虚拟仿真技术教学范文篇1

关键词：仿真技术；教学质量；实效性

职业教育的根本目的是为社会培养高素质的技术技能型人才。在深入推进中等职业教育改革创新的过程中，要正视职业教育资金有限的现实，充分利用学校现有资金与设备，大力提升实训教学质量，把企业的岗位能力需求作为专业教学和实训的内容，提高职业教育的针对性和适应性，为经济建设服务。职业类学校可以通过应用虚拟仿真技术，较好地实现这一目标。

一、实训教学使用虚拟仿真技术的必要性

要真正做到使职业学校培养的学生与企业需求零距离，就必须改革人才培养方案，教学内容要贴近企业岗位需求，加大实训时间，且实训内容要模拟企业工作过程。但是目前职业学校在加大实训时间和模拟工作过程方面存在很大的困难，原因在于：（1）近几年职校规模不断扩大，特别是制造加工类专业在校生比例更高，而加工制造类专业的实训设备一般价格比较昂贵，以职校的财力是无法保证购置满足实训需求的设备数量的。（2）制造类设备一般比较庞大，所以要求的场地也很大，职校要建立完善的实训基地也存在困难。（3）加工制造类科技发展很快，现使用的专业教材相对略显滞后，各职业学校添置的实训设备也不可能经常性地升级更换，所以从教材内容到实训设备都无法一直保持和技术发展相适应。（4）目前职校的专业教师大多没有经历过企业生产一线的工作实践，所以无法接触到企业的实际工业案例，更别说引入到学校的专业教学中，所以学生在校内实训的内容往往是基础性的或者是由设备限定的。（5）加工制造类的实训设备一般功率较大，校内实训耗电大、材料损耗大、设备维护费用高等，所以学校的实训经费压力也较大。（6）有些专业课程技术性较强，许多知识看不见、摸不着，传统的教学方法以讲解、做题、画图、演示性实验等为主，学生接受起来有一定的难度，学生需要通过生产性的实训来掌握技能、获得知识。

为了能有效地解决以上问题，学校可以在机械、机电专业等工科类专业实训过程中，充分应用虚拟仿真技术，来提升实训质量，借助各种虚拟软件、仿真设备，将抽象的过程形象化。如，张家港某职业学校近年来添置了上海宇龙数控仿真软件、美国PTC参数技术公司的Pro/engineer（普鲁易）三维建模设计软件、电工电子类PCV印刷电路板设计软件等虚拟仿真教学软件，充分利用虚拟软件易学易用、有强大的交互能力等特点，提高教学效率。同时，还与上海厚载智能科技有限公司校企共建（西马特）数控车仿真理实一体化实训室；与美国参数技术（上海）软件有限公司、南京培杉软件科技有限公司共建数字化设计与制造校内实训基地等，将仿真教学穿插于技能实训教学过程中，来提高学生的动手能力，实现校内实训教学与企业岗位对接的零距离，使学生进入岗位后能很快适应企业生产需要，实现人才培养的新突破。

二、实训教学使用虚拟仿真技术的实用性

在技能训练和教学活动中广泛应用虚拟软件和仿真实训设备，在一定程度上弥补了技能实训设施设备不足的欠缺。各学校都非常重视实训设施设备的投入，但相对于实训教学的需要，仍远远不够，使用虚拟仿真技术替代设施设备进行训练，待练习到一定程度后再改用生产设备训练，或者生产设备训练与仿真训练交替进行，可以最大限度地加大学生的实训时间，帮助学生在技能上熟能生巧，同时借助于仿真软件，可以满足教学中的个性化需求，实现与企业实际生产的接轨。

比如，在机电专业教学与实训过程中，教师根据银行自动存取款机的描述及具体要求，利用单片机仿真实训平台中的相关模块及元件，模拟一台银行自动存取款机控制器；再如，根据双色球包装演示系统的背景描述及其控制装置的具体要求，借助机电一体化组装与调试仿真实训设备，搭建双色球包装演示系统，并进行模拟生产；利用电气安装仿真实训设备，教师设计一个工作间电气安装工程施工单，学生在仿真设备上模拟施工，完成配电装置和照明的安排等。再比如，在数控专业教学过程中，学校借助数控模拟软件和数控仿真实训室，首先安排学生利用宇龙数控虚拟软件进行模拟操作，让每个学生都有充足的时间来学会编程、操作方法，为下一步的实际操作也做好准备。在此基础上，安排学生到数控仿真实训室进行实训练习，进行理论与实践的“学做合一”初、中级学习。因为一些数控系列小型机床的操作方法、编程原理与普通型数控机床原理和方法一样，学生通过对小型数控机床的学习与操作，能很快掌握数控操作要领，从而大大提高了学生的操作水平。同时，在数控仿真实训室进行实训的材料可以是铝棒、塑料件，这大大节约了实训的成本，但取得的效果却和学生在生产大机床上用钢件实训的效果是一样的。经过在数控仿真实训室实习以后，学生的技能操作水平达到中级水准，然后，再组织学生进入校内实训车间进行生产性实训，进一步提高操作技能，达到高级工及以上的技能操作水平。

三、实训教学使用虚拟仿真技术的实效性

1.借助虚拟软件和仿真设备，学校减少了资金的投入，充分利用了有限资源，提高了实训的实效。以往，学校机械专业学生人数比较多，虽然学校的数控设备也很多，但要使实践性教学的课时比例达到50%还是有一定的难度。通过虚拟技术和仿真设备的运用，保证了学生有50%以上实践性教学课时的学习时间。虚拟仿真技术的应用，也可以加快学校教学改革的步伐，便于学校形成“做学教合一”实训教学改革新模式：学生的实训过程通过任务的布置（学）―学生的操作（做）―教师的讲解（教）―学生的检验修改应用―师生总结等环节实施，学生在学习专业基础理论知识的同时又可以进行技能操作训练，有效地避免了理论学习内容与实训教学内容两张皮的现象。

2.虚拟仿真技术在教学中的运用，调动了学生的学习积极性，提高了学生的技能水平。学生真正学到技能，毕业生成为企业的抢手货，受到用人单位的欢迎。

3.虚拟仿真技术在教学中的运用，促进了教师队伍的快速成长。比如，通过与企业合作开发虚拟仿真软件，可以提升教师的专业水平和实践水平。

随着科学技术的不断发展，有着沉浸性、交互性和构想性的虚拟仿真技术带来了教学改革发展的新革命，让我们在实训教学过程中实现了教学内容的变革，教学方式的创新，教学质量的提升。我们相信，虚拟仿真技术会让我们获得更多发展，获得更大的超越！让我们充分享受这一革命带来的变化吧！

虚拟仿真技术教学范文篇2

关键词:工程测量；虚拟仿真技术；实践教学：教学改革

1前言

工程测量课程是土木工程专业的必修基础课程，其课程目标是培养学生掌握测绘的基本理论和测量仪器的操作，及计算方法和应用技能，以解决实际工程建设过程中出现的各类测绘问题的能力。由此可见，工程测量是一门实践性很强的课程，围绕测量仪器开展的实践教学是教学的重要环节，是理论联系实际培养学生动手操作能力的有效途径。近年来，随着测绘科学技术的快速发展，测绘行业传统的测量工具更新迭代，外业数据采集手段快速且多样化，这对工程人才的需求和工程技能素质要求，在随着行业的发展出现同步增长势态。在此推动下原有传统的工程测量实践教学方法和手段已不能适应测绘学科的发展，转变教学方式，培养“厚基础、宽口径、强能力、高素质”的技能型创新人才是开展实践教学改革的当务之急。本文基于南方测绘仿真实训平台，提出应用虚拟仿真技术作为一种创新教学模式，对工程测量的实践教学进行较大的教学改革，有效提高学生的动手和创新能力。

2目前工程测量实践教学存在的问题

2.1实践教学设备、经费不足与教学经费的平衡性问题

教学经费的总量是一定的，对于测量行业来说，由于经费的不足，仪器的更新迭代速度远远超出教学仪器的更新，严重滞后于生产和科研单位，甚至许多院校常用仪器数量的配置也有限，课间实验往往3~4人一组，测量实习一般5~6人一组，学生只能在特定时间、特定场合接触和使用仪器设备，难以实现对理论原理和实践技能熟练掌握的教学目标。

2.2教材的更新速度落后于新技术的发展速度

随着科技的发展，新的测量技术和测量方法层出不穷，测量数据的数字化处理技术越来越先进，如全站仪、无人机、数字测图技术等，传统的教学内容变得滞后，原有的教材已经无法满足对新时代条件下人才培养的需求，这就需要我们引入更先进的教学手段。

2.3实践操作场地不规范

工程测量实习大多设在校园或学校周边地区，这样的实习环境地貌单一，教学环境和场地难以构建复杂或极端的大型综合性场景，学生得不到更好的锻炼，难以完全满足该课程的实践需求。

2.4实践教学内容枯燥，教学手段单一

实验教学内容、方法、和手段与时代脱节，受传统教学模式的影响，目前仍没有完全摆脱以教师为中心的教学模式，在实验中学生按老师布置的任务做，通常对单一内容进行重复操作，耗费大量的时间和精力，往往学生是被动的，缺乏主动性、挑战性、创新性，让学生失去了实训的兴趣与激情。基于以上原因，这就需要我们改变传统的教学方法和教学手段，通过引入新方法来满足对人才培养的需求。

3工程测量虚拟仿真教学优势

虚拟仿真又称模拟技术或虚拟现实技术，其本质就是用一个虚拟的系统来模拟另一个真实系统的技术[2]。虚拟仿真技术是由计算机硬件、软件以及各种传感器构成的高度仿真三维信息人工虚拟环境，可以逼真地模拟现实世界存在的事物，或创造不存在的事物和环境[1]。基于虚拟仿真技术，工程测量实验教学模式是以人物为驱动、问题的解决为教学活动主线，以学生的学为中心，倡导探究式、资源型、协作化的学习模式，更加注重学生信息能力、逻辑思维能力、创新意识与创新能力的培养。将虚拟仿真技术引入工程测量实践教学中，可以有效解决目前传统教学中存在的问题，完善和提高工程测量教学质量。

3.1克服设备落后的技术难点，提高实践教学深度

通过虚拟仿真技术构建测绘虚拟仿真实训平台，采用多终端应用，摆脱了实体硬件设备限制，可提供“即时可学、随处可学”的虚拟学习环境：理论到实践、理解到强化、模仿到独立、知识面由小到大的实训学习过程，是学生课堂知识巩固、提升实践操作技能的实训工具库。通过虚拟仿真教学系统提供的测量设备的认知、操作、架设等功能，学生可以任意选择，自由操作和架设仪器设备，学生在虚拟场景中人机交互，真实的体验仪器的应用，通过对虚拟设备的认识、操作，降低了实际操作过程中因理论或实践知识掌握不足，造成的设备损坏和安全事故的发生，并且摆脱了教学设备及实验环境的限制，改善了测量设备有限的状况，为教学提供更多的方式，教师可以安排教学中所需的任何实践操作内容，大大提高了实践教学质量。

3.2实践教学虚拟化，激发学生的学习兴趣

虚拟仿真技术在实践教学应用中，对工程测量的场景、设备、实验项目等各个环节进行真实的模拟仿真，如图1所示。学生在逼真三维场景中，通过模拟真实空间数据获取仪器，并使用仪器模拟真实测量，完成选点、基准站建设，导线测量、碎部点测量、绘图等。通过工程测量虚拟仿真实验教学，改变了传统枯燥生硬的教学方式，将抽象的理论知识生动的直观地表现出来，提高了学生的感观认识，开拓了学生视野，让烦琐的实践教学课程变高效、简单，让教学知识点深入浅出的被学生掌握，激发了学生的学习兴趣和热情[3、4]。