虚拟仿真实训基地在高职教育中的应用探析-2019年文档

虚拟仿真实训基地在高职教育中的应用探析

Higher vocational colleges are investing in the construction of virtual reality training bases， which have become an important means of improving the teaching quality of education in higher vocational colleges. This article mainly from the higher vocational education present situation of the application of virtual simulation training base construction，the necessity and the existing problems are analyzed，and virtual simulation for the higher vocational education training base construction，put forward several proposals to the construction of virtual simulation training base in higher vocational colleges so as to provide some valuable reference.

虚拟仿真实训概念的提出至今有20多年的历史，国外对虚拟仿真实训的研究较早，因其诱人的应用前景，越来越多的行业都在该方面做了相应研究。《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010-2020）》的颁布与实施，进一步推动了中国高等教育教学改革的不断深入，各高等职业院校对实训教学在推进素质教育中的重要作用的认识越来越深刻，纷纷投资建设虚拟仿真实训中心，但与发达国家相比，虚拟仿真实训教学在课程体系中仍处于从属地位[1]。实践教学的培训任务可以分为教学实训和生产

实训，生产性实训基地又受生产效率等因素的制约，通常校外生产实训基地会产生教学效果和生产效率之间的矛盾，虚拟仿真实训基地的建设应运而生，以弥补生产实训教学的不足[2]。在大力倡导信息技术和教育教学改革相结合的大背景下，越来越多的高职院校都在投身于虚拟仿真实训系统的构建工作，虚拟仿真实训系统的建设和应用已经成为高等职业教育的重要组成部分，也是提高高等职业院校教育质量的重要手段。虚拟仿真技术是将多媒体技术、虚拟现实技术与网络通信技术等信息技术进行集成，构建一个与现实世界的物体和环境相同或相似的虚拟教学环境，并通过虚拟环境集成与控制为数众多的实体，构成一个虚拟仿真教学系统[3]。

1 虚拟仿真实训基地在高职教育中的应用现状

目前，高职院校纷纷引入虚拟仿真实训系统，主要集中在数控、机电、焊接技术，以及食品加工和服装设计等专业，采用虚拟仿真软件进行产品的工艺设计、技术操作、成品审核等工艺作业，实现了行业企业实际操作的无缝对接，借助虚拟仿真实训软件，学生在校获得的实践技能在实际工作中得到了很好的应用。高等职业院校的虚拟仿真实训基地建设多是基于专业实训的

“高投入、高耗材、高危险、难实施、难观摩、难再现”的特点，努力将计算机虚拟技术与教学实践有效融合，以解决职业实训教学中“三高三难” 的实训问题。各高职院校因专业设置和侧重方向不同，涉及教学实训的教学仪器和设备有所区别，工艺作业

和考核评价指标也各异，要开发适用于所有高职院校某个专业通用的虚拟仿真实训教学软件是不现实的，虚拟仿真实训系统的教学效果必须基于该校的实训设备和实训教学模式。因此鼓励高等职业院校的教师依据所授课程的实训条件自行开发和定制软件产品。宋福根等[4]认为东华大学工商管理学院构建的经济管理类“管理决策实训服务”仿真实践平台，在专业实训教学应用方面取得了很好的效果。

从虚拟仿真实训与高等职业教育的相关研究文献来看，绝大多数研究表明，虚拟仿真实训在推动职业教育的发展过程中起着关键作用，研究多关注的是虚拟仿真实训基地信息化平台的整体建设，较清楚地阐述了信息化教学资源的运用优势及其在职业实践教学应用中应处理好的各种关系，为解决高等职业教育所面临的“实训难、实习难、就业难”等问题开辟了新思路，但是对虚拟仿真实训在职业教育实践操作方面的研究较少，尤其体现在具体教学应用的实证研究上，还有待进一步深入的研究。

2 高职教育虚拟仿真实训基地建设的必要性

培养生产、建设、管理、服务等一线急需的高素质技能型人才是高职院校人才培养的主体目标。高职院校应注重强化学生动手实践能力的培养，使其练就一身就业本领，能够迅速进入工作角色，彰显职业学生本色，以适应当今社会经济的快速发展。但是中国高职院校的办学历史不长，实训设备和基地的经费投入不足是现实存在的。随着招生规模扩大，简陋落后的实训条件和实

际实训教学需求间的矛盾不断凸显。在日常教学过程中常常会出现学生实验实训无法正常完成的现象，比如一个班的实验需要学生分批次完成，多数实验需要几个人合用一台仪器或者只能观看不能动手，一些大型昂贵的实验生产性设备学院更是无力购置。虽然高职教育一直倡导“校企合作，工学结合”，但是多数学校的校外实训基地只能满足学生参观，增强感性认识，而无法满足学生上手实际操作，所谓的“校企合作，工学结合”也只停留在口头层面。虚拟仿真实训基地建设的提出给高等职业学校的实训实践带来了福音，针对专业及其实验特点建设虚拟仿真实训基地能够较好地保障实训教学质量，解决高职院校资源短缺问题。在实训教学质量方面，给学生创造充分动手的机会，仿真实际生产，灵活设置工艺参数，模拟生产条件，客观评价学生操作的正确性和合理性；此外，完全可以避免现场操作带来的危险，充分发挥学生的想象力，调动学生的积极性，使学生更加自信和有成就感[5]。由此可见，在仿真教学模式下，学生掌握教学知识远远超过传统教学，学生愿意自学自评，反复训练，学习的积极性得到了很大的提高。在高职实训教学中引入虚拟仿真技术，不仅能够降低教学成本，还可以丰富教学形式，优化教学效果，加快高职院校“职业人才”培养的速度和质量。虚拟仿真实训教学的应用在改革职业教学理念、推动实验实训教学改革及化解实训难题等方面具有非常重要的意义。由此可见，虚拟仿真教学软件的应用已成为职业教育实训教学的重要手段，应用前景无比广

阔，亟待进一步开发利用。

3 高职教育虚拟仿真实训基地建设存在的问题

随着虚拟仿真教学技术的不断发展，高职院校也逐渐认识到其在实验实训教学中的促进作用，越来越重视虚拟仿真实训教学技术的应用[6]。但是与国外相比，国内虚拟仿真实训教学技术的发展还处于初级阶段，存在诸多需要完善的地方，在应用过程中仍存在一些问题。

3.1 跟不上社会经济和技术的发展

很多高职院校都意识到虚拟仿真实训基地建设的必要性和

迫切性。但是目前职业教育方面的虚拟仿真系统软件都是国外开发的，价格昂贵且不适合国内教学现状。田轶等[7]的研究认为，目前的虚拟仿真实训系统在教学中对提高学生的某一作业模块

的仿真操作能力有明显作用，但对于联系紧密的系统单元操作还不能起到很好的作用，其他关联课程的教学几乎不能受到影响。虚拟仿真软件系统的开发还没有和专业建设高度融合，在支持专业技能转化和区域经济发展方面还有很大的开发空间。另外，虚拟仿真实训系统的开发必须考虑成本效益，不能单纯为了虚拟仿真教学而开发。高等职业教育是以提高学生的专业技能实践能力为归宿点的，虚拟仿真实训系统的利用是为了达到教学过程的最优化，让学生获得全面的发展。

3.2 缺乏规范性和标准性

虽然近几年各高职院校的虚拟仿真实训系统建设得到了一

定发展，但是虚拟仿真实训系统的建设缺乏统一的标准和相应的规范。专业性较强的仿真软件开发缺少专业技能的配合，如开发软件的技术人员不懂得高职院校设置专业的需求和教学的模块设置，甚至在学生操作工艺的流程上不能和教师的教学目标相一致。软件设计、代码编写，其扩展性和安全性的使用等方面都要相互统一，把握不同虚拟仿真技术的特点，使虚拟仿真技术与多媒体有机结合，选择有效的虚拟仿真实训教学工具，以提高教学质量和效果。

3.3 教学理念不新颖

虚拟仿真实训教学能够帮助学生理解实训内容，提高学生动手操作能力。但也仅仅是模拟了真实的实训教学，教学理念不新颖，操作过程缺少“实物感”，缺少实际生产操作应急能力的培养，不能够完全代替实物实训[8]。因此，虚拟仿真实训和实际操作训练是教学的2种不同方式，各有特点，优势互补，不可替代。在虚拟仿真实训教学中学生接受的是仿真软件上的逻辑记忆和鼠标操作，加强的是理论知识的印象意识，和实际接触实物的动手操作有着本质的区别，当学生真正接触到实物时难免出现“无从下手的情况”。高职实践技能教育过程中应注重虚拟仿真实训和实物实训的结合，相得益彰。在虚拟仿真实训教学的基础上，有秩序、有目的地穿插真实环境的实践操作，强化学生实训技能，提高实训质量。在实训内容的安排上，可以由低年级向高年级逐步进行虚拟仿真实训，加深理论知识的模拟运用后再进行

实物训练。

3.4 建设力度不够

利用虚拟仿真实训软件将仿真实训操作和真实实训环境统一起来能够达到良好的实训效果。虚拟仿真实训的“实训设备”可扩展能力较强，可根据实训需要随时生成新的实训“设备”，随着教学内容的优化和调整，实训教学也可及时跟上技术的发展。在教学实施过程中，由于虚拟仿真实训有沉浸性和交互性的特点，学生能够在虚拟环境中变换角色，全身心投入学习环境，全面了解整个生产过程，根据各种差异针对性、选择性地反复强化训练，提高学生实践技能和自我学习能力。然而，目前高职教育虚拟仿真实训基地建设力度不够，虚拟仿真实训教学尚未取得实质性的进展，效果不显著。

3.5 教学人才队伍力量薄弱

高素质高技能人才队伍的建立是虚拟仿真实训教学系统建设和发展的支撑体，但目前院校教学人才队伍力量薄弱，缺乏精通虚拟仿真实训教学的专业性人才。为了更好地推动高等职业教育虚拟仿真实训基地建设，当务之急是培养出一批熟悉实训教学、专业能力强、职业责任感强、岗位技能好、精通计算机的教师队伍。教师的教学理念和教学能力达到较高的水平是虚拟仿真实训教学系统得到科学、合理设计和有效使用的先决条件。职业院校与企业强强合作，共同培养虚拟仿真实训教学人才队伍，开发虚拟仿真教?W软件，着重要突出虚拟仿真实训教学内涵体系

建设，即课程体系和考核评价体系建设，其中依托国内高职院校信息管理中心培养善于开发虚拟仿真教学系统的师资队伍是有效路径之一。

4 高职教育开展虚拟仿真实训基地应用的建议

4.1 政策上的引领和支持

教育系统要鼓励企业研发适合教学的虚拟仿真系统，鼓励建设区域性虚拟仿真教学系统研发团队，制定适合开发虚拟仿真实训系统的专业和课程方向，避免出现一味追捧的浮夸现象。高等职业院校应该加强虚拟仿真实训基地建设的力度，加强与企业的合作配合，同时鼓励教师投入到虚拟仿真实训系统的开发和应用中，努力使虚拟仿真教学系统在教学内容上具备科学性、仿真性和典型性，在教学形式上具备互动性、实践性和可扩展性等基本特征[9]。

4.2 师资队伍的强化培养

教师是职业院校实训教学的组织者和实施者，占主体地位。虚拟仿真实训教学基地的开发和建设离不开专业教师的参与，但仅仅依靠专业教师是很难实现的，或者得不到理想的推进效率和效果。因此，教学主管部门和高等职业院校需统筹整合地区行业专家资源，发挥信息、资金、技术、规划等资源合力，提高专业教师投身建设虚拟仿真实训基地的热情和技术水平。教师也应该保持热情，提出合理的教学需求，并提供行业技术指导，为研发虚拟仿真的教学系统出力，开拓思维，更新教育理念，与时俱进

[9]。

4.3 坚持实际操作训练为本，避免虚拟实训泛化

高等职业院校的实训教学要分清主次，清楚地认识到虚拟仿真软件只是提高学生实践技能的有效方式，在实训教学的组织上要坚持能实际操作则不虚拟的原则，让学生在“沉浸”中保持清醒的认识，且要分主次，即使进行虚拟仿真实训也要让学生在一定的学习目标中和相应要求下合理安排自主学习的任务和时间，独立思考，自主尝试解决问题。除此之外，要尽可能提供真实的操作环境，让学生在真实的职业情境中去建构知识，有助于形成在工作中不断学习的习惯，提高学习能力，这对学生职业能力的终身发展有重要的意义。