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

路文娟

摘要：本文總結(jié)了仿真實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)的定義和特點(diǎn)，提出了仿真實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)在高職高專實(shí)踐教學(xué)中的適用性和應(yīng)用現(xiàn)狀。以教學(xué)實(shí)踐中變電所仿真實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)的應(yīng)用為例，本文還闡明了仿真實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)的應(yīng)用效果。

關(guān)鍵詞：仿真實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)；高等職業(yè)教育；實(shí)踐教學(xué)；職業(yè)技能培養(yǎng)

中圖分類號：G712 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2017）25-0267-02

仿真實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)的廣泛推廣和使用是當(dāng)前職教方式和手段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)，所創(chuàng)造或模擬的虛擬訓(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(dòng)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)，最終達(dá)到技能訓(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，其總體方案、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，選擇掌握較為薄弱的技能點(diǎn)進(jìn)行反復(fù)鞏固訓(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、多次重復(fù)利用，符合可持續(xù)發(fā)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(gè)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)室則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(dòng)手能力的提高。

3.仿真實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)的使用能幫助達(dá)到專業(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)間和成本。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(gè)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)發(fā)展上升到國家教育規(guī)劃發(fā)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)來幫助教師教學(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(gè)比例在武漢市略高于地市州。這說明仿真實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)的概念已經(jīng)深入高職院校，但大面積的普及使用還需要相當(dāng)長的一段時(shí)間。

根據(jù)調(diào)查反饋，未使用仿真實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)的原因主要集中在三個(gè)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)不足，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)基本能夠滿足教學(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)的普及和應(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)手段；（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(dòng)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)成本高，再加上實(shí)踐操作過程中的電力安全因素考慮，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)單位參加實(shí)踐。但由于這些企業(yè)現(xiàn)場必須保障運(yùn)行安全和可靠性，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2011年申請了“變電所綜合仿真實(shí)訓(xùn)室”的立項(xiàng)，項(xiàng)目建設(shè)于2012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場景軟件和仿真支撐平臺軟件等四套仿真軟件。系統(tǒng)能夠通過動(dòng)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)及繼電保護(hù)和自動(dòng)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(dòng)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)，對繼電保護(hù)人員（學(xué)生）能夠進(jìn)行定值整定、保護(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)、保護(hù)整定計(jì)算、方式研究、設(shè)備改造研究等。

2.變電所仿真實(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)能夠承擔(dān)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)》、《繼電保護(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(dòng)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(gè)，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2016年11月對電氣化鐵道技術(shù)2014級的全部6個(gè)班級，278名學(xué)生進(jìn)行了反饋調(diào)查，調(diào)查結(jié)果顯示實(shí)訓(xùn)室達(dá)到的實(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場景展示能夠幫助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)的使用能夠使他們觀察設(shè)備重點(diǎn)部位，學(xué)習(xí)及時(shí)判斷和發(fā)現(xiàn)缺陷、異常現(xiàn)象；75%的學(xué)生通過使用仿真系統(tǒng)熟練地掌握了規(guī)范、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，能夠安全、規(guī)范地進(jìn)行變電站電氣倒閘操作。在對改進(jìn)和建議方面，筆者搜集到的學(xué)生反饋情況如表1。

五、結(jié)語

在今后的教學(xué)實(shí)踐中，高職院校也要加快自身的適應(yīng)性，建設(shè)適應(yīng)專業(yè)特點(diǎn)和實(shí)踐能力培養(yǎng)需求的仿真實(shí)訓(xùn)室或?qū)嵱?xùn)基地，同時(shí)提高專業(yè)教師在仿真系統(tǒng)方面的應(yīng)用能力，促進(jìn)仿真實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)成為培養(yǎng)職業(yè)技能人才的重要工具。

參考文獻(xiàn)：

[1]張麗.職業(yè)院校仿真實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目開發(fā)[J].鄭州鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2015，（1）：55-56.

Research on the Application of Simulation Training System in Practical Teaching of Higher Vocational Education

LU Wen-juan

（Wuhan Railway Vocational College of Technology，Wuhan，Hubei 430205，China）

Abstract：This paper summarizes the definition and characteristics of simulation training system，and puts forward the applicability and application status of simulation training system in practice teaching in higher vocational colleges. Taking the application of substation simulation training system in teaching practice as an example，this paper illustrated the effect of simulation training system.

Key words：simulation training system；higher vocational education；practical teaching；vocational skills training