（吉林建筑科技學(xué)院，吉林 長(zhǎng)春 130114）

0 引言

能源專業(yè)在國(guó)家高等教育學(xué)科中，扮演著越來越重要的角色，尤其是隨著新能源技術(shù)的不斷發(fā)展，國(guó)家對(duì)于環(huán)境科學(xué)、能源科學(xué)等新興行業(yè)的投入更加明顯。而能源技術(shù)專業(yè)又是實(shí)踐性非常強(qiáng)的學(xué)科，需要大量的實(shí)驗(yàn)操作來支撐學(xué)生的知識(shí)體系，作為當(dāng)前素質(zhì)教育主要的教學(xué)方式之一，實(shí)驗(yàn)教學(xué)能夠有效提升學(xué)生的專業(yè)技能、提高學(xué)生的實(shí)踐能力，也是當(dāng)前我國(guó)高等教育重要的手段之一。由于能源專業(yè)的特殊性，很多教學(xué)內(nèi)容無法在實(shí)際的教學(xué)場(chǎng)景中有效的展示出來，因此需要借助虛擬仿真軟件來向?qū)W生展示。虛擬仿真軟件的應(yīng)用，為教學(xué)提供了良好的教學(xué)手段，也為實(shí)驗(yàn)教學(xué)提供了技術(shù)支持[1]。

1 虛擬仿真軟件在新能源專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用價(jià)值

隨著國(guó)家能源戰(zhàn)略的不斷提升，對(duì)于環(huán)境保護(hù)、生態(tài)建設(shè)的投入更加深入，在新能源建設(shè)領(lǐng)域，國(guó)家大力支持發(fā)展新科技、新能源，并將新能源列入國(guó)家發(fā)展規(guī)劃中，尤其是近些年來，對(duì)于新能源汽車的補(bǔ)貼政策不斷完善，催生了大量的新興行業(yè)，如在車輛通行方面給予限行城市綠色通行牌照、提供購(gòu)置稅減免政策等等。新能源汽車的補(bǔ)貼也從側(cè)面反映了國(guó)家在能源建設(shè)方面投入的決心，這也給高校新能源專業(yè)的教學(xué)提升提出了新的要求。例如在新能源專業(yè)中，為了提高學(xué)生對(duì)于新能源汽車的知識(shí)掌握能力，很多高校在教學(xué)過程當(dāng)中，需要大量的去采購(gòu)新能源汽車設(shè)備及相關(guān)的教學(xué)工具。但是受制于經(jīng)費(fèi)、場(chǎng)地等客觀因素，最終落實(shí)的情況并不理想，而通過虛擬仿真軟件的應(yīng)用可以很好的解決在基礎(chǔ)知識(shí)教學(xué)、汽車零部件、汽車維修等方面的問題。通過虛擬軟件的使用，能夠極大地降低高校實(shí)驗(yàn)教學(xué)場(chǎng)地建設(shè)等方面的成本，降低教學(xué)費(fèi)用。另外，通過虛擬仿真軟件的應(yīng)用，也能夠幫助學(xué)生更好地感知知識(shí)內(nèi)容，提高學(xué)生參與教學(xué)的積極性。在其他能源專業(yè)的教學(xué)中，因?yàn)樯婕暗捷^多的高壓設(shè)備，通過虛擬仿真軟件的使用，能夠有效地避免這種因高壓泄漏而對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)產(chǎn)生的安全風(fēng)險(xiǎn)，這也是虛擬仿真軟件，在提升能源專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)效率和教學(xué)質(zhì)量的重要體現(xiàn)。

1.1 降低建設(shè)成本，提升教學(xué)成效

在傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)室建設(shè)過程中，需要投入大量的場(chǎng)地和實(shí)驗(yàn)設(shè)備，而且在實(shí)驗(yàn)的過程中，因?yàn)槭苤圃O(shè)備數(shù)量的限制，很多學(xué)生只能輪流完成一些實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，這就導(dǎo)致整個(gè)實(shí)驗(yàn)的效率非常低下，學(xué)生在較短的時(shí)間內(nèi)也很難對(duì)設(shè)備的知識(shí)進(jìn)行有效掌握。通過虛擬仿真實(shí)驗(yàn)，只需要在原有的實(shí)驗(yàn)室中安裝相應(yīng)的應(yīng)用軟件，學(xué)生就可以針對(duì)實(shí)驗(yàn)過程進(jìn)行模擬操作，不僅節(jié)省了設(shè)備占用的空間，同時(shí)對(duì)于實(shí)驗(yàn)室的教學(xué)效率有了大幅度的提高。目前，隨著信息技術(shù)的不斷的發(fā)展，設(shè)備的淘汰速度不斷加快，很多高校在實(shí)驗(yàn)室采購(gòu)設(shè)備上，已經(jīng)與市場(chǎng)主流的設(shè)備類型產(chǎn)生脫節(jié)，而通過虛擬仿真軟件能夠?qū)崟r(shí)更新到最新的產(chǎn)品，而且花費(fèi)的成本較小，只需要讓學(xué)生通過電腦就能夠接觸到市場(chǎng)上主流產(chǎn)品的性能和參數(shù)，有效避免了高效教學(xué)與市場(chǎng)需求脫節(jié)的問題[2]。

1.2 有效降低實(shí)驗(yàn)過程中的風(fēng)險(xiǎn)

如上文所述，除了在實(shí)驗(yàn)室操作過程中容易出現(xiàn)因作業(yè)不規(guī)范導(dǎo)致了高壓泄漏之外，還可能會(huì)出現(xiàn)諸多危險(xiǎn)情況。例如在拆裝工具時(shí)出現(xiàn)漏電，實(shí)驗(yàn)室場(chǎng)地的油脂遺留可能導(dǎo)致學(xué)生摔傷的情況，以及在操作設(shè)備時(shí)因作業(yè)不規(guī)范導(dǎo)致的頭發(fā)衣服碰到旋轉(zhuǎn)部件，同時(shí)實(shí)驗(yàn)室里存在的噪音等，都會(huì)對(duì)學(xué)生的安全產(chǎn)生不同程度的影響。通過虛擬仿真技術(shù)能夠?yàn)閷W(xué)生提供安全、安靜的作業(yè)環(huán)境，學(xué)生只需要通過電腦屏幕和鼠標(biāo)鍵盤的操作就能夠?qū)崿F(xiàn)與實(shí)物相同的實(shí)驗(yàn)設(shè)備的拆裝檢測(cè)以及產(chǎn)品性能的測(cè)試等，有效避免了實(shí)驗(yàn)過程中可能出現(xiàn)的問題。

1.3 提高教學(xué)質(zhì)量，提升實(shí)驗(yàn)水平

在傳統(tǒng)的能源實(shí)驗(yàn)操作過程中，老師通常會(huì)將學(xué)生分組或者在學(xué)生逐一對(duì)設(shè)備進(jìn)行操作后，再對(duì)實(shí)驗(yàn)的過程進(jìn)行指導(dǎo)及實(shí)驗(yàn)后的評(píng)價(jià)。在整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程當(dāng)中，教師的任務(wù)量大，重復(fù)指導(dǎo)學(xué)生的錯(cuò)誤，整個(gè)教學(xué)效果也不明顯。而利用仿真軟件，在學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作過程中，軟件會(huì)記錄學(xué)生操作的每一個(gè)步驟，當(dāng)學(xué)生操作失誤后，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)彈出實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)指出學(xué)生錯(cuò)誤的問題點(diǎn)，提示操作的無效性或者禁止學(xué)生操作某些動(dòng)作，在學(xué)生得到系統(tǒng)的提示之后，再去找指導(dǎo)教師提問，直到對(duì)知識(shí)點(diǎn)有效的掌握為止。教師對(duì)于學(xué)生的考核也只需要將試題的標(biāo)準(zhǔn)答案輸入到系統(tǒng)之后，學(xué)生隨機(jī)的進(jìn)行選題和抽題，包括對(duì)于仿真數(shù)據(jù)實(shí)施之后的結(jié)果進(jìn)行提交，系統(tǒng)會(huì)根據(jù)學(xué)生的操作過程以及輸入的選項(xiàng)進(jìn)行自主判斷，提示學(xué)生作業(yè)過程中存在的問題，同時(shí)也會(huì)對(duì)所有學(xué)生錯(cuò)誤點(diǎn)以及知識(shí)薄弱的地方進(jìn)行自動(dòng)梳理，教師根據(jù)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)在對(duì)知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行二次的講解，這就大大提高了實(shí)驗(yàn)的成果，提高了教學(xué)質(zhì)量[3]。

2 虛擬仿真軟件技術(shù)在能源類專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中面臨的主要問題

雖然在各大高校能源專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，很多高校都開展了虛擬仿真軟件的應(yīng)用課程，以提高高校的實(shí)驗(yàn)教學(xué)效率和教學(xué)質(zhì)量，但是其應(yīng)用過程中也出現(xiàn)了不同的問題，給高校的能源專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)開展帶來的不同程度的影響。

首先，在能源專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中，指導(dǎo)教師對(duì)于仿真軟件的應(yīng)用能力還需要進(jìn)一步提升。新能源專業(yè)作為一門以提升學(xué)生應(yīng)用和實(shí)踐能力為教學(xué)目標(biāo)的學(xué)科，其教師大多數(shù)是具有高級(jí)職稱和專業(yè)能力的教師，屬于技術(shù)型教師。但是相比較于計(jì)算機(jī)教學(xué)軟件，部分教師在使用以及教學(xué)方面還存在難以適應(yīng)和操作不熟練的情況，這主要是部分教師對(duì)于虛擬仿真軟件應(yīng)用的掌握和了解不夠深入，沒有適應(yīng)新時(shí)代帶來的影響，只是受迫于教學(xué)或者學(xué)院的要求，去學(xué)習(xí)，并沒有深入研究軟件的操作細(xì)節(jié)。

其次，部分高校在硬件設(shè)施設(shè)備的更新上還存在缺陷。虛擬仿真技術(shù)的應(yīng)用，需要穩(wěn)定的硬件系統(tǒng)的支撐，仿真技術(shù)作為一種新興的計(jì)算機(jī)信息技術(shù)，在軟件的運(yùn)行和使用上需要對(duì)其硬件進(jìn)行更新。目前在很多高校能源類實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，很多電腦設(shè)備老舊，其運(yùn)行硬盤及顯卡等運(yùn)行效率較差，導(dǎo)致仿真技術(shù)軟件在使用時(shí)出現(xiàn)卡頓、運(yùn)行慢或者展示不全等情況，這都大大影響了實(shí)驗(yàn)教學(xué)的質(zhì)量。

3 虛擬仿真軟件技術(shù)在能源類專業(yè)中的應(yīng)用實(shí)踐

第一，強(qiáng)化教師隊(duì)伍的仿真技術(shù)培訓(xùn)，提升教師的軟件應(yīng)用能力。作為一種新型的計(jì)算機(jī)仿真軟件，教師在學(xué)生實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中擔(dān)任著重要的角色，老師不僅是實(shí)驗(yàn)開展的引導(dǎo)者，同時(shí)也是教學(xué)知識(shí)的傳播者，其對(duì)于虛擬仿真軟件的應(yīng)用能力，直接決定了實(shí)驗(yàn)教學(xué)的質(zhì)量和成果轉(zhuǎn)化。因此，在高校教師隊(duì)伍中，需要不斷加強(qiáng)教師隊(duì)伍在仿真軟件應(yīng)用上的能力培養(yǎng)。虛擬仿真技術(shù)具有更新快、應(yīng)用廣泛等特點(diǎn)，參與教學(xué)的老師必須要有不斷更新知識(shí)庫的憂患意識(shí)，強(qiáng)化不斷學(xué)習(xí)、持續(xù)學(xué)習(xí)的認(rèn)知。加強(qiáng)教師隊(duì)伍的培訓(xùn)頻率，聘請(qǐng)專業(yè)的虛擬仿真軟件工程技術(shù)人員對(duì)教師進(jìn)行專門的強(qiáng)化訓(xùn)練，提升高校教師的教學(xué)能力，進(jìn)一步夯實(shí)教學(xué)基礎(chǔ)，提升高校教師在仿真技術(shù)軟件應(yīng)用于教學(xué)上的能力[4]。

第二，強(qiáng)化產(chǎn)學(xué)研合作教育，加大校企合作范圍。產(chǎn)學(xué)研合作教育是實(shí)現(xiàn)學(xué)生知識(shí)轉(zhuǎn)化的重要途徑之一。虛擬仿真技術(shù)作為一種注重實(shí)踐教育的應(yīng)用軟件，更需要將理論知識(shí)進(jìn)行實(shí)踐轉(zhuǎn)化。學(xué)校與合作的企業(yè)開展產(chǎn)學(xué)研合作教育時(shí)，將企業(yè)的實(shí)驗(yàn)基地作為重要的學(xué)生實(shí)踐場(chǎng)地，同時(shí)聘請(qǐng)企業(yè)的工程技術(shù)人員作為實(shí)驗(yàn)教學(xué)的工作者，幫助學(xué)生更好的理解專業(yè)知識(shí)，同時(shí)結(jié)合虛擬仿真軟件為學(xué)生開展更加切實(shí)有效的教學(xué)，讓學(xué)生能夠處在工廠實(shí)際的場(chǎng)景中學(xué)習(xí)。同時(shí)在返校之后結(jié)合老師的理論知識(shí)，加深對(duì)于能源類專業(yè)知識(shí)的認(rèn)知，實(shí)現(xiàn)理論與實(shí)踐的結(jié)合。學(xué)校還應(yīng)該加大產(chǎn)學(xué)合作過程中，學(xué)生利用暑假寒假等空余時(shí)間到合作企業(yè)中學(xué)習(xí)實(shí)踐，提升學(xué)生的操作能力，進(jìn)一步加深對(duì)于仿真技術(shù)軟件中相關(guān)產(chǎn)業(yè)的理解，提升學(xué)生的社會(huì)實(shí)踐能力。

第三，拓展虛擬仿真軟件的應(yīng)用范圍。在全國(guó)大多數(shù)高等教育院校中，對(duì)于虛擬軟件的應(yīng)用主要還是局限于實(shí)驗(yàn)室，學(xué)生在自主學(xué)習(xí)的過程中很難尋找到優(yōu)質(zhì)的資源去學(xué)習(xí)。因此，對(duì)于仿真軟件技術(shù)的應(yīng)用和實(shí)踐，院校還應(yīng)該加大其軟件技術(shù)的端口開放，讓學(xué)生能夠在宿舍、教室、圖書館等公共場(chǎng)所隨時(shí)獲取到軟件的壓縮包或者鏈接，能夠更好地去利用自身時(shí)間對(duì)軟件技術(shù)進(jìn)行學(xué)習(xí)。同時(shí)還應(yīng)該大力開放網(wǎng)上云課堂，讓學(xué)生有更多的渠道和資源自主學(xué)習(xí)。仿真軟件的應(yīng)用需要學(xué)生花更多的時(shí)間去琢磨和思考，提高應(yīng)用仿真軟件技術(shù)的能力[5]。

4 結(jié)語

作為能源專業(yè)類最主要的教學(xué)方式之一，實(shí)驗(yàn)教學(xué)在教學(xué)過程中發(fā)揮著越來越重要的作用，虛擬仿真技術(shù)的應(yīng)用更是加大了實(shí)驗(yàn)操作的可行性，提升了實(shí)驗(yàn)教學(xué)的質(zhì)量，能夠幫助學(xué)校在資金投入，場(chǎng)地設(shè)施建設(shè)等方面大幅度縮減運(yùn)營(yíng)成本。在未來的虛擬仿真技術(shù)軟件應(yīng)用上，高校應(yīng)該不斷的加大教師隊(duì)伍能力建設(shè)培養(yǎng)，擴(kuò)大應(yīng)用軟件的適用范圍，提高軟件利用效率。同時(shí)加大產(chǎn)學(xué)研合作，提高校企合作的深度和廣度，讓學(xué)生有更多的空間去接觸仿真軟件，提高學(xué)生對(duì)于能源產(chǎn)業(yè)的認(rèn)知水平。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，相信虛擬仿真技術(shù)軟件的開發(fā)成本將會(huì)進(jìn)一步的降低，其應(yīng)用場(chǎng)景也會(huì)更加的廣泛。未來的仿真技術(shù)也將更加具有真實(shí)感和互動(dòng)性，為能源專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)帶來更好的體驗(yàn)。