梅容芳 屈珣 陳陽 康書雅

摘要：為適應(yīng)新時(shí)代、新發(fā)展帶來的新要求，高職院校的各個(gè)專業(yè)需要根據(jù)行業(yè)、產(chǎn)業(yè)的變化確定新的目標(biāo)，完成新的任務(wù)，主動(dòng)解決自身發(fā)展不平衡、不充分等主要矛盾，加快實(shí)施新課程建設(shè)，通過加強(qiáng)實(shí)踐導(dǎo)向，培養(yǎng)學(xué)生的職業(yè)能力；通過開發(fā)育人功能，展示類型教育的特點(diǎn)；通過實(shí)施“課堂革命”，以學(xué)生為中心，發(fā)揮人才培養(yǎng)的主渠道，開展多樣化、個(gè)性化的課程教學(xué)，培養(yǎng)德技兼修的復(fù)合型技術(shù)技能人才。虛擬仿真技術(shù)作為很多高職學(xué)校推行“課堂革命”的重要手段，扮演著越來越重要的角色。

關(guān)鍵詞：虛擬仿真；教學(xué)；課堂革命

本論文是宜賓職業(yè)技術(shù)學(xué)院院級(jí)科研項(xiàng)目《通信技術(shù)虛擬仿真實(shí)訓(xùn)室建設(shè)方案研究與設(shè)計(jì)》的課題成果。

一、采用虛擬仿真技術(shù)的必要性

當(dāng)前，職業(yè)教育作為一種類型教育，面臨著實(shí)訓(xùn)設(shè)備跟新慢、操作風(fēng)險(xiǎn)高、危險(xiǎn)系數(shù)大、實(shí)踐教學(xué)模式滯后等諸多問題，要想迅速推進(jìn)“課堂革命”，實(shí)現(xiàn)教學(xué)創(chuàng)新，提升教學(xué)成效，可以充分利用好虛擬仿真技術(shù)這個(gè)工具。

虛擬仿真技術(shù)教學(xué)方式是一種通過教師引導(dǎo)、師生互動(dòng)、學(xué)生探究以及虛實(shí)相輔的實(shí)踐教學(xué)方式，主要是通過計(jì)算機(jī)多媒體虛擬現(xiàn)實(shí)的方式來模擬工作場(chǎng)景，充分發(fā)揮多媒體、人工智能、數(shù)據(jù)庫以及互聯(lián)網(wǎng)等信息技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，提供在線的虛擬仿真環(huán)境和交互式體驗(yàn)的教學(xué)服務(wù)，解決高職學(xué)校實(shí)訓(xùn)成本高、實(shí)訓(xùn)方式機(jī)械、實(shí)訓(xùn)內(nèi)容單調(diào)、實(shí)訓(xùn)缺乏系統(tǒng)性、實(shí)訓(xùn)設(shè)備更新速度快等問題，通過將實(shí)訓(xùn)設(shè)備虛擬化，使教育資源便利化和可持續(xù)化。

通過虛擬仿真實(shí)訓(xùn)教學(xué)平臺(tái)，可以方便教師和學(xué)生之間進(jìn)行互動(dòng)。老師可以根據(jù)教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)和發(fā)布虛擬仿真實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目和任務(wù)，學(xué)生可以根據(jù)自己的時(shí)間預(yù)約和在規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成實(shí)訓(xùn)任務(wù)，大大激發(fā)了學(xué)生自主學(xué)習(xí)的興趣，調(diào)動(dòng)了學(xué)生的積極性和主動(dòng)性，培養(yǎng)了學(xué)生的社會(huì)責(zé)任感。此外，教師可以對(duì)不同層次學(xué)生的操作步驟和過程進(jìn)行實(shí)時(shí)的評(píng)分和針對(duì)性指導(dǎo)，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行信息統(tǒng)計(jì)分析，以便于優(yōu)化實(shí)訓(xùn)內(nèi)容、改進(jìn)實(shí)訓(xùn)教學(xué)方法、更新考核機(jī)制，使實(shí)訓(xùn)教學(xué)從原來的驗(yàn)證型向設(shè)計(jì)型、綜合型、研究創(chuàng)新型方向發(fā)展。

二、虛擬仿真技術(shù)的實(shí)現(xiàn)過程

以軌道交通類課程為例，在教學(xué)中，經(jīng)常需要對(duì)“行車事故再現(xiàn)與分析、列車運(yùn)營(yíng)場(chǎng)景切換、列車不同速度等級(jí)下的無線信道變換等”現(xiàn)象進(jìn)行實(shí)訓(xùn)操作，倘若要通過真實(shí)設(shè)備來訓(xùn)練存在很大的困難和挑戰(zhàn)，一是這類設(shè)備成本高、占地大，沒有辦法在有限的實(shí)驗(yàn)空間和經(jīng)費(fèi)條件下，購(gòu)買和存放多臺(tái)套同類實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)備；二是如果采用單臺(tái)套多輪次開展實(shí)驗(yàn)，又無法滿足大范圍、多人次、同時(shí)段的實(shí)訓(xùn)教學(xué)要求。

因此，虛擬仿真技術(shù)在教學(xué)中運(yùn)用，主要是通過VR技術(shù)在模擬實(shí)際設(shè)備的同時(shí)，去觀察和模擬設(shè)備的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，仿真現(xiàn)有設(shè)備無法安全實(shí)驗(yàn)或再現(xiàn)的場(chǎng)景，通過設(shè)備認(rèn)知、原理學(xué)習(xí)、數(shù)據(jù)交互、故障排除等多個(gè)實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié)，讓教師和學(xué)生通過VR頭盔、手柄等載體，模塊化地觀察和操作設(shè)備，克服訓(xùn)練時(shí)間緊張、場(chǎng)地緊、成本高和易損壞等限制，學(xué)生可以大膽操作結(jié)構(gòu)復(fù)雜、危險(xiǎn)性系數(shù)高的設(shè)備，以自然的方式與虛擬環(huán)境中的對(duì)象進(jìn)行交互，最大限度地貼近實(shí)際操作，大大提高了互動(dòng)性與參與性，提升了訓(xùn)練操作能力和處理實(shí)際問題的能力。

三、基于虛擬仿真的“課堂革命”

1.虛擬仿真在在線開放教學(xué)中的應(yīng)用

今年，由于疫情的原因，催生了很多在線教學(xué)平臺(tái)和工具，它作為一種新型教學(xué)模式，通過與虛擬仿真教學(xué)相結(jié)合，解決了學(xué)生無法到實(shí)訓(xùn)場(chǎng)地進(jìn)行線下操作的難題；另一方面推動(dòng)了教育教學(xué)與現(xiàn)代信息技術(shù)的深度融合，推進(jìn)了職業(yè)教育在教學(xué)理念、教學(xué)模式和教學(xué)方法等方面的變革，促進(jìn)了教與學(xué)的創(chuàng)新。以騰訊課堂、釘釘、雨課堂等在線開放平臺(tái)為例，它們作為“互聯(lián)網(wǎng)+教育”的產(chǎn)物，是推進(jìn)“課堂革命”，改革與創(chuàng)新教學(xué)方法和教學(xué)手段，實(shí)現(xiàn)職業(yè)教育高質(zhì)量發(fā)展、特別是人才培養(yǎng)質(zhì)量“變軌超車”的關(guān)鍵一招，要積極探索線上線下教學(xué)相結(jié)合、虛擬仿真與在線開放教學(xué)相結(jié)合的個(gè)性化、智能化、泛在化實(shí)訓(xùn)教學(xué)新模式，努力提高課程的信息化水平和教學(xué)質(zhì)量，培養(yǎng)更多的創(chuàng)新人才。

2.虛擬仿真技術(shù)在智慧課堂中的應(yīng)用

在智慧課堂中應(yīng)用虛擬仿真教學(xué)軟件，基于“以學(xué)生為中心”，滿足管理員、老師、學(xué)生的多方面使用要求，可以改善理論教學(xué)和實(shí)訓(xùn)操作的效果。以通信技術(shù)類課程為例，通信系統(tǒng)中傳輸?shù)男盘?hào)是抽象、看不見、摸不著且隨機(jī)的，現(xiàn)網(wǎng)中的真實(shí)設(shè)備至少上百萬，但通過應(yīng)用虛擬仿真技術(shù)，將信號(hào)和流程開放出來，一切變得直觀，這對(duì)于學(xué)生而言，知識(shí)變得可及且可控，大大增加了學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，提升了學(xué)生學(xué)習(xí)的成效。

在智慧課堂中應(yīng)用虛擬仿真教學(xué)軟件，可以改變學(xué)生的學(xué)習(xí)方式，使隨時(shí)、隨地地高效學(xué)習(xí)成為可能，有助于滿足智慧課堂的教學(xué)需要。利用虛擬仿真實(shí)訓(xùn)操作平臺(tái)，可以以學(xué)生個(gè)人或團(tuán)隊(duì)合作的方式開展課題設(shè)計(jì)及技能競(jìng)賽，自主選擇學(xué)習(xí)周期，按不同學(xué)習(xí)進(jìn)度反復(fù)學(xué)習(xí)，完成學(xué)習(xí)內(nèi)容；還可以使學(xué)生從以往固定時(shí)間做固定實(shí)訓(xùn)的情形，轉(zhuǎn)換為利用網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)隨時(shí)、隨地自主開展多種多樣的實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目，平臺(tái)將實(shí)時(shí)記錄學(xué)生的不同學(xué)習(xí)情況，供教師對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)效果作出評(píng)價(jià)，滿足智慧課程教學(xué)需要。

同時(shí)，在各個(gè)課程網(wǎng)站及終端，教師提前發(fā)放項(xiàng)目準(zhǔn)備單、項(xiàng)目行動(dòng)單和項(xiàng)目評(píng)估單、實(shí)習(xí)操作指導(dǎo)書等相關(guān)教學(xué)材料，供學(xué)生提前熟悉與了解每一個(gè)項(xiàng)目的目標(biāo)和任務(wù)；此外，通過采用虛擬仿真實(shí)訓(xùn)的模式，開設(shè)獨(dú)立的實(shí)訓(xùn)課程或操作環(huán)節(jié)，實(shí)時(shí)更新相關(guān)教學(xué)視頻及材料，使學(xué)生可以在任何時(shí)間自由進(jìn)入平臺(tái)學(xué)習(xí)及提問，解決各種問題，提升實(shí)踐教學(xué)的重要性，提高學(xué)生的實(shí)踐操作能力。

綜上所述，虛擬仿真技術(shù)在教育領(lǐng)域具有廣泛應(yīng)用，是教育信息化的重要組成部分。本文以軌道交通類課程和通信技術(shù)類課程為例，圍繞如何充分發(fā)揮虛擬仿真技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，提高課程的信息化水平和教學(xué)質(zhì)量，積極探索了基于虛擬仿真技術(shù)的“課堂革命”思路、方法和應(yīng)用，為創(chuàng)新人才培養(yǎng)奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

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