趙秋園 吳衛(wèi)剛 孫治國(guó) 鄭永生

摘 要 虛擬仿真技術(shù)應(yīng)用于高職課程改革中，可以彌補(bǔ)部分專(zhuān)業(yè)課程實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié)由于設(shè)備巨大，存在安全隱患，無(wú)法全面系統(tǒng)開(kāi)展實(shí)訓(xùn)的不足。以港口機(jī)械應(yīng)用技術(shù)專(zhuān)業(yè)的一門(mén)專(zhuān)業(yè)課程“門(mén)座起重機(jī)結(jié)構(gòu)與維?！钡姆抡鎸?shí)訓(xùn)平臺(tái)開(kāi)發(fā)為例，系統(tǒng)介紹了課程開(kāi)發(fā)的全過(guò)程，可以為其它高職類(lèi)類(lèi)似課程的開(kāi)發(fā)提供參考借鑒。

關(guān)鍵詞 虛擬仿真 實(shí)訓(xùn) 專(zhuān)業(yè)課程

中圖分類(lèi)號(hào)：G712 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.16400/j.cnki.kjdkz.2018.03.021

Abstract The application of virtual simulation technology in the curriculum reform of higher vocational education can make up for the shortage of training equipment huge size， security risks and unable to carry out practical training systematically. In port machine applied technology profession teaching we take the development of a virtual training platform for "portal crane's structure and maintenance" course as an example， the whole process of course development is introduced， which can provide reference for other similar courses in higher vocational colleges.

Keywords Virtual Simulation； practical training； professional course

近幾年來(lái)，虛擬仿真技術(shù)正受到社會(huì)各界的關(guān)注和應(yīng)用，市面上也出現(xiàn)了很多虛擬仿真軟件，為企業(yè)工藝流程改造、研發(fā)產(chǎn)品驗(yàn)證等提供了新思路，為企業(yè)創(chuàng)造了效益。虛擬仿真技術(shù)是綜合運(yùn)用計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、人機(jī)交互、傳感、人工智能等多項(xiàng)技術(shù)以產(chǎn)生一個(gè)模擬真實(shí)世界的虛擬環(huán)境，用戶可以通過(guò)各種方式與這個(gè)環(huán)境進(jìn)行交互，環(huán)境會(huì)及時(shí)做出回應(yīng)，從而使得用戶有一種沉浸于虛擬環(huán)境的感覺(jué)。[1]該環(huán)境具有獨(dú)特的浸沒(méi)感和臨場(chǎng)參與感，是一個(gè)開(kāi)放、互動(dòng)的環(huán)境。[2]

在高職教育領(lǐng)域虛擬仿真技術(shù)也有應(yīng)用前景，結(jié)合課程需要和學(xué)生掌握知識(shí)便捷性需求，進(jìn)行基于虛擬仿真技術(shù)的課程開(kāi)發(fā)越來(lái)越受到高職院校的重視。另外，教育部在《關(guān)于全面提高高等職業(yè)教育教學(xué)質(zhì)量的若干意見(jiàn)》中提出，在教學(xué)中要充分利用現(xiàn)代信息技術(shù)，開(kāi)發(fā)虛擬工廠、虛擬車(chē)間、虛擬工藝、虛擬實(shí)驗(yàn)。[3] 因此，將虛擬仿真技術(shù)應(yīng)用于高職課程改革和課程實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié)中，是一個(gè)很好的發(fā)展方向。

雖然虛擬仿真技術(shù)已在多個(gè)領(lǐng)域的教學(xué)及實(shí)踐中應(yīng)用，[4]但在港口機(jī)械專(zhuān)業(yè)課程實(shí)訓(xùn)教學(xué)中的應(yīng)用還在探索階段，很多情況下只是部分模塊的開(kāi)發(fā)和探索， 沒(méi)能形成較為系統(tǒng)全面的課程體系。目前我院港口機(jī)械類(lèi)相關(guān)專(zhuān)業(yè)的學(xué)生在專(zhuān)業(yè)課程學(xué)習(xí)過(guò)程中，接觸的大都是大型港機(jī)設(shè)備，體積大、重量大、零部件多、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、維修保養(yǎng)工作有別于一般小型設(shè)備。以“港口門(mén)座起重機(jī)結(jié)構(gòu)與維?！闭n程為例，一臺(tái)門(mén)座起重機(jī)零部件在1萬(wàn)個(gè)以上，自重高達(dá)幾百?lài)?，而且相?yīng)的維修保養(yǎng)工藝與普通設(shè)備不同，因此開(kāi)展設(shè)備維保實(shí)訓(xùn)有一定難度而且有安全隱患。如果能將企業(yè)實(shí)際需求的設(shè)備建立三維仿真模型，將專(zhuān)業(yè)課程中主要結(jié)構(gòu)原理知識(shí)以三維模型的方式在課件中再現(xiàn)，同時(shí)重視設(shè)備維修技能的培養(yǎng)和維護(hù)保養(yǎng)技能培養(yǎng)，開(kāi)發(fā)建設(shè)三維仿真實(shí)訓(xùn)平臺(tái)，技能培養(yǎng)以仿真模擬訓(xùn)練加真實(shí)零部件拆裝相結(jié)合的方式開(kāi)展，使學(xué)生技能提升途徑多元化，可以彌補(bǔ)傳統(tǒng)教學(xué)無(wú)法開(kāi)展全面實(shí)訓(xùn)的不足。

1 課程設(shè)計(jì)目標(biāo)

針對(duì)“門(mén)座起重機(jī)結(jié)構(gòu)與維保”課程的教學(xué)目標(biāo)，結(jié)合行業(yè)企業(yè)生產(chǎn)實(shí)際，將課程體系進(jìn)行系統(tǒng)梳理，總結(jié)歸納，將授課內(nèi)容歸結(jié)為若干技能項(xiàng)目：包括設(shè)備整體結(jié)構(gòu)與原理認(rèn)知（利用仿真實(shí)訓(xùn)平臺(tái)立體動(dòng)畫(huà)形式展示）、部分零部件檢修與認(rèn)知（利用港機(jī)維修中心實(shí)訓(xùn)室真實(shí)零部件拆裝檢修實(shí)訓(xùn)開(kāi)展）、維修技能項(xiàng)目利用仿真實(shí)訓(xùn)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)、日常檢查與潤(rùn)滑保養(yǎng)技能項(xiàng)目利用仿真實(shí)訓(xùn)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)。

2 仿真實(shí)訓(xùn)平臺(tái)開(kāi)發(fā)的具體做法

首先，與煙臺(tái)昭陽(yáng)公司、青島港裝卸公司等企業(yè)合作完成門(mén)座起重機(jī)三維建模，其中教師負(fù)責(zé)港口裝卸公司調(diào)研，收集整理設(shè)備技術(shù)資料，分析門(mén)座起重機(jī)結(jié)構(gòu)，建模過(guò)程中技術(shù)問(wèn)題指導(dǎo)反饋，提出建模修改意見(jiàn)；煙臺(tái)昭陽(yáng)工程師負(fù)責(zé)軟件建模。

然后，以三維模型為基礎(chǔ)教師完成仿真實(shí)訓(xùn)平臺(tái)的三維動(dòng)畫(huà)課件腳本、虛擬維修實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目腳本、虛擬保養(yǎng)實(shí)訓(xùn)腳本編寫(xiě)，仿真實(shí)訓(xùn)平臺(tái)開(kāi)發(fā)過(guò)程中提出修改意見(jiàn)；煙臺(tái)工程師完成虛擬維修保養(yǎng)實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目開(kāi)發(fā)。具體過(guò)程如下：

2.1 虛擬平臺(tái)準(zhǔn)備階段

深入港口企業(yè)調(diào)研，了解企業(yè)維保人才技能需求，獲取設(shè)備維修保養(yǎng)工藝、設(shè)備結(jié)構(gòu)圖紙等資料，完善仿真平臺(tái)的基礎(chǔ)工作。

2.2 虛擬平臺(tái)建設(shè)方面

零部件測(cè)繪建模；零部件三維模型組裝；以三維模型為基礎(chǔ)完成三維課件多種表現(xiàn)形式的教案編寫(xiě)；三維立體化課件的制作；仿真實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目的制作。

2.3 教學(xué)方法方面

理論授課采用虛擬仿真課件展示；實(shí)訓(xùn)方面以虛擬仿真實(shí)訓(xùn)加實(shí)踐實(shí)訓(xùn)結(jié)合，以在虛擬平臺(tái)操作、向教師提問(wèn)問(wèn)題和動(dòng)手拆裝設(shè)備為主，教師總結(jié)教授為輔的方法。

2.4 教學(xué)效果評(píng)價(jià)方面

虛擬平臺(tái)仿真實(shí)訓(xùn)考核加部分零部件拆裝實(shí)訓(xùn)考核相結(jié)合，各占50%。

3 實(shí)施仿真實(shí)訓(xùn)平臺(tái)后所取得的成果

通過(guò)近一年的教學(xué)實(shí)踐證明，該項(xiàng)目可以滿足港口機(jī)械應(yīng)用技術(shù)專(zhuān)業(yè)和港口物流設(shè)備與自動(dòng)控制專(zhuān)業(yè)“港口起重機(jī)械”等相關(guān)課程每班50人的授課和考核需要，提升了學(xué)生掌握技能的能力；專(zhuān)業(yè)教師全程參與，提升了專(zhuān)業(yè)教師的職業(yè)技能；仿真實(shí)訓(xùn)平臺(tái)還可以用于企業(yè)相關(guān)維修及技術(shù)人員每班30人次的培訓(xùn)需要，真正體現(xiàn)校企合作的價(jià)值。部分仿真實(shí)訓(xùn)平臺(tái)軟件截圖見(jiàn)圖1-2。

4 總結(jié)

仿真實(shí)訓(xùn)平臺(tái)開(kāi)發(fā)是一個(gè)漫長(zhǎng)而循序漸進(jìn)的過(guò)程，不僅需要專(zhuān)業(yè)教師深入企業(yè)調(diào)研崗位需求，還要求專(zhuān)業(yè)教師深入企業(yè)系統(tǒng)學(xué)習(xí)崗位最新技能，同時(shí)開(kāi)發(fā)過(guò)程需要與專(zhuān)業(yè)的軟件公司合作，由教師提供方案和具體要求，為此需要編寫(xiě)大量教案和軟件開(kāi)發(fā)腳本，企業(yè)工程師負(fù)責(zé)仿真實(shí)訓(xùn)平臺(tái)開(kāi)發(fā)。經(jīng)過(guò)了一年多的仿真實(shí)訓(xùn)平臺(tái)開(kāi)發(fā)，雙方需經(jīng)常溝通，在溝通中加深了與企業(yè)的合作及各自技能的提升。在教學(xué)應(yīng)用中隨時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題隨時(shí)更改，以利于教學(xué)的開(kāi)展。通過(guò)實(shí)踐驗(yàn)證，采用仿真實(shí)訓(xùn)方式彌補(bǔ)了過(guò)去無(wú)法全面開(kāi)展真實(shí)實(shí)訓(xùn)的不足，滿足了學(xué)生職業(yè)技能掌握的需要，節(jié)省了購(gòu)置大型設(shè)備的費(fèi)用，同時(shí)還提高了專(zhuān)業(yè)教師的職業(yè)技能。

參考文獻(xiàn)

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[4] 婁軍委.高職建筑裝飾專(zhuān)業(yè)實(shí)訓(xùn)虛擬仿真系統(tǒng)的建設(shè)與教學(xué)實(shí)踐研究.浙江工商職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2016（15）：57-60.