凌波 王維霞

【摘 要】在中等職業(yè)教育信息化建設(shè)中，傳統(tǒng)實訓(xùn)教學(xué)模式已經(jīng)很難滿足實際教學(xué)的需要，隨著計算機技術(shù)和軟件開發(fā)技術(shù)迅猛發(fā)展，運用虛擬實訓(xùn)軟件改變中職學(xué)校的教學(xué)模式勢在必行。本文以“異步電動機自鎖控制電路的安裝”實訓(xùn)項目為例，將虛擬實訓(xùn)軟件應(yīng)用于中職電工技能實訓(xùn)教學(xué)實踐中，有效改善了實訓(xùn)課堂教學(xué)效果，提高了學(xué)生的技能水平。

【關(guān)鍵詞】虛擬實訓(xùn)軟件;中職;電工技能

【中圖分類號】712? 【文獻標(biāo)識碼】A

【論文編號】1671-7384（2020）04-094-03

近年來，在中職學(xué)校招生規(guī)模不斷擴大的形勢下，實訓(xùn)課的教學(xué)出現(xiàn)了若干問題，如由于實訓(xùn)設(shè)備數(shù)量不能滿足學(xué)生日漸擴大的規(guī)模，從而導(dǎo)致實訓(xùn)的次數(shù)減少，嚴(yán)重影響學(xué)生實踐技能的掌握;設(shè)備更新?lián)Q代的時間縮短，學(xué)生操作過程中的損耗率加大以及高額的實驗耗材費用使學(xué)校難以承擔(dān);由于考慮到實訓(xùn)的安全性，學(xué)生往往不能進行加電調(diào)試等具有危險性的操作。針對以上問題。虛擬實訓(xùn)既能較好地完成教學(xué)目標(biāo)，又能降低實訓(xùn)成本，提高實訓(xùn)的安全性，是一個比較好的解決方案。

虛擬實訓(xùn)軟件的教學(xué)設(shè)計

1.軟件教學(xué)需求分析

好的教學(xué)軟件需要好的教學(xué)設(shè)計，好的教學(xué)設(shè)計需要先進的教學(xué)理念指導(dǎo)。教學(xué)軟件的設(shè)計要貫徹“主導(dǎo)-主體相結(jié)合”的教育理念，既要提供充足的圖文、動畫、視頻等演示資源來支持教的功能，又要有良好的界面導(dǎo)航及虛擬實訓(xùn)交互設(shè)計來調(diào)動學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能動性。中職“電工技能與實訓(xùn)”課程主要以項目教學(xué)為主，通過十個典型的實際電路的安裝與調(diào)試，使學(xué)生能熟練掌握電工基本知識和安裝維修技能。因此在虛擬實訓(xùn)教學(xué)軟件中應(yīng)具有以下功能：漫游功能——能夠多角度觀察虛擬實訓(xùn)器件、儀器設(shè)備及操作場景;演示功能——能夠演示電工安裝技能實訓(xùn)中的操作程序、操作方法及錯誤操作結(jié)果;交互功能——能夠利用鍵盤、鼠標(biāo)對虛擬場景中的設(shè)備和元器件進行自主的虛擬實訓(xùn)操作，該功能是虛擬實訓(xùn)軟件的核心功能;考核功能——能夠進行理論試題與虛擬實訓(xùn)操作的考核，驗證學(xué)生學(xué)習(xí)水平，并給予反饋，促進學(xué)生技能的提升。

2.軟件系統(tǒng)功能介紹

通過前面的需求分析，結(jié)合中職學(xué)生學(xué)習(xí)特點，本文以“電工技能與實訓(xùn)”課程中“異步電動機自鎖控制電路的安裝”為例，說明該軟件的模塊功能：電路原理分析模塊——以二維動畫的形式生動演示抽象的電路原理。器件介紹模塊——采用3D模型全方位地展示各種電氣元件的組成和結(jié)構(gòu)。線路安裝模塊——既能夠自動或分步演示電路的安裝過程，還能讓學(xué)生通過鼠標(biāo)進行人機交互，根據(jù)界面的操作提示，自主地進行元器件安裝和電路連接的虛擬實訓(xùn)。仿真運行模塊——演示異步電動機自鎖控制電路的運行過程，在虛擬實訓(xùn)場景中，學(xué)生可以通過鼠標(biāo)點擊來操縱電源開關(guān)的閉合與斷開，點擊啟動或停止按鈕來控制電動機的運行或停止，如圖1所示?？己嗽u價模塊——考核評價模塊可進行理論與虛擬實訓(xùn)操作考核，在操作考核場景中，由學(xué)生完全自主操作，考核學(xué)生元器件安裝和電路連接技能是否達標(biāo)，并給出評價與反饋。

虛擬實訓(xùn)軟件在教學(xué)中的應(yīng)用

1.教學(xué)實踐研究的方法及過程

虛擬實訓(xùn)教學(xué)軟件開發(fā)完成后，在本校2018級機電技術(shù)應(yīng)用專業(yè)開展教學(xué)實踐研究，其中2018級機電1班作為觀察組，2018級機電2班作為對照組。

對照組采用常規(guī)理論授課→教師示范操作→練習(xí)強化→考核評價的教學(xué)模式。以“異步電動機自鎖控制電路的安裝”實訓(xùn)項目為例，具體教學(xué)階段如下：①教師對照原理圖講解電路原理，幫助學(xué)生分析電路工作過程。②教師介紹相關(guān)設(shè)備及元器件功能，學(xué)生熟悉各元器件的結(jié)構(gòu)。③教師示范設(shè)備及元器件的安裝、線路的連接等操作，學(xué)生模仿練習(xí)。④學(xué)生自主進行練習(xí)，教師發(fā)現(xiàn)問題，進行集中或個別指導(dǎo)。⑤根據(jù)課時計劃安排，統(tǒng)一進行實訓(xùn)操作考核。

常規(guī)實訓(xùn)教學(xué)的教學(xué)內(nèi)容絕大部分在學(xué)校實訓(xùn)室完成，學(xué)生只能在課外做一些理論內(nèi)容的簡單預(yù)習(xí)和復(fù)習(xí)。

觀察組利用虛擬實訓(xùn)軟件，采用“理虛實一體化”的教學(xué)模式。借助虛擬實訓(xùn)教學(xué)軟件，打破理論與實踐的分段式教學(xué)模式，使三者有機地融合在一起。具體教學(xué)過程如下：①課前利用網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺下發(fā)虛擬實訓(xùn)教學(xué)軟件，讓學(xué)生根據(jù)任務(wù)描述了解實訓(xùn)的主要內(nèi)容，并觀看預(yù)習(xí)電路原理分析模塊與元器件介紹模塊中的知識，記錄不清楚和不理解的問題。②教師根據(jù)學(xué)生預(yù)習(xí)中反饋的問題，對電路原理和元器件的相關(guān)知識進行針對性地講解，并讓學(xué)生對照虛擬實訓(xùn)中元器件模塊的內(nèi)容，熟悉各元器件的結(jié)構(gòu)功能，教師進行檢查和個別指導(dǎo)。③教師示范設(shè)備及元器件的安裝和線路的連接等操作，學(xué)生先進行虛擬實訓(xùn)練習(xí)，有問題查看軟件的幫助部分內(nèi)容，練習(xí)熟練后再進入虛擬實訓(xùn)考核模塊。④學(xué)生虛擬實訓(xùn)考核通過后，方可進行實際的操作訓(xùn)練，教師進行個別指導(dǎo)。⑤根據(jù)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的情況進行實訓(xùn)操作考核。

“理虛實一體化”中的虛擬實訓(xùn)教學(xué)不受時間與空間的限制，學(xué)生除了在學(xué)校課上學(xué)習(xí)之外，在家中也可以利用業(yè)余時間進行虛擬的技能訓(xùn)練。學(xué)校的實訓(xùn)室教學(xué)主要用于解決實際操作中遇到的難點問題，這在虛擬實訓(xùn)中是解決不了的。

2.兩種教學(xué)模式的效果比較

在兩組學(xué)生的教學(xué)過程中，我們采用課堂觀察、討論與問卷調(diào)查的研究方法進行教學(xué)效果的比較。

（1）應(yīng)用“理虛實一體化”教學(xué)模式有助于學(xué)生對工作原理及工作過程的深度理解。以“異步電動機自鎖控制電路的安裝”實訓(xùn)為例，在講解電路中熱繼電器保護的工作過程時，常規(guī)的教學(xué)只能是教師對著原理圖給學(xué)生機械地講解，學(xué)生們理解起來比較困難，很難搞明白熱繼電器的動作過程;在“理虛實一體化”教學(xué)中，虛擬實訓(xùn)軟件利用動畫把熱繼電器的動作過程形象地展示給學(xué)生，讓教師教得輕松，學(xué)生理解得透徹。

（2）虛擬實訓(xùn)和實際操作結(jié)合的混合式教學(xué)，讓學(xué)生的學(xué)習(xí)效率呈螺旋式逐漸上升，學(xué)生技能操作達標(biāo)所需的訓(xùn)練時間縮短20%，提高了實訓(xùn)效率的同時，還降低了元器件的損耗。

（3）“理虛實一體化”教學(xué)模式與常規(guī)實訓(xùn)教學(xué)模式相比較，具有較高的靈活性。虛擬實訓(xùn)軟件可以貫穿課前預(yù)習(xí)、課中講解、課后復(fù)習(xí)等環(huán)節(jié)，學(xué)生還能夠根據(jù)自己的需要選擇有針對性的內(nèi)容進行自主學(xué)習(xí)，通過網(wǎng)絡(luò)還能打破時間和空間的限制，在課外也能進行線上的學(xué)習(xí)。

（4）為了準(zhǔn)確、有效地了解觀察組和對照組學(xué)生在不同實訓(xùn)模式下的學(xué)習(xí)情況，我們編制了調(diào)查問卷，從教學(xué)方式、課堂參與度、學(xué)習(xí)難度、教學(xué)滿意度等幾個方面進行了調(diào)查。數(shù)據(jù)表明，“理虛實一體化”教學(xué)模式在實訓(xùn)教學(xué)中的應(yīng)用是非常有效的，能夠在一定程度上提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、學(xué)習(xí)參與度;降低理論學(xué)習(xí)的梯度，提高學(xué)生的基礎(chǔ)知識掌握程度;提高實訓(xùn)操作的效率，增強了學(xué)生的動手能力。絕大部分學(xué)生表示非常愿意在今后的實訓(xùn)中采用“理虛實一體化”教學(xué)模式進行學(xué)習(xí)。

教學(xué)實踐表明，借助于虛擬實訓(xùn)軟件，可以突破時間與空間的限制，明顯增強學(xué)生實訓(xùn)興趣，提高學(xué)習(xí)效率，改善實訓(xùn)課教學(xué)效果，同時可以節(jié)約耗材，提高實訓(xùn)的安全性。但虛擬實訓(xùn)不能完全代替實際操作，只有通過“理論+虛擬實訓(xùn)+實際操作”的有機融合，才能真正使實訓(xùn)教學(xué)效果產(chǎn)生質(zhì)的飛躍。

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作者單位：天津市濱海新區(qū)塘沽第一職業(yè)中等專業(yè)學(xué)校