虚拟仿真技术在高职院校化工实训教学中的应用
王超
生成PDF 清样下载 引用

复制成功

导出题录

参考文献( GB/T 7714-2015 ) 复制

王超,. 虚拟仿真技术在高职院校化工实训教学中的应用[J]. 光电子进展,202211. DOI:10.12721/ccn.2022.160370.
摘要: 实训教学是职业教育教学过程的关键环节,承担着培养学生职业能力与职业素养的重要任务。相对于其他类型的教学,实训教学对于教学环境的依赖性更大,如果离开了专门的实训环境,相应的实训活动就无法开展。近年来,虚拟仿真技术在高职院校教学过程中占据着重要的地位,虚拟仿真技术具有沉浸性、交互性、虚幻性和逼真性四大基本特征,将其运用在高职院校的机电一体化实验教学中可以解决诸多教学难题。基于此,本文主要对虚拟仿真技术在高职院校化工实训教学中的应用进行分析探讨。
关键词: 虚拟仿真技术;高职院校;化工实训;教学应用
DOI:10.12721/ccn.2022.160370
基金资助:

1、前言

信息技术的快速发展与国家教育部门的大力提倡,虚拟仿真实训在高职教育中逐渐得到了广泛的应用,成为实训教学重要的组成部分和提高教学质量的重要手段。虚拟仿真技术是将多媒体技术、虚拟现实技术与网络通信技术等信息技术进行集成,构建一个与现实世界的物体和环境相同或相似的虚拟教学环境,并通过虚拟环境集成与控制为数众多的实体,构成一个虚拟仿真教学系统。虚拟仿真实训教学对高职院校的实训教学起到了非常重要的促进作用,解决了实训教学的诸多难题,非常值得在高职院校中推广。

2、高职化工实训教学的现状分析

2.1教师的实践经验方面

就目前的情况来看,在高职化工实训过程中教师普遍缺乏实践经验,很多实践教学的教师虽然有较多的教学经验,但没有工厂实践经验。然而,教师对学生的实践性学习只是一种指导,无法真正展现真实的学习过程。实训还包括培训师是来自企业的工程技术人员,他们有丰富的实践经验,但无法真正展现实训的真实过程,技术人员由于缺乏理论知识和教学经验,也很难在实训中发挥相关作用。

2.2实训的教学模式

现在依然有很多的高职院校的化工实训课程主要以课本中的理论知识为主,不能作为实训的基础。高职院校内确实需要开发实用的培训内,此外,学校对学生的教学方法也相当简单、死板。通常况下,学生按照教师的示范,按照既定的程序模拟机械操作,导致实训不能与工厂的实际生产挂钩,所以实训很容易流于形式,学生的实践能力难以提高。

2.3实训的教学成果

由于资源和管理能力有限,很多高职院校的实训设备只能接受简单的实训,不具有高度的指导性和实用性。即使一些高职院校能够购置到实用的学习设备,但由于师资力量等因素,也很难使用。首先是学校的教学模式滞后,因为化工行业无论是生产技术还是工艺、设备都在快速发展,高职院校很难与行业的发展保持同一步伐。在新的形势下,高等职业技术学院应该不断调整教育体制,利用新技术提高学生的化工实训教学效果。

3、虚拟仿真实训教学发展新思路

3.1虚拟仿真实训教学的建设要与区域经济发展相结合

加快开发适合我国高职院校教学现状的实训教学软件,加强虚拟仿真公共服务平台建设,是急需解决的问题。虚拟仿真实训教学软件的开发,不仅要与学科专业的建设和发展相结合,更要注意结合区域经济、重大产业和新兴技术的发展,要紧跟新兴科技和产业及高端制造业的发展,力争开发覆盖面广、技术先进的虚拟仿真实训教学软件。

3.2推广虚实结合的实训教学理念

虚拟仿真实训教学有助于学生理解实训内容,并在一定程度上提高学生的动手能力。不过虚拟仿真实训只是模拟真实的实训教学,实训过程缺少“实物感”,并不能完全代替实训教学。因此,应该认识到虚拟仿真实训与实际操作各有优点,二者优势互补,不可相互取代。仿真软件与设备与实际操作还是有一定的区别,学生结束仿真后到实际操作中可能会没有头绪。因此,要将虚拟仿真实训与实际操作结合起来,互相促进。在进行虚拟仿真实训的同时,有目的的安排学生进行实际操作,这样学生会对实训设备有切身体会,能加深印象,提高实训的效果和质量。

3.3加强虚拟仿真实训系统设计人才队伍的建设

虚拟仿真实训教学软件的开发建设,需要高素质人才队伍的支撑,培养精通实训教学、懂专业知识、熟悉职业教育、具备岗位工作技能、信息技术强的教师是当务之急。对虚拟仿真实训教学系统进行科学合理的设计和有效的使用,需要教师在教学理念和教学能力上都要达到一定的水平。高职院校可以以信息技术类专业教师为依托,建设虚拟仿真教学系统的开发队伍。

3.4虚拟仿真实训教学的规范化和标准化

目前,高职院校越来越注重虚拟仿真实训教学的作用,开发了很多虚拟仿真实训软件,实训教学过程中虚拟仿真软件利用率也很高。但是,虚拟仿真实训教学软件的开发建设缺乏统一的标准和规范,无法确保虚拟仿真实训教学软件的质量。

4、虚拟仿真实训在教学中应用方法探索

通过虚拟仿真实训,建立与实践教学、化工原理模拟实验、专业课程设计、文凭设计等化工教学实训的联系。作为系统的重要组成部分,虚拟仿真实训不仅模拟了经典的、传统的化工过程,而且还以化学品的特性作为模拟的基础,包括生产技术和优秀教师的创新设计项目。随着对虚拟仿真实训平台的引入,将实现化工行业不同分支的对现代化工有用的实验和实践课程的交叉和拓展,促进复合型人才的发展。

4.1实训之前的知识点补充

在进行虚拟仿真实训之前,应给学生一定的时间,让学生熟悉生产过程的特点、主要的生产流程和主要的生产方式,掌握设备的一般信息,行业现状和前景,然后了解学员企业和相关行业,在这之后,利用虚拟仿真平台进行有效的实训。在实训之前的知识点准备的方法有很多,比如进入平台,阅读图文和视频介绍,学习工艺原理、设备配置和操作、工艺流程等相关的先进知识。在获得一定的基础知识后,根据要求制定自己对实训过程中的问题,写出实训报告,通过模拟实际训练获得答案,以达到实训的目的。

4.2完成具体的化工实训教学

虚拟仿真实训具有在线原因选择、信息发布、互动交流和成果展示功能。通过在线选择功能,学生可以用个人电脑、iPad等设备连接虚拟仿真实训平台进行远程连接。在虚拟仿真训练中,学生有机会在三维虚拟仿真工厂中工作,并选择合适的虚拟实验。在工厂以角色扮演的形式,与平台中设置好的管理人员进行互动,学习安全生产知识和企业的作用,化工设备的结构和原理等重要知识点。虚拟仿真实训在虚拟实训的过程中设置了许多任务,每当学生执行任务时,这种模式就类似于游戏软件的练习方式,通过虚拟仿真软件有效地激发了学生的学习积极性。同时,仿真软件采用虚拟现实技术模拟物理设备和化工过程,配合真实的仿真软件能够模拟真实的化工过程。在一个化工过程中,采用的DCS控制系统,还原与现实同样的现场模式,在正常运行和生产过程中,有同学来操作一个典型的化工厂。这种实践方式弥补了传统企业实践中学生不能独立工作的不足,拉近了化学技术与高职化工专业学生的距离。

4.3实训教学的评价过程

在学生完成各种虚拟仿真实训操作后,虚拟仿真软件将收集学生进行模拟实验操作的实时数据,然后对数据进行分析并随后在线发布学生的实训报告。在完成虚拟仿真实训后,实训系统将对学生尽心给定的考核,需要学生利用在实训中学习到的标准实训程序完成考核。这样,就达到了量化学生对化工实训效果的目的,这是对学生实训过程进行评价和改进的一种简单而有效的方法,提高学生在化工实训教学中的学习效果。

5、结语

虚拟仿真实训教学作为高职院校实训教学的重要环节,对学生了解掌握专业知识,提高实践操作技能,都起到了至关重要的作用。通过各专业优化调整教学方案和计划,虚拟仿真教学结合多媒体技术、信息技术,使虚拟仿真教学方法有机的融合到职业教育的教学过程中,充分发挥作用,促进职业教育教学质量的提升。

参考文献:

[1]朱孝平.虚实融合的实训教学环境及应用研究[J].中国电化教育,2015,(12).

[2]赵冠里.虚拟仿真实训教学在食品仪器分析课程中的应用[J].课程教育研究,2017,(34)