石蕊 陶紫瓊

摘要：隨著科學(xué)信息技術(shù)不斷提高，虛擬仿真技術(shù)廣泛用于航海航天、建筑、教育等行業(yè)，取得了顯著的成效。在職業(yè)技術(shù)教學(xué)中引入虛擬仿真技術(shù)能夠有效提高教學(xué)水平和質(zhì)量，對(duì)職業(yè)技術(shù)教學(xué)的發(fā)展有著非常重要的理論和現(xiàn)實(shí)意義。本文圍繞虛擬仿真技術(shù)和職業(yè)技術(shù)教育特點(diǎn)進(jìn)行分析，探究虛擬仿真技術(shù)在幾門(mén)實(shí)訓(xùn)課程中的具體應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：虛擬仿真技術(shù);職業(yè)技術(shù)教學(xué);應(yīng)用研究

隨著職業(yè)技術(shù)教育課程改革，職業(yè)教育越來(lái)越重視理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)融通，強(qiáng)調(diào)專業(yè)學(xué)習(xí)和工作實(shí)踐學(xué)做合一，職業(yè)教育的教學(xué)理念、模式、手段等都發(fā)生了較大的變化，其中基于虛擬仿真技術(shù)的教學(xué)模式教學(xué)效果顯著。

虛擬仿真技術(shù)利用計(jì)算機(jī)等信息技術(shù)手段對(duì)真實(shí)世界進(jìn)行模仿，創(chuàng)造出能夠?qū)崟r(shí)反映實(shí)體對(duì)象變化與相互作用的虛擬世界。虛擬仿真技術(shù)在教育領(lǐng)域應(yīng)用非常普遍，例如數(shù)學(xué)軟件MATLAB廣泛應(yīng)用在實(shí)驗(yàn)和施工環(huán)境、結(jié)果的模擬工作中，建筑信息模型軟件BIM建立了虛擬的建筑工程三維模型并提供完整的工程信息庫(kù)，VM虛擬機(jī)能夠虛擬出若干臺(tái)計(jì)算機(jī)以及各類虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室等。

（一）沉浸性

虛擬仿真技術(shù)模擬出來(lái)的環(huán)境與現(xiàn)實(shí)生活極為相似且具有較高的真實(shí)性，使用者在虛擬環(huán)境中能夠獲得較高的真實(shí)感和代入感。這種感覺(jué)與單純的視頻、動(dòng)畫(huà)演示有著極大的不同，它能夠增加使用者的感官體驗(yàn)，促使虛擬環(huán)境的使用者能夠完全沉浸在虛擬環(huán)境之中。虛擬仿真技術(shù)創(chuàng)造出的“現(xiàn)實(shí)感”能夠幫助學(xué)生聯(lián)想到真實(shí)的工作環(huán)境，創(chuàng)設(shè)學(xué)習(xí)情境，幫助學(xué)生更好地進(jìn)行理論學(xué)習(xí)和實(shí)際操作。

（二）交互性

在虛擬環(huán)境中，學(xué)生可以結(jié)合實(shí)際情況對(duì)虛擬仿真系統(tǒng)進(jìn)行操作，并直接觀察到操作所產(chǎn)生的結(jié)果，這個(gè)過(guò)程就體現(xiàn)出了虛擬仿真技術(shù)的交互性。學(xué)生在學(xué)習(xí)時(shí)，可先開(kāi)展虛擬化操作并得到相應(yīng)反饋，這樣能降低實(shí)際操作過(guò)程中的失誤率，有效提高學(xué)習(xí)效率。

（一）降低教學(xué)的成本投入

科學(xué)技術(shù)的發(fā)展要求實(shí)訓(xùn)室設(shè)備不斷更新，部分院校實(shí)訓(xùn)設(shè)備存在老化、落后的現(xiàn)象，大量更換實(shí)訓(xùn)設(shè)備需要高額的費(fèi)用，利用虛擬仿真技術(shù)開(kāi)展虛擬實(shí)訓(xùn)，不僅能夠節(jié)約實(shí)訓(xùn)耗材還能降低設(shè)備維修費(fèi)用。虛擬仿真系統(tǒng)更新相對(duì)簡(jiǎn)單，不斷改進(jìn)與升級(jí)軟件即可，無(wú)需將硬件資源全部進(jìn)行替換實(shí)現(xiàn)資源重復(fù)利用。不僅如此，虛擬仿真技術(shù)還能夠保證每位學(xué)生都能夠擁有學(xué)習(xí)體驗(yàn)，確保教學(xué)資源得到合理分配。

（二）提升教學(xué)效率

虛擬仿真技術(shù)通過(guò)模擬現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景開(kāi)展學(xué)生的實(shí)訓(xùn)操作，能夠增加學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣和主觀能動(dòng)性，提高動(dòng)手操作能力。虛擬仿真系統(tǒng)允許多人同時(shí)使用，方便學(xué)生合作學(xué)習(xí)，開(kāi)展討論，為學(xué)生提供了一個(gè)開(kāi)放性的、全新的教學(xué)環(huán)境和學(xué)習(xí)場(chǎng)景。

（三）提高實(shí)訓(xùn)操作安全性

在職業(yè)技術(shù)教學(xué)中經(jīng)常遇到一些具有一定危險(xiǎn)性的實(shí)訓(xùn)內(nèi)容，例如電路設(shè)計(jì)、數(shù)控、電焊、汽車維修、化學(xué)實(shí)驗(yàn)等，采用虛擬仿真技術(shù)可以讓學(xué)生提前熟悉操作過(guò)程和效果，避免危險(xiǎn)發(fā)生，使學(xué)生在實(shí)訓(xùn)中可以放心地完成項(xiàng)目，從而整體上提高實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目任務(wù)的學(xué)習(xí)質(zhì)量。

本部分詳細(xì)分析虛擬仿真技術(shù)在各學(xué)科中的應(yīng)用，以計(jì)算機(jī)類、醫(yī)學(xué)教育及汽車檢測(cè)維修課程為例結(jié)合具體案例展開(kāi)論述，期望為同類研究提供借鑒。

（一）計(jì)算機(jī)類課程應(yīng)用分析

《計(jì)算機(jī)組裝與維護(hù)》是計(jì)算機(jī)專業(yè)非常重要的專業(yè)基礎(chǔ)課程，但在教學(xué)中往往設(shè)備嚴(yán)重不足，加上實(shí)訓(xùn)室數(shù)量有限，無(wú)法讓學(xué)生多次重復(fù)練習(xí)達(dá)到熟能生巧的效果。《裝機(jī)模擬器》這款游戲，利用虛擬技術(shù)模仿計(jì)算機(jī)裝機(jī)等，每一個(gè)設(shè)備和過(guò)程都有語(yǔ)音提示，出現(xiàn)錯(cuò)誤系統(tǒng)給予糾正。在保障學(xué)生安全的前提下進(jìn)行虛擬化操作，待學(xué)生技術(shù)成熟后方可用實(shí)物進(jìn)行操作。不僅如此，學(xué)生在游戲中還能夠進(jìn)行破壞性的實(shí)驗(yàn)操作，如重裝系統(tǒng)、格式化以及磁盤(pán)分區(qū)等相關(guān)實(shí)驗(yàn)，這些都是機(jī)房中不允許開(kāi)展的實(shí)驗(yàn)。將虛擬仿真技術(shù)應(yīng)用到《計(jì)算機(jī)組裝與維護(hù)》教學(xué)之中，不僅鍛煉學(xué)生的計(jì)算機(jī)技術(shù)操作能力，還能開(kāi)展更多的的實(shí)驗(yàn)操作，有助于學(xué)生裝機(jī)和維修技術(shù)水平的提高。

《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)》教學(xué)是計(jì)算機(jī)專業(yè)課程中的重點(diǎn)和難點(diǎn)，開(kāi)展網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)需要相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)環(huán)境以及設(shè)備。特別是進(jìn)行局域網(wǎng)的構(gòu)建，需要多臺(tái)計(jì)算機(jī)與多種設(shè)備共同作業(yè)才能完成。將虛擬仿真技術(shù)，例如Cisco Packet Trace應(yīng)用到網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)之中可以構(gòu)建仿真實(shí)驗(yàn)環(huán)境及設(shè)備，開(kāi)展有效的實(shí)驗(yàn)教學(xué)。Cisco Packet Trace軟件中提供了設(shè)計(jì)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，配置路由器和交換機(jī)，測(cè)試和排除網(wǎng)絡(luò)故障的仿真環(huán)境，是學(xué)生學(xué)習(xí)組網(wǎng)，進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)配置和協(xié)議分析不可或缺的輔助工具。在傳統(tǒng)的教學(xué)模式中，因?yàn)榻M網(wǎng)所需的硬件和軟件要求高，價(jià)格昂貴，操作稍有不當(dāng)，便會(huì)造成設(shè)備的損壞，總體可操作性不強(qiáng)。在Cisco Packet Trace 虛擬仿真環(huán)境中，無(wú)須擔(dān)心費(fèi)用及操作不當(dāng)?shù)膯?wèn)題，讓學(xué)生身臨其境地理解網(wǎng)絡(luò)知識(shí)和操作學(xué)習(xí)。

（二）醫(yī)學(xué)類類課程應(yīng)用分析

《解剖學(xué)》是醫(yī)學(xué)專業(yè)必修課，由于教學(xué)內(nèi)容的特殊性，無(wú)法每節(jié)課都使用實(shí)物進(jìn)行教學(xué)，傳統(tǒng)的教學(xué)方式是在各種生物插圖和視頻的基礎(chǔ)上展開(kāi)講解，許多學(xué)生感到枯燥乏味，沒(méi)有深刻理解和記憶。虛擬人體系統(tǒng)是計(jì)算機(jī)合成地三維人體，逼真的器官模型不僅能給予感官上的刺激，使學(xué)生更容易理解和掌握解剖結(jié)構(gòu)，學(xué)生還能夠?qū)ζ溥M(jìn)行操作，例如實(shí)施解剖，觀察肌肉、血管、各種器官等，還可以反復(fù)操作，彌補(bǔ)了真實(shí)實(shí)驗(yàn)中耗材問(wèn)題。

（三）汽車維修類課程應(yīng)用分析

汽車是高度機(jī)電一體化產(chǎn)品，內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜，只有了解汽車結(jié)構(gòu)和工作原理，才能全面掌握汽車維護(hù)維修技能。在實(shí)訓(xùn)中，汽車數(shù)量有限，汽車拆卸和安裝具備一定的危險(xiǎn)性，耗材大，許多內(nèi)部結(jié)構(gòu)和工作原理無(wú)法直接觀察。虛擬汽車教學(xué)培訓(xùn)系統(tǒng)能夠在一定程度上解決這些問(wèn)題，它以三維動(dòng)畫(huà)互動(dòng)的方式直觀展現(xiàn)汽車的基本結(jié)構(gòu)和工作原理以及虛擬拆卸與安裝并提供各種故障診斷功能等。學(xué)生在教師的引導(dǎo)下，結(jié)合實(shí)物在系統(tǒng)中不斷的練習(xí)，加深知識(shí)點(diǎn)記憶和理解，鍛煉操作技能，待成熟后在教師帶領(lǐng)下實(shí)物操作可大大提高學(xué)習(xí)效率。

綜上所述，越來(lái)越多的職業(yè)技術(shù)學(xué)院開(kāi)始重視虛擬仿真技術(shù)的應(yīng)用，將虛擬仿真技術(shù)應(yīng)用于職業(yè)技術(shù)教學(xué)能夠有效提高實(shí)訓(xùn)教學(xué)水平，一定程度上解決了教學(xué)中存在的問(wèn)題。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和職業(yè)教育的不斷發(fā)展，今后虛擬仿真技術(shù)將會(huì)在職業(yè)技術(shù)教育中會(huì)得到更廣泛的應(yīng)用，為職業(yè)技術(shù)教育水平的提高創(chuàng)造良好條件。

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本文得到安康職業(yè)技術(shù)學(xué)院科研基金資助項(xiàng)目（No.AZJKY2018032）資助。

石蕊，女，1990年生，碩士研究生，主要研究方向?yàn)楝F(xiàn)代技術(shù)教學(xué)、計(jì)算機(jī)教學(xué)。陶紫瓊，女，1982年生，研究生，主要研究方向教育信息化、大數(shù)據(jù)分析。