擬工藝、虛擬生產(chǎn)線等，提升實(shí)踐教學(xué)和技能訓(xùn)練的效率和效果”[1]。隨著電力系統(tǒng)向高電壓、大容量、高度自動化和智能化方向的快速發(fā)展，超臨界發(fā)電機(jī)組、特高壓輸電線路、智能化變電站、智能化配電系統(tǒng)、智能用電小區(qū)、智能電能表等高新技術(shù)及裝備在電力系統(tǒng)得到廣泛應(yīng)用[2]。高職電力類專業(yè)教學(xué)要緊跟電力系統(tǒng)的技術(shù)進(jìn)步，必須綜合利用計(jì)算機(jī)技術(shù)、多媒體教學(xué)技術(shù)、計(jì)算機(jī)圖形學(xué)和仿真技術(shù)，積極開發(fā)仿真實(shí)訓(xùn)教學(xué)設(shè)備，模擬實(shí)際的電力生產(chǎn)過程中的設(shè)備或系統(tǒng)及其運(yùn)行、檢修、故障狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互、師生互動的虛擬或真實(shí)的教學(xué)環(huán)境，為培養(yǎng)電力類專業(yè)高端技能型專門人才創(chuàng)造教學(xué)條件。
電力類高職院校要結(jié)合我國電力建設(shè)和發(fā)展的實(shí)際，在電力行業(yè)和電力職業(yè)技術(shù)教育領(lǐng)導(dǎo)機(jī)構(gòu)的組織協(xié)調(diào)下，選取電力系統(tǒng)中典型的、通用的先進(jìn)技術(shù)裝備和系統(tǒng)，采取自主、聯(lián)合開發(fā)及引進(jìn)等多種方式開發(fā)新能源發(fā)電、智能變電站、智能輸電網(wǎng)、智能配電網(wǎng)、智能微網(wǎng)、智能電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)、智能電網(wǎng)通訊系統(tǒng)、智能營銷系統(tǒng)、智能用電系統(tǒng)等仿真實(shí)訓(xùn)教學(xué)項(xiàng)目，逐步擴(kuò)大仿真技術(shù)在電力類專業(yè)實(shí)訓(xùn)教學(xué)中的應(yīng)用范圍，提高實(shí)訓(xùn)教學(xué)的效率和效果，使學(xué)生盡快掌握電力生產(chǎn)新技術(shù)、新設(shè)備、新工藝、新方法，為電力系統(tǒng)輸送具有“四新”知識和技能的高端技能型專門人才。
2.加強(qiáng)校校、校企合作，共同開發(fā)仿真實(shí)訓(xùn)教學(xué)資源
目前，各高職院校幾乎都是單獨(dú)進(jìn)行仿真實(shí)訓(xùn)教學(xué)項(xiàng)目的開發(fā)、建設(shè)，仿真對象不同，仿真教學(xué)裝置各異，沒有統(tǒng)一的教學(xué)標(biāo)準(zhǔn)、教材和考核標(biāo)準(zhǔn)，仿真實(shí)訓(xùn)教學(xué)師資隊(duì)伍相對薄弱。建議由電力行業(yè)和電力職業(yè)技術(shù)教育領(lǐng)導(dǎo)機(jī)構(gòu)牽頭搭建高職電力類專業(yè)仿真實(shí)訓(xùn)教學(xué)平臺，加強(qiáng)校校、校企合作，聯(lián)合開發(fā)、建設(shè)教學(xué)資源，制定統(tǒng)一的教學(xué)標(biāo)準(zhǔn)，編寫通用教材，開發(fā)可共享的教學(xué)資源庫和網(wǎng)絡(luò)課程，制定統(tǒng)一的考核評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，建設(shè)仿真實(shí)訓(xùn)教學(xué)師資培訓(xùn)基地等，實(shí)現(xiàn)優(yōu)勢互補(bǔ)、資源共享。
3.深化仿真實(shí)訓(xùn)教學(xué)改革，努力提高仿真實(shí)訓(xùn)效果
高職電力類專業(yè)要深化仿真實(shí)訓(xùn)教學(xué)改革，積極探索在仿真環(huán)境下的基于工作過程的任務(wù)驅(qū)動、項(xiàng)目導(dǎo)向等新型教學(xué)模式，創(chuàng)設(shè)仿真工作的學(xué)習(xí)情景，推進(jìn)“六步法”（資訊、決策、計(jì)劃、實(shí)施、檢查、評估）教學(xué)模式的應(yīng)用，使學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中，邊學(xué)邊做、做中學(xué)、學(xué)中做。積極探索情景體驗(yàn)教學(xué)的有效形式，使學(xué)生在對情景問題的探索中形成職業(yè)意識，提升職業(yè)能力和素養(yǎng)[3]。此外，高職電力類專業(yè)還要加強(qiáng)與電力企業(yè)之間的互動，選派教師深入企業(yè)生產(chǎn)一線進(jìn)行實(shí)踐鍛煉，吸收企業(yè)專家參與仿真實(shí)訓(xùn)教學(xué)，利用仿真實(shí)訓(xùn)教學(xué)項(xiàng)目開展企業(yè)職工技能培訓(xùn)，安排學(xué)生到企業(yè)參觀生產(chǎn)現(xiàn)場工作流程，這些做法都能有效地提高仿真實(shí)訓(xùn)教學(xué)效果。
課題項(xiàng)目：本文是中國機(jī)械工業(yè)教育協(xié)會2011年度職業(yè)教育重點(diǎn)研究課題（課題編號：ZJJX11ZZ005）《仿真技術(shù)在高職電力類專業(yè)實(shí)訓(xùn)教學(xué)中的應(yīng)用研究》成果之一。
[參考文獻(xiàn)]
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[2]劉景峰.高職電力類專業(yè)仿真實(shí)訓(xùn)教學(xué)項(xiàng)目的開發(fā)及應(yīng)用[J].中國職業(yè)技術(shù)教育，2012，（5）.
關(guān)鍵詞：分析化學(xué)；仿真虛擬實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)；應(yīng)用
隨著醫(yī)藥、化學(xué)化工、食品行業(yè)的迅猛發(fā)展，特別是隨著中國藥都的建設(shè)，對于以化學(xué)化工醫(yī)藥工業(yè)為主修特色專業(yè)的中職院校，應(yīng)當(dāng)培養(yǎng)更多專業(yè)能力強(qiáng)、技術(shù)技能過硬的優(yōu)秀畢業(yè)生。而分析化學(xué)是從事醫(yī)藥、化學(xué)化工、食品等行業(yè)分析測定崗位的必備的專業(yè)知識與技能。對于分析化學(xué)專業(yè)課的教學(xué)，通常采用理論講授法和實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)教學(xué)法，在教學(xué)過程中只有把理論與實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)有效地結(jié)合，才能提高教學(xué)效果，真正理解和靈活運(yùn)用分析化學(xué)理論與操作技能，加強(qiáng)學(xué)生的職業(yè)應(yīng)用能力。但由于一些客觀原因，如一些學(xué)校實(shí)習(xí)實(shí)驗(yàn)條件較差、缺少實(shí)驗(yàn)設(shè)備、實(shí)習(xí)實(shí)驗(yàn)室有限、實(shí)習(xí)實(shí)驗(yàn)課時(shí)少等原因，導(dǎo)致理論與實(shí)訓(xùn)實(shí)驗(yàn)課程不能及時(shí)有效地結(jié)合起來，學(xué)生對教師所講授的知識沒有直觀的認(rèn)識，缺少創(chuàng)新和學(xué)以致用的能力，直接影響了教學(xué)效果。分析化學(xué)仿真虛擬實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)的應(yīng)運(yùn)而生，既緩解了實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)室與實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)設(shè)備缺少的問題，又增加了學(xué)生學(xué)習(xí)實(shí)訓(xùn)的課時(shí)，使理論與實(shí)踐有效地銜接，提高了學(xué)生的感官認(rèn)識，增強(qiáng)了職業(yè)技術(shù)能力，是安全有效的教學(xué)模式和教學(xué)途徑。
一、分析化學(xué)仿真虛擬實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)介紹
分析化學(xué)仿真虛擬實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)是通過多種計(jì)算機(jī)語言編程制作出的多媒體教學(xué)軟件，由動畫+視頻資源+音頻資源+文本課件構(gòu)建出虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，在此技術(shù)基礎(chǔ)上組建出虛擬實(shí)驗(yàn)室、虛擬實(shí)訓(xùn)動畫、虛擬仿真、虛擬實(shí)訓(xùn)等。
二、分析化學(xué)仿真虛擬實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)在教學(xué)中的作用
1. 利用分析化學(xué)仿真實(shí)虛擬實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)加深學(xué)生對理論教學(xué)知識的理解力
對于分析化學(xué)這門學(xué)科，分析儀器及實(shí)驗(yàn)知識占的比重較大，而理論教學(xué)通常采用講授法教學(xué)，在實(shí)驗(yàn)課時(shí)不十分充足或一些學(xué)校實(shí)驗(yàn)條件較差、缺少實(shí)驗(yàn)設(shè)備、實(shí)習(xí)實(shí)驗(yàn)室有限的情況下，學(xué)生只能夠硬性地掌握理論知識，對所學(xué)知識直觀性認(rèn)識較差，甚至還來不及實(shí)驗(yàn)操作就開始學(xué)習(xí)新的知識，導(dǎo)致開始實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)時(shí)知識不能有效銜接起來，知識不能學(xué)以致用，降低了學(xué)生對職業(yè)技能的掌握及限制了學(xué)生的創(chuàng)新能力，影響了教學(xué)效果。分析化學(xué)仿真虛擬實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)的應(yīng)用，使理論課程中涉及實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)的大部分內(nèi)容可以在仿真虛擬實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)虛擬操作，教師可以通過先講授后仿真虛擬實(shí)訓(xùn)的方式或邊講授邊仿真虛擬實(shí)訓(xùn)的方式，有效地提高學(xué)生對知識的直觀性理解，提高知識的銜接性；且分析化學(xué)仿真虛擬實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)具有動畫性、藝術(shù)性、情景性等，能為學(xué)生創(chuàng)造輕松、愉快的學(xué)習(xí)氛圍，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)習(xí)效率；由于分析化學(xué)仿真虛擬實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)中包括很多儀器與實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)的內(nèi)容，故一些學(xué)校實(shí)驗(yàn)條件較差、缺少實(shí)驗(yàn)設(shè)備、實(shí)習(xí)實(shí)驗(yàn)室有限的問題等可以得到一定的解決。
2. 實(shí)現(xiàn)不易完成的細(xì)節(jié)操作、特殊操作、小概率事件的再現(xiàn)操作、安全性高、便于學(xué)生學(xué)習(xí)
在中職院校中，由于設(shè)備、實(shí)驗(yàn)條件的限制和出于對學(xué)生安全的保護(hù)與考慮，一般只讓學(xué)生在校內(nèi)實(shí)驗(yàn)室做一些簡單的化學(xué)、分析化學(xué)及專業(yè)課實(shí)驗(yàn)，如酸堿滴定實(shí)驗(yàn)、EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液配置等分析測定實(shí)驗(yàn)，對于實(shí)驗(yàn)條件不具備或?qū)嶒?yàn)溶劑、生成物具有一定毒性或危險(xiǎn)性的實(shí)驗(yàn)通常情況下不會開設(shè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目；同時(shí)在組織學(xué)生到工廠企業(yè)實(shí)習(xí)期間，由于醫(yī)藥化工行業(yè)的特殊性，有不少的反應(yīng)工藝比較復(fù)雜，反應(yīng)條件比較苛刻，反應(yīng)伴有高溫、高壓、易燃易爆等不安全因素，分析檢測項(xiàng)目中溶液具有腐蝕性或一定毒性等，所以學(xué)生在企業(yè)實(shí)習(xí)期間很少有機(jī)會能親自動手操作，只能以觀摩為主，對所見所聞的知識只有一個(gè)感性的認(rèn)識，而專業(yè)操作技能掌握較少，給學(xué)生就業(yè)勝任崗位工作帶來很大的困難。而分析化學(xué)仿真虛擬實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)不存在安全問題，學(xué)生可以通過虛擬實(shí)驗(yàn)室做一些實(shí)驗(yàn)條件不具備或有毒性、危險(xiǎn)性的實(shí)驗(yàn)，當(dāng)學(xué)生在對實(shí)驗(yàn)操作不嫻熟的情況下，也不會因?yàn)閷W(xué)生的錯誤操作而損壞儀器，更不會對學(xué)生造成人身傷害。學(xué)生在企業(yè)實(shí)習(xí)期間不能親自動手操作的項(xiàng)目，可以通過分析化學(xué)仿真虛擬實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)進(jìn)行操作，學(xué)生可以大膽地、獨(dú)立地進(jìn)行學(xué)習(xí)和練習(xí)，當(dāng)操作有誤時(shí)，系統(tǒng)還會指出錯誤所在并演示出錯誤操作所出現(xiàn)的現(xiàn)象及后果，實(shí)現(xiàn)危險(xiǎn)操作反復(fù)模擬訓(xùn)練，避免事故的發(fā)生。
3. 解決學(xué)校職業(yè)（崗位）能力培養(yǎng)與現(xiàn)場實(shí)訓(xùn)（工廠實(shí)習(xí)）脫節(jié)問題
由于學(xué)生到工廠實(shí)習(xí)的時(shí)間和次數(shù)有限，甚至沒有機(jī)會到現(xiàn)場實(shí)訓(xùn)，且工廠安全條件限制了學(xué)生的實(shí)習(xí)范圍，使得學(xué)生在實(shí)習(xí)工廠實(shí)訓(xùn)期間不能充分掌握甚至沒有機(jī)會掌握本專業(yè)所涉及到的相關(guān)崗位的操作技能，以至于學(xué)生對現(xiàn)場實(shí)訓(xùn)的專業(yè)操作技能掌握較少，技能的養(yǎng)成性較差，對就業(yè)崗位的認(rèn)識性和勝任能力較弱，導(dǎo)致職業(yè)能力培養(yǎng)與現(xiàn)場實(shí)訓(xùn)相脫節(jié)。分析化學(xué)仿真虛擬實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)構(gòu)建實(shí)時(shí)三維環(huán)境，在虛擬實(shí)驗(yàn)中，操縱者置身于三維空間的虛擬實(shí)驗(yàn)室中，逼真的環(huán)境、角色的扮演，使操縱者可以實(shí)時(shí)感受運(yùn)動帶來的場景變化、步移景異，有身臨其境于現(xiàn)場實(shí)訓(xùn)操作的感覺，增強(qiáng)了專業(yè)操作技能和對就業(yè)崗位的認(rèn)識及勝任能力，就業(yè)后能夠快速地適應(yīng)就業(yè)崗位，解決了能力培養(yǎng)與現(xiàn)場實(shí)訓(xùn)脫節(jié)的問題。
總之，在分析化學(xué)教學(xué)中，科學(xué)、合理、有效地利用分析化學(xué)仿真虛擬實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)，并將仿真實(shí)訓(xùn)與實(shí)踐操作有機(jī)的結(jié)合起來，能提高教育教學(xué)質(zhì)量，將仿真教學(xué)的作用發(fā)揮到最佳效果。同時(shí)，隨著3D立體顯示技術(shù)在仿真虛擬實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)中的應(yīng)用，構(gòu)建出全方位的虛擬實(shí)訓(xùn)室，會使仿真虛擬實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)在分析化學(xué)教學(xué)與實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)教學(xué)中發(fā)揮出更大的作用。
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關(guān)鍵詞：虛實(shí)結(jié)合；化工崗位；操作技能；有效途徑
隨著化工生產(chǎn)控制技術(shù)的不斷發(fā)展，許多化工企業(yè)采用了dcs（distributedcontrol system，分散控制系統(tǒng)）生產(chǎn)控制系統(tǒng)。為使學(xué)生步入工作崗位之前能夠進(jìn)行必要的與現(xiàn)場控制最相近的操作鍛煉，獲得相關(guān)實(shí)踐技能，符合并滿足未來生產(chǎn)的要求，許多高職院校的化工技術(shù)類專業(yè)通過購置成型的化工仿真軟件、與企業(yè)及仿真公司合作開發(fā)基于區(qū)域典型化工產(chǎn)品生產(chǎn)的仿真軟件等形式，建立了自己的仿真實(shí)訓(xùn)基地。仿真實(shí)訓(xùn)已經(jīng)成為化工技術(shù)類專業(yè)學(xué)生技能訓(xùn)練的重要手段。但是，仿真實(shí)訓(xùn)畢竟是在虛擬的情境中進(jìn)行的，有其自身的局限性。教學(xué)中我院將虛擬的仿真教學(xué)與真實(shí)的下廠實(shí)習(xí)、模擬裝置的實(shí)操和頂崗實(shí)習(xí)結(jié)合在一起，提高了實(shí)踐教學(xué)效率，培養(yǎng)了學(xué)生較強(qiáng)的崗位操作技能。
與認(rèn)識實(shí)習(xí)相結(jié)合
對于從未見過真實(shí)化工生產(chǎn)過程的學(xué)生而言，必須在仿真教學(xué)前進(jìn)行短期的現(xiàn)場認(rèn)識實(shí)習(xí)。一方面，目前的仿真系統(tǒng)還未能實(shí)現(xiàn)化工企業(yè)生產(chǎn)過程的三維動態(tài)示警功能，無法展現(xiàn)真實(shí)的生產(chǎn)裝置現(xiàn)場；另一方面，再逼真的虛擬現(xiàn)場也不可能替代實(shí)際的生產(chǎn)現(xiàn)場，無法產(chǎn)生真實(shí)的現(xiàn)場感覺。只有通過現(xiàn)場實(shí)習(xí)，使學(xué)生認(rèn)識各種化工單元設(shè)備及其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和空間幾何形狀，了解工藝過程和控制系統(tǒng)的組成，明確管道走向、閥門大小和位置等，感受實(shí)際的化工生產(chǎn)環(huán)境，才能使學(xué)生建立完整、真實(shí)的化工生產(chǎn)的概念。例如，在進(jìn)行反應(yīng)釜仿真操作實(shí)訓(xùn)前，讓學(xué)生到校外實(shí)訓(xùn)基地去認(rèn)識生產(chǎn)中最常用的、最典型的反應(yīng)釜。了解真實(shí)的化工生產(chǎn)中如何進(jìn)料、出料，如何操作設(shè)備儀表控制反應(yīng)溫度、調(diào)節(jié)反應(yīng)壓力，熟悉閥門、管道和儀表的位置和空間布局等；觀察反應(yīng)釜的攪拌裝置、換熱裝置、軸封、加料管、出料管、視鏡、入孔、測溫孔和測壓孔等附件的位置、形狀、作用及運(yùn)行情況。
在此基礎(chǔ)上再進(jìn)行仿真訓(xùn)練，可以使學(xué)生更深入地了解化工生產(chǎn)系統(tǒng)的操作原理，鍛煉學(xué)生對化工生產(chǎn)過程中的開車、停車及事故處理的能力，更好地掌握調(diào)節(jié)器的基本操作技能，掌握復(fù)雜控制系統(tǒng)的投用和調(diào)整技術(shù)，提高對復(fù)雜生產(chǎn)過程動態(tài)運(yùn)行的分析和決策能力，從而真正掌握其特性和操作方法。
虛擬仿真操作與實(shí)物模擬操作相結(jié)合
仿真實(shí)訓(xùn)畢竟是在虛擬的生產(chǎn)現(xiàn)場進(jìn)行的操作訓(xùn)練，與真實(shí)的生產(chǎn)現(xiàn)場有一定差距。學(xué)生只能領(lǐng)會一般的過程和方法，無法感受觸覺及真實(shí)現(xiàn)場所具有的氛圍。尤其是可以推倒重來的“游戲式”操作，可以隨時(shí)“凍結(jié)”系統(tǒng)進(jìn)行充分思考，缺乏實(shí)際生產(chǎn)操作中需要的緊迫感與慎重感。
仿真只是實(shí)際生產(chǎn)裝置的簡單化處理，操作參數(shù)控制比較隨意，帶有游戲色彩，選擇的數(shù)據(jù)即便偏差很大，也可以通過重新再做來彌補(bǔ)前一次的過失。而在實(shí)際生產(chǎn)中參數(shù)控制是十分嚴(yán)格的，容不得半點(diǎn)疏忽，否則，生產(chǎn)將無法正常進(jìn)行。在化工仿真實(shí)訓(xùn)操作過程中，學(xué)生在計(jì)算機(jī)前處于放松狀態(tài)，很難體會到生產(chǎn)現(xiàn)場實(shí)際操作的緊張感，因此，仿真實(shí)訓(xùn)對學(xué)生進(jìn)行生產(chǎn)實(shí)際操作、處理實(shí)際問題所應(yīng)具備的心理素質(zhì)鍛煉不夠。
為此，仿真實(shí)訓(xùn)后，我院在校內(nèi)實(shí)訓(xùn)基地進(jìn)行了實(shí)物化工單元和化工裝置的模擬操作，使學(xué)生從虛擬的二維平面走進(jìn)真實(shí)的三維立體空間，感受真實(shí)的閥門開度的調(diào)節(jié)、塔釜液位的控制、儀表讀數(shù)的變化，體驗(yàn)故障出現(xiàn)時(shí)的手忙腳亂和緊張恐慌，鍛煉實(shí)際操作需要的膽量和信心，學(xué)習(xí)設(shè)備和裝置的維護(hù)保養(yǎng)。這是培養(yǎng)學(xué)生職業(yè)技能和職業(yè)責(zé)任感不可缺少的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。例如，學(xué)生在仿真實(shí)訓(xùn)室進(jìn)行了“吸收與解吸”單元的訓(xùn)練后，再進(jìn)行模擬裝置的實(shí)際操作訓(xùn)練。裝置運(yùn)行前，學(xué)生會主動了解每一個(gè)閥門、儀表的作用和調(diào)節(jié)方法，泵的啟動方法等；設(shè)備一旦開始運(yùn)行，學(xué)生就會進(jìn)入一種緊張狀態(tài)，非常謹(jǐn)慎地調(diào)節(jié)壓力和流量，時(shí)刻注意觀察儀表的讀數(shù)；當(dāng)出現(xiàn)液泛時(shí)，學(xué)生也會不知所措，但在教師指導(dǎo)下解決了問題后，又會產(chǎn)生滿足感和成就感。所有這些感受和經(jīng)驗(yàn)，都是在仿真機(jī)上得不到的，但卻是將來學(xué)生走上工作崗位時(shí)必然要面對和需要掌握的。
利用真實(shí)規(guī)程，解決虛實(shí)差別
化工仿真實(shí)訓(xùn)是學(xué)生間接接觸生產(chǎn)實(shí)際的一種有效手段，但其操作的模擬性和程序化與現(xiàn)場操作還有相當(dāng)?shù)木嚯x。以乙醛氧化制醋酸仿真實(shí)訓(xùn)為例，開車操作中一開始即向氧化塔注酸進(jìn)行酸洗，而工廠實(shí)際開車前卻要求機(jī)電、儀表、計(jì)算機(jī)、化驗(yàn)分析須具備開工條件，值班人員在崗；需檢查是否備有足夠的開工用原料和催化劑；需n2吹掃、置換氣密等。在仿真實(shí)訓(xùn)中，指導(dǎo)教師如果不對學(xué)生進(jìn)行指導(dǎo)說明，學(xué)生進(jìn)入工廠實(shí)習(xí)或工作后會感到不理解，進(jìn)而會懷疑甚至否定在仿真實(shí)訓(xùn)過程中獲得的知識、技能和經(jīng)驗(yàn)。針對這個(gè)問題，我院參考真實(shí)操作規(guī)程，編寫了仿真實(shí)訓(xùn)指導(dǎo)書，將無法進(jìn)行模擬仿真的生產(chǎn)準(zhǔn)備等程序也一一列出，使仿真實(shí)訓(xùn)操作程序與真實(shí)崗位操作程序一致，避免學(xué)生上崗后對實(shí)際操作的不適應(yīng)，彌補(bǔ)仿真軟件的不足，縮短“準(zhǔn)現(xiàn)場實(shí)踐”與實(shí)際崗位操作之間的距離。
提高指導(dǎo)教師生產(chǎn)實(shí)踐水平
仿真實(shí)訓(xùn)指導(dǎo)教師隊(duì)伍的建設(shè)是仿真實(shí)訓(xùn)教學(xué)順利進(jìn)行的有力保障。英國著名工程教育專家齊斯霍姆教授說：“只有由具有外科醫(yī)生資格的教師，在外科手術(shù)室里才能培養(yǎng)出真正的外科醫(yī)生。”同理，只有具有生產(chǎn)一線實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)、操作技能和相關(guān)職業(yè)資格的教師，才能培養(yǎng)出化工生產(chǎn)一線的高素質(zhì)、高技能應(yīng)用型人才。
在仿真軟件營造的虛擬生產(chǎn)現(xiàn)場和虛擬控制室中，指導(dǎo)教師成為影響學(xué)生操作訓(xùn)練水平的重要因素。一方面，指導(dǎo)教師應(yīng)熟悉每個(gè)仿真軟件操作原理，能夠熟練地操作每個(gè)仿真軟件。在仿真實(shí)訓(xùn)過程中，每一個(gè)學(xué)生的操作都不相同，產(chǎn)生的問題和困難也是各種各樣，指導(dǎo)教師只有先行充分訓(xùn)練，才能對學(xué)生及時(shí)加以指導(dǎo)并幫助解決問題。另一方面，教師應(yīng)熟悉實(shí)際生產(chǎn)過程中主要生產(chǎn)設(shè)備的結(jié)構(gòu)和運(yùn)行特點(diǎn)、主要工藝參數(shù)的控制方法和技巧、主要儀表的控制原理等，具有豐富的實(shí)踐操作經(jīng)驗(yàn)和較高的工藝?yán)碚撍剑軌蚨聪ぬ摂M軟件與實(shí)際規(guī)程之間的差別。當(dāng)學(xué)生獨(dú)出心裁地提出各種優(yōu)化操作方案時(shí)，要求指導(dǎo)教師能夠甄別哪些是可行性的操作，哪些是軟件允許而實(shí)際生產(chǎn)卻必須杜絕的錯誤操作，拓展學(xué)生的知識和思路。
要達(dá)到上述要求，教師必須深入企業(yè)，在生產(chǎn)崗位上進(jìn)行較長時(shí)間的實(shí)踐鍛煉。我院化工系依托齊魯石化公司和淄博市周邊化工企業(yè)，委派專業(yè)教師有針對性地進(jìn)行下廠鍛煉。例如，為了更好地指導(dǎo)學(xué)生操作丙烯酸甲酯工藝仿真系統(tǒng)和聚氯乙烯工藝仿真系統(tǒng)，我系教師特地到齊魯石化下屬化工生產(chǎn)單位中丙烯酸甲酯生產(chǎn)崗位和聚氯乙烯生產(chǎn)崗位進(jìn)行頂崗實(shí)踐鍛煉，掌握一線生產(chǎn)技術(shù)，積累寶貴的過程性知識，確保在仿真教學(xué)過程中對學(xué)生實(shí)行科學(xué)有效的指導(dǎo)。
頂崗實(shí)習(xí)，檢驗(yàn)技能水平
頂崗實(shí)習(xí)給學(xué)生提供了“真刀實(shí)槍”的鍛煉機(jī)會，也是檢驗(yàn)教學(xué)成果的最客觀的標(biāo)尺。在實(shí)習(xí)崗位，學(xué)生對生產(chǎn)現(xiàn)場和控制室均無陌生感，很快就熟悉了控制室的儀表、開關(guān)、閥門、各種設(shè)備及其控制指標(biāo)等，對dcs系統(tǒng)的使用上手快，工藝指標(biāo)調(diào)控到位，展現(xiàn)出較強(qiáng)的崗位操作技能。有些畢業(yè)生在很短的時(shí)間內(nèi)，就站在了主操的崗位上。這充分說明，虛實(shí)結(jié)合的實(shí)訓(xùn)教學(xué)是一種高效能的實(shí)踐教學(xué)模式。
參考文獻(xiàn):
[1]毛磊.化學(xué)工程專業(yè)仿真實(shí)踐教學(xué)的探討[j].高等理科教育，2006，（4）:89.
【關(guān)鍵詞】GNS3 VMware 網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn) 研究與應(yīng)用
高職院校計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)專業(yè)主要是培養(yǎng)擁護(hù)黨的基本路線，具有良好的職業(yè)道德和法制觀念，適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用、開發(fā)、建設(shè)等一線需要的，掌握計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)專業(yè)的相關(guān)知識和技術(shù)，具備網(wǎng)絡(luò)組建與管理，面向網(wǎng)絡(luò)管理、建設(shè)、應(yīng)用等崗位，從事網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃與設(shè)計(jì)等工作的技術(shù)技能型人才；要想真正實(shí)現(xiàn)這一人才培養(yǎng)目標(biāo)，必須建立配套的網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室。但由于學(xué)院條件有限，往往很多實(shí)驗(yàn)條件達(dá)不到預(yù)期要求。例如在網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)中，經(jīng)常涉及到服務(wù)器（安裝Windows Server、Linux等不同的操作系統(tǒng)）、交換機(jī)、路由器等設(shè)備的互聯(lián)，完成不同的系統(tǒng)集成實(shí)驗(yàn)。搭建符合實(shí)際真實(shí)的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實(shí)訓(xùn)環(huán)境，需要投入大量的資金。隨著虛擬仿真技術(shù)的發(fā)展，特別是把仿真軟件GNS3和虛擬機(jī)軟件VMware的整合，能夠搭建綜合的虛擬網(wǎng)絡(luò)平臺，仿真服務(wù)器、交換機(jī)、路由器等多種設(shè)備的互連、配置與測試的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)集成實(shí)驗(yàn)；通過該實(shí)訓(xùn)平臺的搭建能夠讓學(xué)生真正了解思科網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的配置以及和實(shí)際的網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)的互聯(lián)過程，達(dá)到很好的教學(xué)效果。
1 GNS3和VMware軟件介紹
1.1 GNS3網(wǎng)絡(luò)仿真軟件介紹
GNS3是一款優(yōu)秀的具有圖形化界面可以運(yùn)行在多平臺（包括Windows、 Linux、MacOS等）的網(wǎng)絡(luò)虛擬軟件。它可以用于虛擬體驗(yàn)Cisco網(wǎng)際操作系統(tǒng)IOS或者是檢驗(yàn)將要在真實(shí)的路由器上部署實(shí)施的相關(guān)配置。簡單說來它是Dynamips的一個(gè)圖形前端，相比直接使用Dynamips這樣的虛擬軟件要更容易上手和更具有可操作性。GNS3整合了Dynamips、Pemu、Winpcap等軟件，輕易地搭建網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，模擬Cisco各種設(shè)備，為創(chuàng)建虛實(shí)結(jié)合的網(wǎng)絡(luò)綜合實(shí)訓(xùn)平臺創(chuàng)造了條件。
1.2 VMware虛擬機(jī)介紹
VMware是一款優(yōu)秀的虛擬機(jī)軟件，它允許在一臺計(jì)算機(jī)上同時(shí)運(yùn)行多個(gè)操作系統(tǒng)，每個(gè)OS都有自己獨(dú)立的一個(gè)虛擬機(jī)。在虛擬機(jī)上搭建教學(xué)環(huán)境、測試環(huán)境，為網(wǎng)絡(luò)綜合實(shí)驗(yàn)提供了條件。
2 集成GNS3+VMware+真實(shí)主機(jī)仿真網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)
2.1 仿真GNS3+真實(shí)主機(jī)
（1）實(shí)驗(yàn)拓?fù)淙鐖D1所示。
（2）設(shè)置真實(shí)機(jī)的Loopback環(huán)路接口，用來連接gns3中的路由器，保證鏈路永遠(yuǎn)的暢通。
（3）啟動GNS3，按圖1搭建實(shí)驗(yàn)拓?fù)鋱D。
（4）配置路由器R1。
（5）配置Computer的IP地址。在真實(shí)主機(jī)上，找到本地網(wǎng)絡(luò)（Loopback），配置Ip地址和網(wǎng)關(guān)。
（6）主機(jī)上可以Ping路由器R1，說明GNS3和真實(shí)主機(jī)連接成功。
2.2 仿真 GNS3+VMware
（1）實(shí)驗(yàn)拓?fù)鋱D如圖2所示。
（2）啟動GNS3和VMware（在VMware中安裝Windows、Linux操作系統(tǒng)），按圖2完成拓?fù)鋱D的搭建。
（3）把Windows所在虛擬機(jī)設(shè)置到VMnet1網(wǎng)卡上、Linux所在虛擬機(jī)設(shè)置到VMnet2網(wǎng)卡上。
（4）啟動Windows虛擬機(jī)設(shè)置其IP地址為192.168.2.2，網(wǎng)關(guān)為192.168.2.1；同樣，設(shè)置設(shè)置Linux的IP地址及網(wǎng)關(guān)。
（5）配置路由器。
（6）在路由器上Ping兩臺虛擬機(jī)的IP。
（7）在虛擬機(jī)上Ping路由器地址。
（8）兩臺虛擬機(jī)互Ping.。
以上命令如果能夠Ping通，說明GNS3+VMware連接成功。
2.3 仿真GNS3+VMware+真實(shí)主機(jī)
通過2.1、2.2的兩個(gè)實(shí)驗(yàn)，我們完成了GNS3+真實(shí)主機(jī)、GNS3+VMware的相關(guān)實(shí)驗(yàn)。同樣，我們可以把兩者進(jìn)行綜合，完成仿真GNS3+VMware+真實(shí)主機(jī)的網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)。
（1）把3.1、3.2的實(shí)驗(yàn)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進(jìn)行合并。
（2）啟動GNS3、VMware，完成網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D，具體操作過程可參考2.1、2.2相關(guān)操作。
（3）完成對路由器的配置。
（4）完成設(shè)備間的Ping命令，驗(yàn)證連通性。
3 結(jié)束語
利用Cisco網(wǎng)絡(luò)設(shè)備仿真軟件GNS3、虛擬機(jī)軟件VMware和真實(shí)主機(jī)相結(jié)合，可以加載真實(shí)Cisco IOS，并且能夠和Windows、Linux等不同網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)進(jìn)行通信，能夠?qū)⒄鎸?shí)的實(shí)驗(yàn)效果模擬出來，解決了網(wǎng)絡(luò)設(shè)備不足的尷尬局面。通過該實(shí)訓(xùn)平臺的搭建能夠讓學(xué)生真正了解思科網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的配置以及和實(shí)際的網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)的互聯(lián)過程，達(dá)到很好的教學(xué)效果。
參考文獻(xiàn)
[1]蔡志平，陳彬，肖儂.虛擬計(jì)算環(huán)境中的虛擬網(wǎng)絡(luò)[J].計(jì)算機(jī)工程與科學(xué)，2008，11（30）：1-4.
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關(guān)鍵詞：虛擬仿真；汽車專業(yè)；教學(xué)
中圖分類號：G434 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B 文章編號：1673-8454（2014）11-0039-02
我國已成為世界汽車大國，正向世界汽車強(qiáng)國邁進(jìn)，汽車產(chǎn)業(yè)迅猛發(fā)展，汽車技術(shù)更新迅速，汽車專業(yè)的教學(xué)工作為了適應(yīng)這種快節(jié)奏的變化必須改變傳統(tǒng)的教學(xué)方法以加快知識更新速度，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性。經(jīng)過多年的教學(xué)實(shí)踐，我們探索出以應(yīng)用虛擬仿真資源為主的信息化教學(xué)模式，收到了很好的教學(xué)效果。
高職高專汽車專業(yè)包括有“汽車制造與裝配技術(shù)”、“汽車檢測與維修技術(shù)”、“汽車改裝技術(shù)”、“汽車技術(shù)服務(wù)與營銷”、“汽車整形技術(shù)”等教學(xué)內(nèi)容，其特點(diǎn)是技術(shù)更新快、工作原理不直觀、實(shí)踐性強(qiáng)等，利用虛擬仿真教學(xué)資源可以解決教學(xué)中的關(guān)鍵技術(shù)和方法。
一、將企業(yè)場景搬進(jìn)課堂
我院汽車專業(yè)實(shí)現(xiàn)了基于工作過程一體化教學(xué)，將教學(xué)與就業(yè)崗位“零距離”對接，主要是通過引進(jìn)和創(chuàng)作虛擬仿真教學(xué)軟件將實(shí)訓(xùn)場景搬進(jìn)課堂，展示真實(shí)的企業(yè)場景，如圖1所示為我們創(chuàng)作虛擬仿真軟件中的汽車4S店的工作場景，如果讓學(xué)生集體參觀汽車4S店會影響到企業(yè)的工作，而某個(gè)品牌的汽車4S店的模式是全國統(tǒng)一制定的，我們便利用VRP仿真再現(xiàn)了汽車4S店的場景和崗位，將企業(yè)場景融入課堂，并仿真再現(xiàn)了汽車銷售的全部過程。
圖2為虛擬仿真的汽車維修企業(yè)車間。通過企業(yè)車間場景的再現(xiàn)，讓學(xué)生體會到真實(shí)的工作場景，更好地使學(xué)生接受汽車行業(yè)企業(yè)的職業(yè)素養(yǎng)及汽車4S店的“5S”管理理念，有利于汽車專業(yè)行動導(dǎo)向一體化教學(xué)的順利實(shí)施。
二、實(shí)現(xiàn)仿真導(dǎo)訓(xùn)
汽車專業(yè)的教學(xué)存在一些特點(diǎn)，如柴油機(jī)的高壓泵等復(fù)雜的機(jī)構(gòu)不能頻繁拆卸；汽車發(fā)動機(jī)曲柄連桿機(jī)構(gòu)的工作原理、配氣機(jī)構(gòu)及燃油供給系統(tǒng)的工作狀況不會直觀展現(xiàn)給學(xué)生，虛擬仿真資源解決了這類“看不見”、“進(jìn)不去”、“動不了”、“難再現(xiàn)”問題，如復(fù)雜機(jī)構(gòu)不能拆卸，一些企業(yè)崗位學(xué)生很難進(jìn)入學(xué)習(xí)，一些原理很難看到，一些昂貴的設(shè)備、儀器學(xué)生很難頻繁操作，一些故障、事故及小概率事件，難以在教學(xué)中再現(xiàn)等實(shí)際問題。我們借鑒了上海宇龍軟件工程有限公司及上海景格汽車科技有限公司的仿真教學(xué)軟件（見圖3）進(jìn)行結(jié)構(gòu)拆裝及原理演示，通過仿真軟件的導(dǎo)訓(xùn)有效突破了教學(xué)的重點(diǎn)和難點(diǎn)，減少了因盲目的誤操作對實(shí)訓(xùn)設(shè)施及設(shè)備帶來的損耗。
三、提升學(xué)生的職業(yè)素養(yǎng)
我們利用信息化技術(shù)為學(xué)生提供了職業(yè)素養(yǎng)培養(yǎng)的平臺，將企業(yè)中出現(xiàn)的故障案例、技術(shù)問題及與客戶溝通中常出現(xiàn)的問題及時(shí)上傳網(wǎng)站平臺，并運(yùn)用提出問題或行動導(dǎo)向等形式與學(xué)生進(jìn)行溝通，不斷以企業(yè)真實(shí)情境培養(yǎng)學(xué)生的職業(yè)素養(yǎng)。圖4為我們自主開發(fā)的《汽車銷售實(shí)務(wù)》虛擬仿真軟件，根據(jù)企業(yè)實(shí)際場景設(shè)計(jì)了職場應(yīng)變、競品分析及職業(yè)證書取得的試題訓(xùn)練。讓學(xué)生明確培養(yǎng)的路徑，在學(xué)習(xí)與訓(xùn)練中不斷提升自我職業(yè)素養(yǎng)。
四、緩解師資和實(shí)訓(xùn)設(shè)備的不足
計(jì)算機(jī)虛擬仿真技術(shù)、高職院校、強(qiáng)電、實(shí)訓(xùn)教學(xué)
【中圖分類號】G434文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B文章編號：1673-8005（2013）02-0289-02
隨著我國社會主義市場經(jīng)濟(jì)和自動化行業(yè)的迅速發(fā)展，社會及企業(yè)對技能人才的知識與技能結(jié)構(gòu)提出了更高的需求，要求高等職業(yè)院校學(xué)生既要有一定的理論知識又要有很強(qiáng)的實(shí)際操作能力。為了完成這一任務(wù)，高職院校將計(jì)算機(jī)虛擬仿真技術(shù)引入到實(shí)訓(xùn)教學(xué)中來。以強(qiáng)電方面教學(xué)為例，它的教學(xué)內(nèi)容大部分都涉及到動手，而對電本身來說它是具有一定危險(xiǎn)性的，因此在學(xué)校的教學(xué)過程中，學(xué)生不會真正接觸到強(qiáng)電，那么在真正的工作中勢必要遇到一些問題。
1傳統(tǒng)強(qiáng)電實(shí)訓(xùn)教學(xué)方式的弊端
傳統(tǒng)的強(qiáng)電實(shí)訓(xùn)課程過程中我們會發(fā)現(xiàn)一些問題。首先，強(qiáng)電的操作臺實(shí)習(xí)設(shè)備昂貴，設(shè)備數(shù)量是永遠(yuǎn)無法滿足學(xué)生實(shí)際需要的，即使是進(jìn)行了分組合作的方式。其次，教材所涉及的設(shè)備系統(tǒng)和型號是多元與廣泛的，而實(shí)驗(yàn)實(shí)習(xí)設(shè)備的系統(tǒng)無法配齊。再次，真實(shí)設(shè)備的作用給初次接觸實(shí)驗(yàn)和實(shí)訓(xùn)的學(xué)生操作帶來很大的壓力和人身安全隱患，特別是在通電的情況下這樣的問題就更明顯了。
2計(jì)算機(jī)虛擬仿真技術(shù)的特點(diǎn)與在強(qiáng)電實(shí)訓(xùn)教學(xué)中的應(yīng)用
計(jì)算機(jī)虛擬仿真技術(shù)是借助于計(jì)算機(jī)技術(shù)及硬件設(shè)備，實(shí)現(xiàn)一種人可以通過一定感知方式所感受到的虛擬環(huán)境，提供給人們通過計(jì)算機(jī)對復(fù)雜數(shù)據(jù)進(jìn)行可視化操作與交互的一種全新方式。改變了過去人類除了親身經(jīng)歷，就只能間接了解環(huán)境的模式，從而有效地?cái)U(kuò)展了人類的認(rèn)知手段和領(lǐng)域。在通過多個(gè)階段的強(qiáng)電虛擬仿真軟件教學(xué)應(yīng)用實(shí)踐和思考后。我認(rèn)為其對現(xiàn)實(shí)教學(xué)可以產(chǎn)生以下幾個(gè)方面的積極影響。
2.1 計(jì)算機(jī)虛擬仿真技術(shù)建立了全新的學(xué)習(xí)情景--徹底打破了空間、時(shí)間的限制。任何強(qiáng)電實(shí)驗(yàn)設(shè)備的原理和結(jié)構(gòu)，學(xué)生開始基本都不具備相應(yīng)知識基礎(chǔ)，在利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)后，不但可以將設(shè)備外部信息直觀地展示給學(xué)生，甚至可以進(jìn)入設(shè)備的內(nèi)部進(jìn)行觀察，生動直觀的感受與學(xué)習(xí)。
2.2 計(jì)算機(jī)虛擬仿真技術(shù)節(jié)約了教育成本--實(shí)現(xiàn)低耗、高效與環(huán)保、可持續(xù)發(fā)展。傳統(tǒng)的操作培訓(xùn)中，強(qiáng)電方面的教學(xué)都是在盡可能的利用真實(shí)的設(shè)備。這些設(shè)備種類型號繁多，價(jià)格也比較貴，因此不可能準(zhǔn)備太多。計(jì)算機(jī)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)引入后，從現(xiàn)實(shí)意義上節(jié)約了成本，從長遠(yuǎn)看更是有利于整個(gè)行業(yè)的環(huán)境保護(hù)和可持續(xù)發(fā)展，意義重大深遠(yuǎn)。
2.3 計(jì)算機(jī)虛擬仿真技術(shù)建立絕對安全環(huán)境--實(shí)現(xiàn)文明、安全操作。計(jì)算機(jī)虛擬仿真系統(tǒng)引入后，不會因?yàn)閷W(xué)生的錯誤操作而損壞操作臺，更不會造成人身傷害，學(xué)生可以大膽地獨(dú)立進(jìn)行學(xué)習(xí)。這樣使學(xué)生可以進(jìn)行自主學(xué)習(xí)，具有一定的學(xué)習(xí)趣味性，也相應(yīng)提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，降低了教師的工作強(qiáng)度。
2.4 計(jì)算機(jī)虛擬仿真技術(shù)便于教學(xué)--合理組織教學(xué)與標(biāo)準(zhǔn)化考核。虛擬仿真技術(shù)使得教師可以以廣播的方式在每個(gè)學(xué)生的屏幕上演示其教學(xué)內(nèi)容，使所有學(xué)生均能看清楚每個(gè)動作細(xì)節(jié)并進(jìn)行模仿。
3計(jì)算機(jī)虛擬仿真技術(shù)應(yīng)用中的注意事項(xiàng)
3.1 要結(jié)合學(xué)校條件與教材實(shí)際，選擇合理、系統(tǒng)、功能完善的仿真軟件，明確虛擬與現(xiàn)實(shí)的差異，特別是對系統(tǒng)欠缺和不完善功能的了解，教學(xué)中做到避免系統(tǒng)、型號與功能混亂。
3.2 應(yīng)該合理安排虛擬仿真學(xué)習(xí)階段，一般情況安排在強(qiáng)電學(xué)習(xí)的初學(xué)階段，學(xué)習(xí)完線路焊接后為好。
3.3 要在仿真系統(tǒng)學(xué)習(xí)過程中按實(shí)際操作的規(guī)范要求嚴(yán)格進(jìn)行，且不可因?yàn)樘摂M而不負(fù)責(zé)任地進(jìn)行野蠻隨意操作，養(yǎng)成不良習(xí)慣。
總之，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，必將推動著虛擬仿真技術(shù)的不斷完善，計(jì)算機(jī)虛擬仿真技術(shù)正向著開放、集成、智能和標(biāo)準(zhǔn)化的方向發(fā)展，并且與互聯(lián)網(wǎng)的有機(jī)結(jié)合將是必然趨勢。計(jì)算機(jī)虛擬仿真技術(shù)作為一種新型的教學(xué)媒體，它的性能更通用，功能更齊全，成本更低廉，更加逼真的逼真的還原了強(qiáng)電實(shí)踐應(yīng)用中場景，這種新的教學(xué)媒體必將廣泛應(yīng)用于強(qiáng)電和相關(guān)專業(yè)的教育教學(xué)中來，最終在現(xiàn)代化技術(shù)教育領(lǐng)域中發(fā)揮其重要作用。
參考文獻(xiàn)
[1]賀雪晨等. 《虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用教程 》 清華大學(xué)出版社，2012-06-01
