吳秋立

摘 要：文章以宿遷澤達(dá)職業(yè)技術(shù)學(xué)院江南學(xué)院機(jī)電一體化專(zhuān)業(yè)課程的教學(xué)為例，針對(duì)傳統(tǒng)實(shí)訓(xùn)教學(xué)中存在的學(xué)生學(xué)習(xí)興趣不持久、實(shí)訓(xùn)變成應(yīng)付式、實(shí)訓(xùn)操作簡(jiǎn)單化、實(shí)訓(xùn)結(jié)果理想化、考核評(píng)價(jià)欠客觀、不能反映學(xué)生真實(shí)水平等問(wèn)題，提出隨著虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的出現(xiàn)，為實(shí)訓(xùn)教學(xué)提供了新的思路，基于虛擬仿真技術(shù)，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了虛擬仿真實(shí)訓(xùn)教學(xué)系統(tǒng)平臺(tái)，對(duì)機(jī)電一體化專(zhuān)業(yè)課程中存在的問(wèn)題提出新的解決思路。

關(guān)鍵詞：虛擬仿真技術(shù);機(jī)電一體化;實(shí)訓(xùn)教學(xué)

0 ? 引言

本研究致力于解決專(zhuān)業(yè)課程難度與學(xué)生基礎(chǔ)之間的矛盾，強(qiáng)調(diào)專(zhuān)業(yè)職業(yè)技能訓(xùn)練對(duì)學(xué)生的提升，體現(xiàn)實(shí)訓(xùn)教學(xué)對(duì)教學(xué)質(zhì)量的幫助，體現(xiàn)實(shí)訓(xùn)教學(xué)對(duì)年青教師的作用。

1?機(jī)電一體化專(zhuān)業(yè)實(shí)訓(xùn)課程

1.1 ?學(xué)院現(xiàn)有機(jī)電專(zhuān)業(yè)現(xiàn)狀

宿遷澤達(dá)職業(yè)技術(shù)學(xué)院江南學(xué)院是一所民辦高職院校，機(jī)電一體化專(zhuān)業(yè)有基礎(chǔ)專(zhuān)業(yè)課，核心專(zhuān)業(yè)課共計(jì)20余門(mén)，普遍具有抽象枯燥，需要較好的數(shù)學(xué)基本功等特點(diǎn)，與高職院?，F(xiàn)有學(xué)生學(xué)習(xí)基礎(chǔ)、學(xué)習(xí)習(xí)慣較差形成鮮明的對(duì)比。因此部分高職院校提出了根據(jù)學(xué)生學(xué)習(xí)基礎(chǔ)，調(diào)整學(xué)習(xí)內(nèi)容、降低學(xué)習(xí)難度、增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)自信心等教學(xué)改革思路。而機(jī)電一體化專(zhuān)業(yè)教學(xué)改革的重心應(yīng)該是加大實(shí)訓(xùn)課程的內(nèi)容，減少純理論課程說(shuō)教式的教學(xué)方法，做到“做中學(xué)，做中教”，而這恰恰需要實(shí)訓(xùn)教學(xué)的支持[1]。

1.2 ?現(xiàn)有實(shí)訓(xùn)現(xiàn)狀

學(xué)院機(jī)電一體化專(zhuān)業(yè)現(xiàn)有電工與電子實(shí)訓(xùn)室一間，電氣線路安裝與調(diào)試實(shí)訓(xùn)室一個(gè)，但是一直存在著實(shí)訓(xùn)室面積有限、實(shí)訓(xùn)器材老舊損壞以及實(shí)訓(xùn)老師缺乏等問(wèn)題，導(dǎo)致很多班級(jí)只能分批做實(shí)訓(xùn)，實(shí)訓(xùn)內(nèi)容不足，實(shí)訓(xùn)效果流于形式等問(wèn)題;更加嚴(yán)重的是專(zhuān)業(yè)老師和學(xué)生缺乏實(shí)訓(xùn)安全基本的常識(shí);經(jīng)常出現(xiàn)一個(gè)老師給30個(gè)以上的學(xué)生上實(shí)訓(xùn)課，這存在嚴(yán)重的安全隱患[2]。

1.3 ?建設(shè)虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的理論意義

仿真（Simulation）技術(shù)或者稱為模擬技術(shù)，是人們深入認(rèn)識(shí)研究世界客觀存在現(xiàn)象時(shí)的一種重要手段。隨著計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)的飛發(fā)展，促使仿真技術(shù)的手段得到了巨大的突破，仿真技術(shù)在各個(gè)專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域的研究、設(shè)計(jì)、測(cè)試、論證過(guò)程中發(fā)揮著重要的作用。可以說(shuō)虛擬仿真技術(shù)是現(xiàn)代仿真技術(shù)的典型代表應(yīng)用。

在虛擬仿真實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)中，教師和學(xué)生可以通過(guò)局域網(wǎng)多媒體教學(xué)技術(shù)來(lái)開(kāi)展多種內(nèi)容和手段的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。這些實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目可以是基礎(chǔ)驗(yàn)證結(jié)果類(lèi)的實(shí)驗(yàn)，也可以是綜合性開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)類(lèi)的實(shí)驗(yàn)。教師可以根據(jù)學(xué)生不同的情況控制實(shí)驗(yàn)的難度，學(xué)生也不需要做出實(shí)際電路板后才能驗(yàn)證設(shè)計(jì)是否合理有效。

2 ? 機(jī)電一體化專(zhuān)業(yè)教學(xué)改革

2.1 ?改革的新思路和新方法

筆者通過(guò)分析當(dāng)前宿遷澤達(dá)職業(yè)技術(shù)學(xué)院與機(jī)電一體化專(zhuān)業(yè)理論課程教學(xué)和實(shí)訓(xùn)課程教學(xué)之間存在的具體矛盾，總結(jié)出實(shí)訓(xùn)課程教學(xué)亟須改革的具體內(nèi)容。在研究實(shí)訓(xùn)課程教學(xué)過(guò)程中產(chǎn)生的問(wèn)題和宿遷澤達(dá)職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)生的具體情況，提出運(yùn)動(dòng)虛擬仿真軟件建設(shè)虛擬實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)來(lái)解決一定實(shí)際當(dāng)中比較難調(diào)和的矛盾，并通過(guò)教學(xué)效果比較的方式，來(lái)觀察學(xué)生和調(diào)查教師對(duì)于傳統(tǒng)實(shí)訓(xùn)課的上課模式和虛擬仿真實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)的上課模式的接受程度和滿意度，為學(xué)院機(jī)電一體化專(zhuān)業(yè)教學(xué)改革提供新的思路和新的辦法。

2.2 ?采用虛擬仿真軟件進(jìn)行實(shí)訓(xùn)

當(dāng)前，在中專(zhuān)教學(xué)階段，以“電氣設(shè)備安裝與調(diào)試”（“電機(jī)與電力拖動(dòng)”）這門(mén)課為對(duì)象，參照以江蘇省學(xué)業(yè)考試標(biāo)準(zhǔn)為指導(dǎo)標(biāo)準(zhǔn)，利用虛擬仿真軟件來(lái)為學(xué)生反復(fù)練習(xí)提供條件。在軟件中練習(xí)的優(yōu)勢(shì)在于：（1）不需要實(shí)訓(xùn)教師提前準(zhǔn)備實(shí)訓(xùn)設(shè)備。學(xué)生只要有一臺(tái)電腦就可以進(jìn)行實(shí)訓(xùn)。（2）不需要產(chǎn)生耗材。每一次接線都是在電腦上完成的，即節(jié)約耗材又節(jié)約時(shí)間，等學(xué)生完全掌握接線原理圖之后再進(jìn)行實(shí)物接線，提高成功率。（3）不需要擔(dān)心實(shí)訓(xùn)安全問(wèn)題。所有實(shí)訓(xùn)結(jié)果都是通過(guò)軟件仿真出來(lái)的，既可以讓學(xué)生看到最后的實(shí)訓(xùn)效果，又不會(huì)發(fā)生電氣和機(jī)械安全事件[3]。

在大專(zhuān)教學(xué)階段，以專(zhuān)業(yè)性較強(qiáng)的“單片機(jī)原理及應(yīng)用”“數(shù)控機(jī)床”等課程為對(duì)象，參照機(jī)電一體化專(zhuān)業(yè)人才培養(yǎng)方案，以現(xiàn)在企事業(yè)單位用人需求為導(dǎo)向，充分考慮當(dāng)前無(wú)人機(jī)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)，利用虛擬仿真軟件設(shè)計(jì)出多個(gè)在宿遷澤達(dá)職業(yè)技術(shù)學(xué)院現(xiàn)有條件下無(wú)法開(kāi)展和難以見(jiàn)到成果的實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目的硬件電路和仿真軟件，并以實(shí)訓(xùn)指導(dǎo)書(shū)的形式加以推廣，為工科類(lèi)專(zhuān)業(yè)的教學(xué)改革和青年教師科研項(xiàng)目建設(shè)新的思路和方法。

2.3 ?實(shí)訓(xùn)改革的創(chuàng)新之處

（1）利用虛擬仿真技術(shù)來(lái)解決現(xiàn)有實(shí)訓(xùn)條件的不足。在不增加學(xué)院預(yù)算負(fù)擔(dān)和學(xué)院場(chǎng)地有限等不利條件下，爭(zhēng)取更多的實(shí)訓(xùn)內(nèi)容和更好的教學(xué)效果。

（2）建設(shè)青年教師科研的新平臺(tái)。作為高職院校，特別是宿遷澤達(dá)職業(yè)技術(shù)學(xué)院這樣的民辦高職院校，青年教師的科研能力一直得不到有力的支持;而虛擬仿真實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)可以充分調(diào)用豐富的硬件庫(kù)里硬件元器件來(lái)為青年教師的科研項(xiàng)目提供仿真數(shù)據(jù)。

（3）虛擬平臺(tái)化管理的未來(lái)。在互聯(lián)網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)飛速發(fā)展的今天，足不出戶就能完成工作和生活已經(jīng)越來(lái)越成為常態(tài)。因此當(dāng)虛擬仿真軟件和服務(wù)器-客戶端的形式，加上現(xiàn)有的仿真實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目相結(jié)合就可以做到在寢室里就能完成實(shí)訓(xùn)教學(xué)的項(xiàng)目，打破了空間和時(shí)間的限制，為教師課堂管理提供了更靈活的選擇，同時(shí)也為提高宿遷澤達(dá)職業(yè)技術(shù)學(xué)院教學(xué)質(zhì)量，為學(xué)生多學(xué)習(xí)現(xiàn)代化技術(shù)，將來(lái)更好的就業(yè)提供幫助。

3 ? 不同年級(jí)的實(shí)訓(xùn)課程及過(guò)程

3.1 ?以中專(zhuān)年級(jí)的“電機(jī)與電力拖動(dòng)”課程為例

首先，在學(xué)期前由教師完成學(xué)生專(zhuān)業(yè)課學(xué)習(xí)調(diào)查問(wèn)卷發(fā)給學(xué)生，總結(jié)出學(xué)生當(dāng)前學(xué)習(xí)專(zhuān)業(yè)課遇到的問(wèn)題和存在的癥結(jié)。

其次，按照年度計(jì)劃依據(jù)“2020年江蘇省中等職業(yè)學(xué)校學(xué)生學(xué)業(yè)水平考試機(jī)電類(lèi)專(zhuān)業(yè)基本技能考試實(shí)施方案”的精神和要求，將“電氣線路安裝與調(diào)試”考試科目的內(nèi)容融入中專(zhuān)年紀(jì)“電機(jī)與電力拖動(dòng)”授課課程中，在授課過(guò)程中分為電氣設(shè)備認(rèn)知與拆裝;電氣線路原理圖認(rèn)知與理解掌握;具體電氣線路的安裝與調(diào)試3個(gè)部分內(nèi)容。

再次，利用高教版的“電工技能與實(shí)訓(xùn)仿真軟件”將第一部分電氣設(shè)備認(rèn)知與拆裝的內(nèi)容由仿真軟件在課堂中模擬出來(lái)，包括接觸器、電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)認(rèn)知和基礎(chǔ)拆裝步驟分解。因?yàn)榉抡鎸?shí)訓(xùn)系統(tǒng)有實(shí)時(shí)模擬畫(huà)面和提示，能讓學(xué)生及時(shí)找到不同部件的名稱和拆裝的順序，同時(shí)也方便教師分步講解。在第二部分電氣線路原理圖的認(rèn)知與理解掌握，利用高教版的“電工技能與實(shí)訓(xùn)仿真軟件”的接線功能同步地將電氣原理圖出的電線與實(shí)物圖中的電線一一對(duì)應(yīng)提示學(xué)生完成接線，提高接線的準(zhǔn)確性，同時(shí)教師講解接線的注意事項(xiàng)，提升教學(xué)效果。

最后，通過(guò)調(diào)試功能讓學(xué)生看到正確接線后電動(dòng)機(jī)的不同功能的效果。在軟件上多次練習(xí)之后，再去電氣線路安裝與調(diào)試實(shí)訓(xùn)室完成傳統(tǒng)的實(shí)訓(xùn)課程，能提升學(xué)生的接線成功率。

通過(guò)2019中專(zhuān)國(guó)防機(jī)電班39位同學(xué)的驗(yàn)證，80%的同學(xué)可以一次就能正確地完成接線要求。

3.2 ?以大專(zhuān)年級(jí)“單片機(jī)原理及應(yīng)用”課程為例

首先，在學(xué)期前由教師完成學(xué)生專(zhuān)業(yè)課學(xué)習(xí)調(diào)查問(wèn)卷發(fā)給學(xué)生，總結(jié)出學(xué)生當(dāng)前學(xué)習(xí)專(zhuān)業(yè)課遇到的問(wèn)題和存在的癥結(jié)。

其次，按照年度計(jì)劃依據(jù)“機(jī)電一體化專(zhuān)業(yè)人才培養(yǎng)方案”的精神和要求，將“單片機(jī)原理及應(yīng)用”課程確立為機(jī)電一體化專(zhuān)業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)的科目之一，要求學(xué)生在上課的同時(shí)完成相關(guān)的畢業(yè)設(shè)計(jì)。因此，要求學(xué)生不僅要學(xué)習(xí)課程中的理論部分，更需要把理論和實(shí)踐相結(jié)合，完成最后的實(shí)物設(shè)計(jì)。

在理論課程中著重講解匯編指令編程部分，先利用proteus軟件設(shè)計(jì)的單片機(jī)基礎(chǔ)類(lèi)實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目完成定時(shí)器、存儲(chǔ)器、中斷系統(tǒng)等部分的學(xué)習(xí);再利用proteus軟件設(shè)計(jì)的單片機(jī)綜合類(lèi)實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目，結(jié)合電子焊接技術(shù)和電子線路設(shè)計(jì)等內(nèi)容完成最后的畢業(yè)設(shè)計(jì)內(nèi)容。

3.3 ?以大專(zhuān)年級(jí)“數(shù)控加工技術(shù)”課程為例

首先，在學(xué)期前由教師完成學(xué)生專(zhuān)業(yè)課學(xué)習(xí)調(diào)查問(wèn)卷發(fā)給學(xué)生，總結(jié)出學(xué)生當(dāng)前學(xué)習(xí)專(zhuān)業(yè)課遇到的問(wèn)題和存在的癥結(jié)。

其次，按照年度計(jì)劃依據(jù)“機(jī)電一體化專(zhuān)業(yè)人才培養(yǎng)方案”的精神和要求，將“數(shù)控機(jī)械加工”課程確立為機(jī)電一體化專(zhuān)業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)的科目之一，要求學(xué)生在上課的同時(shí)完成相關(guān)的畢業(yè)設(shè)計(jì)。利用斯沃?jǐn)?shù)控軟件選擇加工異形面的刀具，設(shè)置加工順序，然后編寫(xiě)程序，開(kāi)始加工。學(xué)生在使用軟件模擬加工之前，老師要講解安全生產(chǎn)的重要性，這也是非常重要的。

4 ?結(jié)語(yǔ)

虛擬仿真實(shí)訓(xùn)教學(xué)系統(tǒng)在中職高職的機(jī)電一體化專(zhuān)業(yè)課教學(xué)中可以使電氣設(shè)備有關(guān)專(zhuān)業(yè)的教學(xué)成本降低，提高訓(xùn)練水平，在沒(méi)有設(shè)備的情況下完全能夠讓學(xué)生進(jìn)行仿真實(shí)訓(xùn)練習(xí)。對(duì)于有設(shè)備的專(zhuān)業(yè)可以先通過(guò)該系統(tǒng)進(jìn)行訓(xùn)練，然后在結(jié)合實(shí)際設(shè)備進(jìn)行安全操作，以有效避免安全問(wèn)題。在教育教學(xué)中應(yīng)用仿真系統(tǒng)對(duì)推動(dòng)學(xué)習(xí)手段、方式方法都有很好的影響。

[參考文獻(xiàn)]

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[2]孫愛(ài)娟.職教領(lǐng)域虛擬仿真教學(xué)資源建設(shè)與應(yīng)用探析[J].中國(guó)電化教育，2012（11）：109-112.

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（編輯 姚 鑫）