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作者簡介：段丹萍（1984-），女，四川遂寧人，廣東食品藥品職業學院電教信息中心，工程師；唐潤華（1976-），男，湖南茶陵人，廣東食品藥品職業學院電教信息中心，高級工程師。（廣東 廣州 510520）
基金項目：本文系廣東省教育科學“十二五”規劃2012年度教育信息技術專項研究課題（課題編號：12JXN031）、廣東食品藥品職業學院科研項目（項目編號：2010YZ010）支持的研究成果。
中圖分類號：G642.44 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2013）16-0163-02
一、對高職院校仿真實訓系統使用需求調研的必要性
高職院校教學改革的核心是以培養生產、建設、管理、服務第一線需要的高素質技能型人才為目標，工學結合，培養學生的動手能力和實踐能力，通過動手和實踐來學習科學理論知識，練就一身就業的本領。但由于高職院校的辦學歷史不長，資金來源匱乏，出現對實訓基地和設備投入嚴重不足的現象，直接影響了實驗實訓儀器設備的數量、技術含量和實訓基地的建設。同時隨著招生規模的擴大，實訓場地不足，設備簡陋、落后與實際需求的矛盾日益突出。高職類院校雖然都花費了大量資金購置大批量先進、高檔的實驗實訓器材，但其購置速度還是跟不上其擴招的速度，以致于很多實驗是幾人合用一臺器材或是一個班的學生分批次完成；許多實驗設備學校根本無法實際購進，造成了學生在校實驗與實際工作相脫節。另外，許多高職類院校雖然都建有校外實訓基地，但實際上學生到了校外實訓基地后，也只能參觀，企業根本不可能讓學生進行實際操作。
針對專業和實驗特點建設虛擬仿真實驗室，將會在很好地保證實訓教學質量的前提下，對實訓教學起著重要的輔助作用，另外，一定程度上還能解決資金短缺的問題。虛擬仿真實訓可理解為：利用計算機來模擬各種真實自然現象或社會現象，學生根據真實環境中的實際操作情況在虛擬的環境中進行設計、操作、驗證、運行等各種技能訓練的一種教學方式。本研究通過調查廣東食品藥品職業學院教師對虛擬仿真實訓系統的使用需求，為高職虛擬仿真實訓系統的建設與應用，以及提高學生的職業技能和實訓教學效果的研究提供了依據。本研究的研究目的如下：調查教師對虛擬仿真實訓系統的認識、使用情況；調查教師在實訓教學中存在的困難和對虛擬仿真實訓系統的需求程度；調查教師對虛擬仿真實訓系統的要求；針對調查結果進行分析，對虛擬仿真實訓系統的建設和應用提出初步的實施方案。
二、調研分析
1.調研模式
本研究采用網絡問卷調查的方式，對廣東食品藥品職業學院的教師群體進行調研，調查內容包括教師對虛擬仿真實訓系統認識和使用率，在實訓教學中存在的困難和對使用虛擬仿真實訓系統的需要程度，對虛擬仿真實訓系統的要求等。發放問卷200份，回收問卷180份，有效問卷為156份，問卷回收率為90%。
2.調研分析
（1）對虛擬仿真實訓系統的認識、使用率調查。從表1可以看出，多數教師對虛擬仿真實訓系統有所了解，且大部分都是通過學術會議、同事或朋友推薦、書籍、雜志、網絡等方式了解到虛擬仿真實訓系統。有少數教師曾經使用過虛擬仿真實訓系統，有超過90%的教師聽說過GMP實訓模擬系統，部分教師聽說過東方仿真實訓系統。可見，目前學院教師對虛擬仿真系統的了解大都停留在了解階段，只有30%左右的教師使用過。
（2）對實訓教學中存在的困難和虛擬仿真實訓系統的需要程度進行調查。從表2可以看出，在實訓教學中教師經常遇到的困難有：學生人數太多，設備無法滿足每個學生操作的需要；學生操作秩序混亂；設備太昂貴，學校沒有條件購置等。大部分教師認為需要在教學中用到虛擬仿真實訓系統來幫助教師教學和學生自主學習，以醫藥衛生類、食品類專業領域的使用需求最大，且超過50%的教師所在系部有計劃購買或者開發虛擬仿真實訓系統，但是也存在一些困難，主要表現在三個方面：費用太昂貴；技術難度大，無法實現；沒有適合本專業需要的虛擬實訓教學系統等。由此可見，開發適合某專業領域，尤其是醫藥衛生類和食品類專業需求的虛擬仿真實訓系統十分必要。
（3）對虛擬仿真實訓系統的要求調查。從表3可以看出，教師認為虛擬仿真實訓系統應該為教學提供的幫助包括：可操作的仿真實訓過程；對學生仿真實訓過程的及時反饋和評價；對實訓設備的模擬展示；對學生仿真實訓過程的實時記錄。對于如何使用虛擬仿真實訓系統，有九成教師希望在學生實際實訓操作前進行仿真練習，八成教師希望用于課堂教學中的操作演示，五成教師希望能夠用于學生實訓操作的考核，三成教師希望能夠直接替代實際的實訓操作。在對虛擬仿真實訓系統的功能和技術要求上，大部分教師希望虛擬仿真實訓系統能夠具備互動、演示、考核、實訓管理等功能，少數教師希望有漫游功能；九成教師希望虛擬仿真實訓系統的界面設計由二維（2D）和三維（3D）相結合，對系統的穩定性、運行速度要求較高。
三、虛擬仿真實訓系統建設和應用的實施方案
1.根據專業和實驗特點有針對性的建設虛擬仿真實訓系統
職業教育實踐教學的關鍵過程為設備講解—實驗講解—動手實驗—反復訓練—測評。每一個過程均需要一定的教學條件和教學手段，而現實的條件和手段往往不能滿足其需要。但是并非所有專業和實驗都需要用到虛擬仿真實訓系統：一是設備結構簡單、成本低便于購置；二是實驗操作過程簡單易懂、安全性高；三是實驗設備更新換代太快，使用仿真實訓系統容易滯后于現實發展。因此，應根據專業和實驗特點有針對性的建設虛擬仿真實訓系統，從而解決職業教育中亟待解決的問題。針對實驗設備結構復雜、購置成本高、操作原理較難理解、操作過程復雜、實驗操作過程耗時過長、操作過程中容易出現安全事故等問題，可結合專業特點和實際條件等需要，建設虛擬仿真實訓系統來輔助教師教學和學生自主學習。另外，高職類院校的虛擬實驗建設還應實現校際共享，以避免重復建設，造成不必要的浪費。
2.設計功能完善的虛擬仿真實訓系統
（1）漫游功能。虛擬仿真實訓系統的漫游功能可幫助學生認識現場環境，基于三維的虛擬仿真技術可使學生對現場環境產生身臨其境的感受，形成較為深刻的印象，從而對現場設施、設備、現場安全生產等形成初步認識。
（2）演示功能。虛擬仿真實訓系統的演示功能能夠幫助學生深入、形象地了解實訓操作過程及原理，同時使學生高度重視實訓過程中的安全操作與安全生產及誤操作所帶來的嚴重后果。
（3）互動功能。虛擬仿真涉及到對虛擬環境與虛擬對象的直接操縱，因而一般要求具有三維操作界面。虛擬仿真實訓系統的互動功能為學生提供了動手實驗的機會，學生可利用鼠標、鍵盤對屏幕畫面仿真實物實施自主操作，實現對實訓操作前的計算機仿真導訓教學，幫助解決目前傳統的實訓教學中存在的困難。
（4）考核功能。虛擬仿真實訓系統的考核功能可幫助驗證學生學習能力、專業核心技能，考核學生對核心技能操作是否科學、合理、靈活，操作過程是否符合安全操作與安全生產等。
（5）管理功能。虛擬仿真實訓系統的管理功能主要是對知識內容的管理、學生信息和學生操作過程的管理、考核結果的管理等。包括知識點、學生信息的添加、修改、更新、刪除、查詢等，對學生操作過程的記錄、保存和及時反饋等，對系統本身的維護、升級等。
3.選擇適合專業需要和滿足用戶需求的技術手段
由于虛擬仿真系統的硬件設備相對比較昂貴，在一定程度上影響了虛擬仿真技術的普及。因此，在選擇虛擬仿真實訓系統的技術實現手段時，不僅要考慮虛擬仿真技術為用戶帶來的強烈的沉浸感、交互感和真實的體驗等，還要降低虛擬仿真技術帶來的設備和技術成本，從而最大限度地滿足專業教學的需要和滿足用戶的使用需求。如基于3D技術的仿真實訓系統可為用戶營造一個人為的虛擬環境，通過計算機圖形建構三維數字模型并編輯到計算機中從而產生逼真的虛擬情景，使學生產生一種沉侵于虛擬環境中的感受。但是基于3D的虛擬仿真實訓系統運行對硬件配置要求高、運行速度慢、技術開發難度大，導致建設成本高，難以普及。而基于2D技術的仿真實訓系統，雖然開發難度和建設成本降低，運行速度較快，但難以帶給用戶真實的感受，較難達到有效的教學效果。可見，在建設虛擬仿真實訓系統時，可將2D和3D技術相結合，既能產生逼真的虛擬情景，又能降低成本，提高運行速度。
4.探索有效的虛擬仿真實訓系統應用模式
虛擬仿真實訓系統為教師講解設備結構、實驗操作原理、實訓過程、安全生產等方面的知識提供了真實的模擬演示，同時為學生提供了虛擬的操作環境和互動平臺。將虛擬仿真實訓系統引入課堂和實訓教學，可改善傳統教學中存在的問題。根據虛擬實訓系統的特點及高職人才培養的目標和要求，可從以下幾方面探索有效的虛擬仿真實訓系統應用模式。
（1）“情境—互動式”教學模式。“情境—互動式”教學模式就是突出以學生為主體、以教師為主導的教學組織形式，在教學中具有基于建構主義理論的教學設計，利用虛擬仿真實訓系統，通過討論、合作、協商等方式充分發揮學生的主動性和參與性，實現學生、教師和虛擬仿真實訓系統的多維互動，其教學過程可分解為：創設情境—探究互動—知識建構—遷移發展。
（2）“協作—探究式”教學模式。“協作—探究式”教學模式是基于建構主義的以學生為中心的教學模式，始終考慮以學生為中心，發揮學生的創新精神、探究能力、協作精神和反饋能力。基于虛擬仿真實訓系統的“協作—探究式”教學模式的過程包括：提出問題—分解問題—學生分組開展虛擬實驗—形成初步實驗報告—修正實驗報告—實驗成果展示與交流—總結評價等幾個階段。
（3）“虛實結合”混合學習模式。混合學習（Blended learning）過程強調教師的主導作用與學生的主體地位的結合混合學習，基本形式是師生面對面教學與學生在線學習（如基于Web的虛擬課堂、協作學習、流媒體等）有機結合。其教學過程可分解為：提出教學任務—講解、演示設備和操作原理—學生開展虛擬實驗—提交實驗報告—交流總結—綜合學生問題—評價總結—修改。
四、結語
學生在進入真實的實訓環境前，通過虛擬的實訓操作，掌握相關的實驗知識，熟悉相關實驗設備的工作原理和操作步驟，可有效避免學生對實驗設備的誤操作，降低實驗設備的損壞率，提高實驗設備的利用率，解決實驗設備短缺等問題，從而提高教學效果。虛擬仿真實訓系統自由、開放的特性，可促進學生實驗技能、綜合素質、實驗積極性和創造性的培養，為學生獨立實踐創造條件，培養學生獨立分析問題和解決問題的能力。但是虛擬實訓并不能完全代替真實實驗，一定要注意虛實結合，這樣才能培養出具有較高動手能力的應用型人才。
參考文獻：
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關鍵詞：證券專業；實訓；虛擬仿真
國務院《關于加快發展現代職業教育的決定》（國發[2014]19號）以及教育部《現代職業教育體系建設規劃（2014-2020年）》（教發[2014]6號）中分別明確指出：“支持與專業課程配套的虛擬仿真實訓系統開發與應用。”“在專業課程中廣泛使用計算機仿真教學、數字化實訓、遠程實時教育等技術。” 這充分說明了虛擬仿真實訓對培養證券專業高技能人才的重要性與必要性。
1 傳統實訓室在證券專業實訓中的不足之處
1.1 校內實訓室建設
1.1.1成本問題
高等職業技術教育所培養的是適應現代生產一線需要的高端技能型人才。為此，各高職院校均意識到建立健全教學實訓場地的重要性，紛紛加大投入，為各個專業建設相應的實訓場所。但由于實訓基地建設的周期長、前期投入與后期消耗都非常大，且隨技術的發展，常需要更新換代，很少有學校有足夠的財力多次進行投資的。相對于實際實訓場所的建設投資，建立虛擬實訓平臺，其投資要小得多，且設備更新換代或系統升級的成本也可以大幅度降低。
1.1.2場地問題
高職院校實訓基地是完成職業教育教學活動中技能訓練的重要場所，其功能是在模擬實際工作環境下，進行規范的技術技能操作。可見，實踐教學需要有一個真實的實戰環境。由于歷史和現實等各方面的原因，部分高職學院的校園面積不是很大，實訓用地、用房相當緊張，沒有足夠的土地來建設實戰型的實訓基地，更不可能為全院每個專業都建立起具有實戰環境的實訓場所。
1.2 校外實訓基地建設
日常教學過程中，一部分實訓實驗是可以通過校內實訓或實驗室完成的，但證券專業的實訓內容受行業特點的限制，無法僅僅在校內完成，必須借助證券公司、期貨公司的環境及工作間才能達到良好效果。但學生到證券、期貨公司實訓時，會影響到相關企業的辦公秩序和工作效率，所以證券期貨企業通常不愿接受學生的實訓實踐。雖然有校企合作企業會提供實訓機會，但在具體操作上可能會加以保留，比如實訓人數限制或者實訓內容限制，導致實訓的效果也會大打折扣。
2 證券專業虛擬仿真實訓的優勢
證券專業的虛擬仿真實訓是利用虛擬實訓平臺，依托Flas形式，模擬真實的金融工作環境，通過學生的自主學習和反復訓練，培養學生的動手操作能力、信息處理能力，使其掌握金融業務處理要點和工作流程，提高學生的反思能力和創新能力。優勢具體表現在以下幾個方面：
首先，學生通過注冊，在校內可隨時登陸虛擬平臺環境，通過網絡模塊架構，了解實訓內容、計劃、流程以及每個實訓項目的注意事項和要求。每個學生都可以根據自己的掌握情況進行在線練習，直至掌握全部操作技能。網絡模塊架構還設有師生互動平臺，學生所遇到問題可以與老師和其他同學討論解決。通過在線討論，在解決問題的同時也加強了師生交流，提高了同學間的團隊協作能力。
第二，學生通過網絡操作，可以進入虛擬的證券公司現場，使學生身臨其境，模擬相應的角色，增強了感性認識，激發了學習興趣。學生像玩游戲一樣全身心地投入到虛擬環境中，對遇到的問題也會產生較強的求知欲，這種自主性學習能讓學生掌握各項技能。在今后的工作中，尤其在真實業務處理時，能很快進入角色，并且對過程中可能會出現的問題有一定的預測和應變能力。
第三，設有自動評價系統，學生每完成一個虛擬實訓項目，系統會對學生的操作過程和最終結果做出評價。學生根據評價可以自己檢測學習的效果，切實提高知識的掌握程度。金融與證券專業虛擬實訓平臺實現了開放式教學，突破了時空限制，激發了學生學習興趣，大大提高了實訓課程的教學效果。
3 證券專業虛擬仿真實訓的實施
以《證券投資實訓》為例，該課程采用虛擬投資實戰系統展開教學工作。
金融投資實戰系統由操作前臺、中間處理服務器和數據庫服務器三部分組成，全部的行情中轉都由統一的外網服務器完成。操作前臺為動畫模擬業務處理的操作界面，處理數據的錄入、簡單檢查、查詢、用戶之間的交流等操作。中間為業務處理部分，進行數據庫連接、業務規則和數據檢查、日初、日終、對前臺傳送的數據進行相應的處理、撮合等操作。并與外網實時股市數據行情系統相連，自動接收、撮合。金融投資實戰系統處理業務范圍包括開戶、證券買賣、外匯買賣、期貨買賣、融資融券、委托理財、私募基金、期權、后臺管理等。
證券專業虛擬仿真實訓的模塊主要有實訓模塊、演示模塊、系統查詢模塊和在線交流模塊。實訓模塊也就是環境虛擬模塊，模仿真實的證券交易現場和期貨交易現場，通過學生反復操作練習，使學生熟悉并掌握整個證券開戶、交易撮合等流程和技術要點，評價系統會自動對每個學生的操作和結果進行評價，使學生可以及時發現問題，如果評價低于一定的等級，將不能進行下一個項目的虛擬實訓，確保了整個實訓過程的連貫性和真實性。演示模塊是利用動畫，向學生講解和展示每個實訓項目的內容和要求，通過演示某一單項任務的具體實施操作，使學生對實訓的具體任務有直觀的了解。系統查詢模塊是向學生介紹本網絡學習模塊主要架構以及進行用戶注冊、密碼服務的平臺。在線交流模塊是師生互動平臺，通過交流可以解決學生在模擬時遇到的問題，老師也可根據學生反應的情況，適時改進模塊，使之與現行規范保持一致，提高模擬效果。
通過操作虛擬平臺，師生們都可以清晰的感受到，該系統把現實中的場景模擬出來，在模擬的場景中完成業務操作，丟棄了繁雜的導航菜單，以現實中人與人的交談和終端等方式完成業務導航，讓用戶更好的掌握業務和理解業務。無論是開戶流程，還是行情、撮合等業務流程，都是和實際中的業務完全吻合，做到真實且貼近教學。用戶在通過動畫界面完成業務錄入的時候，通過和業務員的交談或者終端操作，都是很人性化的方式，確保學生在掌握一定理論知識后能實際使用并熟悉業務流程。
同時，系統以可視化的方式定義和編輯業務畫面，維護各種參數和規則，讓學生在能對系統作各種調整。通過動畫虛擬真實場景，體現人和人之間的交流，人和人之間的挑戰，以及學生操作后的升級，使學生在使用過程中，增加了趣味性，更激發了學生學習的主動性與熱情。
4 結語
虛擬仿真實訓既考察了學生證券基本知識的掌握程度，又反映了學生的證券實踐操作能力和應用能力，其考核結果也更能體現學生對相關課程的掌握程度。在設置虛擬仿真實訓內容時，應圍繞專業人才培養的需要，以應用為主旨、以能力培養為主線，增強學生實踐操作能力，以充分適應高職培養學生的思路與目的。
參考文獻：
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關鍵詞：VR；應用
電子虛擬仿真實訓系統依據職業能力素質成長模型、職業成長系統、學習地圖，按照基于游戲的虛擬工廠腳本，開發了由《虛擬電子產品生產車間》和《智能測控電子產品實驗系統》兩部分組成的“基于游戲、虛實結合、3D場景再現”虛擬工廠——應用電子技術專業虛擬實訓系統。應用電子技術專業虛擬工廠有效解決了從事電子產品生產、設計等崗位群對應的電子產品生產管理與工藝指導、電路設計與分析等10項專項技能或綜合訓練難題。通過虛擬現實技術實現真實原型再現，硬件資源軟件化、網絡化，實現有限資源無限共享，有效地解決了教學實踐教學實訓資源不足問題，解決了大型、先進、精密電子儀器設備高額購置成本問題，解決了抽象過程形象化問題，為培養學生電子產品生產與管理、電子產品設計與開發等關鍵能力起到至關重要作用,提高了學生培養質量[1-2]。而文獻[1]從技術上分析了虛擬電子產品車間的設計、實現過程以及功能，文獻[2]從虛擬實訓系統應用角度介紹了系統應用教學的效果，本位主要對其進行創新性分析。
1創建“五生產要素、三職業路徑、三能力層級”綜合學習訓練系統，突破傳統職業教育的藩籬，解決了“職業素質養成、知識與技能綜合運用、基層管理”三者的融合問題
打破傳統的學科性知識體系，依據“人、機、物、法、環”生產要素，以職業人為中心，遵循技能、技術、管理三條職業人職業發展路徑，融合電工技術、電子技術等知識，電子儀器儀表與工具的使用、工藝指導等技能、電子產品生產管理與創新能力、職業素質等職業素質，構建“操作工—技術員—工程師”為主軸的三層級職業能力素質成長模型。通過對職業活動進行進階式的教學化的設計，訓練知識技能與素質。創立了“五生產要素、三職業路徑、三能力層級”“知行合一”的符合職業人成長規律的應用電子技術專業綜合訓練系統。將職業素質、專業知識、職業技能綜合運用、生產運行管理融會貫通，通過具體工序、工作任務和職業活動來養成和訓練，并通過學習地圖引導應用電子職業人成長。
2創立教學工廠“硬件軟件化”及虛擬化實訓理念，突破“硬件”資源不能共享及學生厭學的問題
按照“‘游戲’互動”軟件開發理念，以真實電子產品生產工廠領料崗位、預處理崗位、插裝崗位、SMT貼片崗位等11崗位以及工廠人文文化真實環境為依托，設計出虛擬工廠操作員、技術員、工藝員、工程師等職業成長歷程，以及電子產品生產工序為級別的“游戲練級”。將工廠硬件如設備、工量具、儀器儀表等剛性硬件虛擬化，與崗位的工藝、技術、流程、管理規范、規章結合起來依據“職業人”的職業成長規律，以真實企業“人、機、料、法、環”五個生產要素為起點，設計出電子產品調試與檢修等技能提升、職業技能成長的學習地圖，以學習地圖導航學習者通過選擇不同的應用電子職業人角色來實現自己的職業成長需要。引導學生一無所知到成長為一個擁有豐富專業知識、操作技能、職業素質的虛擬“職業人”，其成長過程品味“游戲”的智慧和樂趣。一線操作員學習實訓系統中的基本操作和基本技巧；技術員和工藝員則進行一些更深入的探索和體驗，比如更深入地了解PE（工藝）、EE（工程設備）等崗位的操作內容，并向著自己喜歡的方向培養和打造角色，以達到挑戰自我的目的。
3開創隱性知識/技能的顯性化及職業素質內化，突破“素質冰山理論”的實訓應用問題
高素質的應用電子技術專業職業人應具備的職業意識、職業道德、職業作風和職業態度等隱性的職業素質很難通過一般課堂得以培養。虛擬真實設備、虛擬真實崗位、虛擬真實環境三個層次3D原型再現企業，學習者在虛擬工廠通過產品生產工序“游戲練級”職業人成長訓練，“親身真實經歷”工廠生產組織、過程管理。學習者角色扮演操作員、技術員、工藝員、工程師工廠職員，體驗電子產品生產過程中除知識、技能以外對敬業樂業、遵章守紀、責任擔當、溝通協作、意志品質、實干巧干、發展創新等職業素質要求，領悟到職業素質對產品質量和職業人成長歷程的影響。通過虛擬工廠的電子產品生產過程、品質管理過程“游戲”練級活動，將職業素質社會化和外化，實現隱性知識的顯性化。“游戲練級”，“親身真實經歷”發掘學習者內部潛力，激勵學習者探尋電子產品生產、管理的秘技，實現綜合性職業素質的內化滋生。
4創立應用電子技術專業的泛在性實習實訓，突破傳統實訓僅局限于“物理”實訓室或企業，突破了實習實訓方法的重大瓶頸
通過虛擬現實技術實現真實原型3D再現，硬件資源軟件化，實現對真實電子產品工廠生產過程的逼真模擬重現。讓學生不需到實際工廠便可以在3D虛擬工廠體驗到電子產品生產的所有工藝、技術及安全生產流程。在學習和訓練模式上創新了一種以學習者為中心、以學習任務為基點的虛實結合的實訓系統，通過信息技術加強的學習實踐環境使學習與訓練落實于現實應用，學習者可以更充分地體驗、更有效地進行知識建構的泛在學習與訓練新模式。其中，學習新模式主要體現在學習者從原來的平面式“適應性”學習模式轉變為立體式“導向性”的按需學習模式。即學習者在學習過程中可以在任何地方，任何時間，得到他所需要的文檔、動畫、操作視頻、考核試題等各種學習信息，這些信息的獲取是基于學習者自身需求的，因此學習是一種自我導向的過程，是一個適量學習（justinenough）的過程。實踐操作的泛在訓練新模式主要體現在訓練者可以通過虛擬實訓系統軟件中的企業參觀模式來了解企業的組織架構、生產崗位的工藝流程、企業對員工的基本要求等相關知識與信息，在操作模式下通過與軟件的交互對話獲得獨自解決生產工藝（PE）、設備工程（EE）、測試工程（TE）、質量控制（QC）等生產技術問題的知識和能力，在考核模式下使訓練者通過教學軟件的評價反思工具對學習和訓練過程進行反思并為個性化發展定制實現條件。學生可以任意漫游到三維虛擬的車間去體驗并操作各種設備、學習(或熟悉)各種工藝的操作技巧等。利用網絡技術，將軟件網絡化，實現有限資源無限共享，學習者可以在任何地方，任何時間，漫游電子產品車間、技術上崗、操作對應設備，得到他所需要的文檔、動畫、操作視頻、考核試題等各種學習信息。同時，泛在訓練通過操作和考核模式還能檢驗訓練者是否達到了解決問題的技能和高級思維能力訓練的目標，以確保在將來的工作和學習中訓練者的能力能夠有效地遷移到實際問題的解決中去。
總之，基于VR技術的應用電子虛擬仿真實訓系統解決了“職業素質養成、知識與技能綜合運用、基層管理”三者的融合問題，突破“硬件”資源不能共享及學生厭學和“素質冰山理論”的實訓應用問題，實現了有限資源的無限共享。
作者:謝永超 單位:湖南鐵道職業技術學院
參考文獻：
【關鍵詞】醫學信息 虛擬仿真 實訓方法 圖像分割
1 引言
隨著我國對醫學技術的要求逐步增高，傳統的醫療實訓方法已經無法滿足如今的醫療人力資源的匱乏，因此越來越多的醫療中心選擇用虛擬仿真技術來對醫護人員的實訓進行訓練。目前，在國內，虛擬仿真技術已經逐步受到我國醫學界和科學界的重視和研究興趣。虛擬仿真技術具有模擬手術場景復雜，人機溝通力強，手術現場多元化等特點。其所包含的技術領域也十分廣泛。虛擬仿真技術通常包含傳統的計算機技術，計算機圖像處理技術，現代生物技術，現代醫學信息技術，仿真技術和科學計算技術等。基于醫學信息技術的虛擬仿真實訓不僅可以對醫療人員的臨床實驗進行仿真模擬訓練，同時也可以在醫生手術過程中，全程對醫生操作進行實時指導，是目前醫學界一項炙手可熱的培訓技術。
2 基于醫學信息技術虛擬仿真技術
虛擬仿真技術是指利用計算機技術對臨床手術進行模擬訓練的一種醫療培訓技術。它包含了許多醫學技術領域，包括現實手術的培訓技術，計算機全程指導手術技術，醫學圖處理技術，醫生通過圖像引導進行手術技術，手術導航技術，醫療圖像重建和虛擬手術技術等。傷口切割處仿真是指在虛擬仿真手術中模擬外殼手術的傷口切割技術，該技術可以訓練外科醫生的傷口切割手法與技能熟練度，虛擬仿真技術充分的模擬了手術時傷口切割的效果，以及醫療人員切割傷口的平滑程度。
在進行傷口切割仿真技術的試驗中，傷口切割時間和傷口切割效果是制約模擬實驗真實性的保障。手術碰撞仿真是指在進行虛擬仿真手術過程中，患者器官與手術器械的碰撞至關重要，在外科手術中，手術器械與患者器官的碰撞往往會決定一場手術的效果或是一個人的生命，因此，對手術器械碰撞的模擬實驗是醫學仿真試驗中十分重要的板塊。由于患者的軟組織器官，與模擬的醫療器械都呈現不規則形狀，因此，在進行模擬實驗時，針對不規則幾何體是否會發生碰撞的實驗，是確保模擬實驗的真實性和仿真高效性的關鍵。醫學圖像處理技術是指對于醫學圖像技術的模擬和數據分析模擬等。包括三維，X光，血液流動等的圖像模擬。對于手術場景的仿真包括對手術時的燈光，器械，設備，手術室的背景顏色，手術器材材質的模擬等。為醫療人員在進行培訓時提供一個較為真實的手術場景。仿真系統配置內核則包括仿真模擬板塊的監測與更新，手術資源配置的維護，操作板塊的模擬等。
3 虛擬仿真實訓方法研究
為了驗證虛擬仿真實驗的有效性，我們對其實訓方法進行了深入的分析和研究。根據目前仿真系統的開發形式，我們對其系統按照功能性的不同，進行了模塊劃分。模塊劃分后，我們開始對系統實訓方法進行研究。首先，我們需要構建一個虛擬仿真實驗的程序編程，該編程包括虛擬實驗數據，虛擬實驗對象，虛擬實驗圖像和虛擬實驗場景。虛擬實驗的程序編程是整個虛擬仿真實驗的基礎。對虛擬仿真實驗進行編程后，需要對實驗的硬件設備進行選擇。通常我們所采用的實驗硬件設備包含瑞士公司生產的Pmryer力度觸覺反饋設備，該力度觸覺反饋設備包括有7個力度反饋度，可以對模擬手術過程中的手術力度進行全方位的模擬。包括擠壓力，拉扯力，摩擦力，抓取力等。硬件選擇完畢后，我們就可以對虛擬仿真實驗的具體任務進行設計。仿真實驗的具體任務包括一，虛擬醫學圖像處理技術，我們需要對虛擬的醫學圖像進行處理，保證其頻率波動的穩定和二維，三維圖像的識別。二是建立三維的軟組織模型，對手術過程中軟組織可能發生的變化進行模擬，以保證模擬實驗的真實性。三是對實驗力度反饋數據進行處理。在手術進行過程中，醫護人員的手術力度有著至關重要的作用，因此，我們需要對手術過程中的力度進行模擬。四是對手術時的血液流動進行模擬。手術時，醫護人員需要隨時對患者的血液流動進行控制，因此對血液流動進行模擬在虛擬仿真實驗中是十分重要的。隨著我國醫療技術的發展，虛擬手術仿真系統在醫療領域的應用將越來越廣泛。
4 結論
基于醫學信息技術的虛擬仿真實訓是一個包含著眾多復雜技術的一款醫療手術模擬實訓系統。本文對其實訓方法進行了深入的分析和研究。首先我們對仿真實驗系統進行了系統編程，之后對其硬件設備進行選擇，最終確立仿真實驗任務。系統實驗包括了模擬軟組織模型的建立，保障了虛擬實驗時，能夠了解手術過程中患者軟組織結構的變化情況。模擬圖像處理技術，對醫療圖像進行二維，三維的建模，并對其圖像數據進行分析。模擬手術力度反饋，更好幫助醫療人員在進行手術時的力度控制進行訓練。虛擬仿真系統不僅可以對醫療人員的手術經驗進行培訓，同時也可以利用仿真模擬系統，在真實手術操作時，進行手術實時的引導。基于醫學信息的虛擬仿真實訓不僅為我國醫療人員的手術經驗提供了訓練的平臺，也為我國醫學技術的發展奠定了基礎。
參考文獻
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作者簡介
李曉莉（1980-），女，河南省西華縣人。碩士學位。副教授。主要研究方向為臨床醫學。
關鍵詞：項目教學 任務驅動 虛擬實驗 仿真實驗 電工技術
一、引言
當前，“項目教學法”作為一種較新的教學模式，逐漸被成功應用于高職類院校的日常教學活動中。為企業培養一線的技能型應用人才，實驗實訓的實踐環節對高職學生的實際操作技能的培養起了關鍵作用。
經調研發現，在實驗實訓教學過程中，存在不少問題：（1）教師缺乏先進教育理論的指導，精力有限，未能對每一實訓進行系統的教學設計；（2）院校實驗實訓設備有限，或因設備本身昂貴，不能保證所有學生可以親自實踐；（3）高職類學生理論基礎相對薄弱，經常出現對設備的非規范性操作，設備受損嚴重，維修費用劇增。
針對上述情況，我們試圖在項目教學理論的指導下，構建適合高職類學生使用的虛擬實驗實訓平臺，減輕教師工作量，提高學生學習效果。
二、項目教學指導下虛擬仿真實訓平臺的功能分析
“項目導入、任務驅動”教學法的理論基礎是教育家陶行知先生所提倡的“在學中做，在做中學”的教育理論，為通過完成完整的工作項目，讓學生獲得相關知識與技能，并發展職業能力的教學方法。歸納起來，要求虛擬仿真實訓平臺應具有以下基本功能：
1.導航清晰，“項目-任務”式組織
項目教學法以應用為著眼點，緊密結合工程實踐項目，將復雜和煩瑣的學科體系項目化，然后將一個個項目劃分成一個個較容易掌握的“任務”，把教學內容巧妙地隱含在每個任務之中，注意分散重點和難點，通過這些任務來實現總的教學目標。平臺的導航應充分體現“項目”和“任務”，并以此為邏輯組織內容。
2.虛擬仿真，實現情境教學
平臺應運用多媒體工具，創設任務情境，激發學生的學習動機，使學生的學習與實際問題緊密聯系起來；具有示范講解功能，注重動手操作，交互性強，使學生具有獨立的進行虛擬的技能性操作鍛煉的機會。
3.多用戶模式，支持協作學習
教師通過平臺根據學生的興趣和能力，也可經過小組協商自主選擇角色，承擔相應的任務。這要求平臺支持多用戶，允許一組學生同時對一個項目進行操作，組內成員對項目的實施具有相應權限，項目的進展情況實時更新，而且組內可以通過網絡的形式進行的經驗交流和問題探討，提高團隊協作能力。
4.資源適度整合，支持探究式自主學習
針對每一任務，平臺需整合必要的資源，驅動學生開展探索活動，尋找、搜索相關知識，歸納完成任務的方法和步驟。對學生提出的任務不宜過細，應留有余地。教師扮演的是一個學習的指導者、合作者的角色，整個學習過程以學生的自主學習為主。
5.學習過程可控，支持過程式學習
項目教學法要求在任務設計時要考慮任務的前后知識的聯系，應該讓學生的知識學習和應用有一個逐步上升的過程，這要求平臺可以對任務實施的進程順序進行控制，使學生完成簡單任務后才進入較復雜的任務，只有完成所有任務時，才能進行成果展示。對每一任務應有階段性成果的階段性評價和考核。
6.考核評價，多種方式綜合
項目教學既要有形式性評價，即任務階段性評價（段段清）；又要有結論性評價，即整體項目設計與制作的結果。要充分利用數據庫技術，記錄學生整個實踐過程表現，使評價貫穿在整個學習過程中。
7.成果展示，溝通交流
在完成所有任務后，平臺能對最終的學習成果進行虛擬仿真，在全班學生面前展示、交流，讓學生深感成就感，并將完成任務過程中積累的經驗進行交流。
三、基于項目教學的虛擬仿真實訓平臺的構建
1.平臺運行模式的選擇
傳統的多媒體課件都是單機版的，項目教學理論要求平臺能支持多用戶模式。C/S模式和B/S模式都可以達到要求，但B/S模式更具優勢。C/S模式一般用于局域網，如在一個實驗室里使用，而基于Internet的B/S模式允許學生不受地點、時間的限制進行實驗實訓，所以B/S模式優先考慮。
2.開發工具的選擇
常見的課件開發軟件有Authorware、Flash、PowerPoint等，相比之下，在網頁設計和多媒體創作大展拳腳的Flash更適合與B/S模式的軟件開發，它可以方便地將聲音、文字、圖片、視頻融合為網頁動畫，而且其功能強大的Action Script足以滿互性的實現。為將不同的Flas進行有效組織，需要網頁制作工具使其形成系統，Microsoft Visual Studio、Dreamweaver和FrontPage都是不錯的選擇。此外，因平臺需要支持過程式學習，能記錄整個實訓過程中的表現，需要開發動態網頁，所以還需要動態網頁編程語言和數據庫的支持。網頁編程語言常見的有Asp、、Jsp和PHP，常見的數據庫有Microsoft SQL Server、MySQL和Access。具體可以根據個人偏好選擇，對于初學者，“Flash、Dreamweaver、Asp、Access”是不錯的選擇。
3.平臺構建的原理與方法
平臺采用Web的B/S三層體系結構，即邏輯上分為表示層、業務邏輯層和數據存儲層。
平臺構建原理：首先，平臺導航的組織設計。根據教學大綱要求，結合實際工程項目，合理的劃分若干“項目”，再將項目合理地分成若干“任務”。其次，對每個項目，做以下工作：（1）項目導入。講解項目背景、任務間的內在關系、邏輯結構，使學生對項目有整體了解、認識和把握，讓學生做好項目設計和制作的相關準備。（2）任務分工。教師通過平臺，根據小組成員的成熟程度，進行合理分組。把不同學習能力、學業水平及具有不同興趣愛好的學生分到一個組，可以在一定程度上實現優勢互補。（3）任務實施。學生在登陸平臺后，根據自己的分工，對每一任務進行實施，主要包含學習了解可利用的資源、學習示范操作、親自動手操練、接受階段考核等環節。（4）成果展示。在完成所有任務后，平臺對學生最終的成果進行虛擬仿真。（5）評價交流。學生對實踐過程中的心得體會進行交流，教師通過平臺進行結論性評價。
平臺開發步驟：首先將每一個任務分別用Flash封裝成一個網頁動畫；其次將所有的動畫在Dreamweaver開發環境下組織成一個網站；最后是利用ASP動態網頁開發，對師生賬號信息、項目任務信息、每一次實訓的過程記錄信息、教師點評和學生成績通過數據庫加以存儲與讀取。
4.多種媒體融合表現
通過上述的技術實現，可以達到以下多種媒體表現形式：（1）圖文并茂，學生自主觀察學習；（2）聲音動畫示范講解，創造輕松學習環境；（3）實物逼真虛擬，創設真實的學習情境。（4）過程交互仿真，提供學生反復動手操練機會；（5）游戲式做題，實現寓教于樂。
四、應用實例
《電工技術基礎》是一門理論性和實踐性都很強的專業基礎課。我們將本文的方法應用于實際，開發了“面向項目教學法的電工虛擬實訓室”。本平臺榮獲浙江省第七屆多媒體作品競賽高職組二等獎，浙江省第五屆青年教師教學技能競賽優秀獎，并在我校06級的機電一體化、數控、汽車等專業有較好的應用。
圖1給出的是項目“三項異步電動機正反轉控制電路的安裝與調試”的主界面。圖2顯示了平臺提供給學生反復動手操練的機會，對所學的電路進行虛擬連線，操作正確與否，平臺將給予提示反饋。
圖1 項目一的主界面
圖2 任務中的交互性動手操練
五、結束語
基于項目教學的虛擬仿真實訓平臺，為學生提供了反復操練的場景，緩解學生對操作技能需求與學校有限的實驗室資源之間的矛盾，可作為學生實戰前的預練，學會規范的操作流程與方法，減少對設備的損壞，節約成本。具有以下特色：（1）引進了“項目導入、任務驅動”的先進教育理論；（2）強調學生的主體地位，學生主動尋找完成任務的方法和構建自己的理論體系。（3）培養學生分析和解決問題的能力，學生在操作中學會資料利用、數據處理、原理分析和問題判斷。（4）體現交互和過程性，對實際的技能操練進行虛擬仿真。（5）融合多種媒體表現，將文字、聲音、圖像、動畫以及人機交互融合一體。
參考文獻
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作者單位：
1.浙江水利水電專科學校
【關鍵詞】虛擬仿真 實訓平臺 目標定位 開發原則 應用思考
【中圖分類號】G71 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2016）32-0240-02
一、綜合課程虛擬仿真實訓平臺開發應用現狀
1.綜合課程
在構建高職課程體系時，會設置一些起“綜合作用”的課程，通過這些綜合課程，將相關幾門課程的知識、能力和素質進行綜合，根據實施時間階段綜合課程可以有專業技術基礎綜合課程、崗位能力綜合課程及專業綜合課程。綜合的目標就是整合該幾門課程的核心技術，實現綜合應用;綜合的手段是按照綜合的目標和整合的內容選擇合適的教學載體，所以，綜合課程的教學載體一定是綜合化的，一般取自于企業的真實工作項目。
2.虛擬仿真實訓平臺
仿真實訓教學是近十幾年來發展普及起來的一種虛擬現實的實踐教學模式，它通過應用計算機、網絡和仿真軟件，模擬仿真實際工作場所和崗位的環境、設備、開發系統，以及企業的產品設計和生產工作過程，學生通過這樣的環境進行仿真訓練，提高實踐能力。
近幾年，由于互聯網的應用，仿真實訓教學的系統和資源從單機、本地模式逐步向網絡化、異地遠程方面發展，即構成仿真實訓平臺。借助于互聯網平臺的優勢實現實訓教學互聯網化、共享化和便捷化，參與仿真實訓的師生隨時隨地可以進行操作、分享、交互、交流，提高了實訓教學的實時性、交互性和綜合性。
3.開發應用存在問題
（1）系統性差。各種仿真實訓教學軟件缺乏統一的集中管理，沒有真正按照專業和課程培養目標的體系組織資源;
（2）資源的綜合性不夠。所提供的資源僅僅針對于單項的知識技能訓練，沒有體現出綜合能力的提升，訓練項目缺乏生產性、工程性和職業性。
（3）可擴展性、開放性差。無法支持課程和相應實驗的對接，不能實現和相關教學資源管理平臺的擴展。
（4）虛實結合方式體現不夠。仿真實訓教學雖然能夠在實驗設備臺套數不足、實驗耗材昂貴、無法經常性到達工程現場、存在安全隱患等方面克服制約因素，但目前的技術還不能完全達到和現場一樣的效果，尤其是一些工科的專業實訓。所以，仿真實訓只是輔助學生掌握實踐技能的一種有效的技術手段。
（5）考核、鑒定功能不足
作為實訓平臺，考核功能是必備的，但當前的平臺多數不具備考核功能，即使有考核功能的平臺，其考核方式基本以結果為主，不能體現綜合性實訓知識與技能綜合應用的過程與程度。同時，許多實訓平臺還要面向社會和企業學習者，進行培訓和技能鑒定。
4.開發應用趨勢
“互聯網+”時代到來及現代高職人才培養模式對虛擬仿真實訓平臺開發應用產生了綜合影響，從技術的角度向仿真深度加深、開放性更強、共享推廣更便捷方向發展，從教學應用角度向訓練項目的綜合性及生產性、實訓技術虛實結合提高真實性、實訓平臺和其他在線教學平臺的融合以及加強考核鑒定方向發展。
二、綜合課程虛擬仿真實訓平臺開發目標定位
1.應用功能定位
綜合課程虛擬仿真實訓平臺功能定位在學生“綜合能力”的訓練和提升方面，考慮到和行業職業標準對接的需要，綜合能力的定位以“三級”（高級工）為主，適度兼顧“二級”（技師）。根據這些技能等級的訓練和考核需要，確定應用功能。
2.應用方法定位
訓練方式方法要與高職課程模式匹配，采用“項目引領、任務驅動”模式，項目載體必須來自于企業現場，一般是圍繞著崗位的核心能力提出的，能夠綜合2-3門課程的核心知識和關鍵能力，提高實訓的綜合性。
3.應用效能定位
應用效能體現在兩個方面，一是滿足在校生隨時隨地應用操作的要求，可以滿足課堂需要，也可滿足“翻轉課堂”課前預習、課后鞏固的需要。二是滿足行業、企業等社會技能鑒定訓練、自我測試的需要。
4.技術路線定位
從平臺信息技術的角度，要采用當前最流行的開發技術，并同時兼顧到移動端的應用需要，配置蘋果和安卓兩個版本。另外，如果含有專門的專業軟件或設備參與進來的課程，還要考慮平臺如何與這些軟件、系統對接的問題。
從項目及訓練、考核過程虛擬化的技術角度，要兼顧“虛實結合”的理念。較為單一的技術技能訓練可以采用完全虛擬化的技術路線，但對于綜合的項目，必須采用“虛實結合”技術模式，現場操作時，技術開發采用專業開發軟件，控制器采用現場設備，控制對象采用多種多樣的虛擬對象代替;遠程操作時，可采用虛擬機形式，仍以專業開發軟件為開發工具遠程操作，控制對象采用虛擬對象，現場控制器的工作狀態通過視頻或通訊手段進行采集，遠程虛擬仿真顯示方式。
三、綜合課程虛擬仿真實訓平臺開發原則
1.以典型項目或工作任務為載體，客觀呈現真實工作情景
職業教育虛擬仿真實訓平臺開發應虛擬真實的工作情境，采用典型的作品或工作任務，按照真實的工作流程來開發。
2.以職業崗位廣泛應用的最新技術為重點，通過“虛實結合”提升現場性和真實感
職業教育虛擬仿真實訓平臺開發應在科學分析的基礎上，整合該專業領域廣泛應用的最新技術，確定若干個核心技能項目作為平臺的主體內容。采用最新技術手段，將學校或企業的真實設備和實訓平臺進行有效聯接，通過“虛實結合”提升現場性和真實感。
3.以信息技術標準為依據，確保平臺與相關教學系統的對接
平臺內專業教學仿真實訓軟件開發要執行通用的信息技術標準，充分考慮軟件使用對象、運行環境、后續更新、市場推廣等因素，進行標準化和規范化建設。通過技術規范，提高平臺的接口能力，為實訓平臺同在線教學平臺、教學管理平臺的有效對接創造條件。
4.以校企合作模式為主體，整合資源，提高平臺應用的深度和廣度
職業教育虛擬仿真實訓平臺開發雖由職業院校提出，但要聯合行業和有關企業合作建設，整合多方優質資源，實現教學和行業的有效對接，同時為平臺服務行業企業打好基礎。
四、綜合課程虛擬仿真實訓平臺開發應用思考
1.技術整合的思考
虛擬仿真實訓平臺所采用的技術除了傳統的計算機軟件、數據庫、WEB開發技術外，必須整合對應課程所使用的應用軟件技術，如本課程《建筑智能化系統》工程開發的軟件有PLC程序開發軟件、組態開發軟件MCGS、觸摸屏開發軟件等，只有整合這些專業軟件，才能真正能夠仿真到工程現場，防止出現“虛擬仿真訓練很熟練、真實設備不會應用”的“虛能力”。
2.平臺應用的思考
要科學分配仿真實訓與現場實訓的時間比。一般應該在學生經過一段仿真實訓學習，具備基本安全與操作規范的前提下，盡可能安排較多課時的現場實訓，以便學生對實踐技能進行鞏固。同時安排學生到企業現場實地實訓，使仿真實訓與真實工作環境有機結合，通過“虛實結合”有效提升學生綜合能力水平。
參考文獻：
關鍵詞：中職 畜禽解剖 虛擬仿真 實訓教學資源
虛擬仿真教學資源在高等職業院校，特別是一些工科類專業課程的建設中應用比較廣泛，對提高實訓水平起到了關鍵的作用，但在中職，特別是農業類專業中應用相對較少，在一定程度上影響了專業現代化建設的步伐。為此，開發和應用虛擬仿真實訓教學資源，也應作為中職農業類專業建設中一項不可缺少的項目予以重視。本文以畜禽解剖生理課程為例，結合筆者所在學校現代農業實訓基地建設的實踐，從虛擬仿真實訓教學資源建設的背景分析入手，闡述農業類專業虛擬仿真實訓資源開發的內容及其應用。
一、資源建設的背景
1.虛擬仿真實訓資源開發是信息技術在專業教學應用的需要
教育的本質是通過有價值的知識信息傳遞為學生的身心發展和社會進步服務。從學科知識信息傳遞的角度來思考，信息技術具有效率高和效能高的特點，已成為衡量教育現代化水平的重要指標。在職業教育專業建設中，信息技術應用的重點之一就是開發數字化學習資源，而虛擬仿真實訓教學資源的開發則是數字化教學資源應用的形象而具體的體現。
2.虛擬仿真實訓資源開發是職業教育實訓基地建設現代化的需要
實訓基地建設是職業學校專業建設的重要基礎，應能滿足教學、實訓、科研等多方面的需要。一是適合教師教學。在中等職業學校，由于受資金、場所等條件的限制，不可能將大型的流水線和重型設備搬進實訓室，就需要將這些操作對象和設備經過模塊化、模擬化、仿真化處理，使之既具備實物的一切特征，又能放在一定的空間里作為訓練工具，從而有助于教學應用。二是適合學生學習。實訓基地建設必須根據學生實際，制訂詳細的操作流程、注意事項，即便于學生使用與掌握，又能使學生感受到課堂上無法感受到的職業氛圍，達到教師授課生動形象、學生操作方便的目的。三是適合經濟發展。中職培養目標必須與區域行業經濟發展趨勢相適應，培養的學生不僅能直接從事生產一線操作，還能成為引領行業技術革新的技術技能型人才。
3.虛擬仿真實訓資源開發是實現職業教育資源共享的需要
優質教學資源共享是職業教育健康持續發展的有效途徑。一是滿足專業建設需要。職業教育資源的開發，要求能滿足校內教學中理論驗證及單項技術運用能力的培養、提高動手能力和綜合技術的應用能力等多方面的需要。二是滿足公共服務需要。資源開發需有利于面向區域企業及兄弟學校開放，實現校企合作、校校合作的資源共享，充分發揮資源建設的社會效益和經濟效益。三是滿足學校發展需要。專業資源建設的規劃、建設必須服從學校整體規劃的需要，不僅要為其他專業的規劃、建設提供示范，還要提供必要的支持和服務，帶動學校專業建設水平的整體提升，從而更好地發揮基地的投資效益。
二、資源開發建設的內容
1.資源開發的技術基礎
中職畜禽解剖生理課程是養殖及牧醫類專業的主要專業基礎課程，其虛擬仿真實訓資源開發依據的技術基礎為三維動畫，即在計算機中建立一個虛擬的三維世界，按照要表現對象的形態結構和大小建立一個模型及場景，并根據要求設定形態結構的運動軌跡、過程和其他動畫參數，最后按要求為表現對象賦上特定背景，都完成后讓計算機自動運算，生成特定的畫面。
2.虛擬仿真實訓平臺搭建
將三維動畫技術應用于課程資源的建設并實現共享，還需要建立一個技術平臺――虛擬仿真實訓平臺，用來解決資源的建設、整合、開放與共享問題，提供可持續發展的虛擬實驗教學環境。虛擬仿真實訓平臺方案設計是從虛擬仿真實驗應用、教學資源、課程管理、教學管理四個維度切入，從而解決實訓應用的統一管理，達到教學資源最大化。
3.動物虛擬仿真解剖軟件
動物3D虛擬解剖軟件主要是依據動物解剖學的教學要求，采用三維立體仿真技術，根據采集到的特定動物真實影像的解剖位置及比例參數，對犬、雞等特定動物進行3D真實還原。軟件設計主要是基于系統解剖學的教學理念，對特定動物各個系統的解剖結構進行逐層講解與展示，從而充分展示各個解剖結構特點和內在聯系。
動物3D虛擬解剖軟件共有三個模塊：結構認知、隨堂練習、隨堂測試。結構認知模塊可對動物各個器官進行360°全方位展示，可從各個角度對特定器官進行縮放、旋轉觀察及拆分操作，對動物多個系統整體結構有立體的認識。同時，還可對單個器官結構進行放大觀察，使學生能夠觀察到微觀復雜的解剖結構，如具體的神經、血管、淋巴等。重要的解剖結構還會有文本注釋，幫助學生加深對知識點的學習及理解。隨堂練習和隨堂測試模塊，可檢測學生使用解剖軟件后的學習效果，可有效反饋教學效果，提高教師教學的針對性。
三、資源的應用實踐
1.有利于提高課堂教學效率
以3D為基礎的動物解剖虛擬仿真教學資源的開發，以其生動、形象的形式展示動物主要器官系統的解剖結構、內部形態，改變以往僅靠有限的實物展示、掛圖或文字描述等途徑，通過動畫演示并配以圖解的方式激發學生學習興趣，以更直觀有效的方式加深對器官結構的認知，且這種實訓過程不受時間、空間的限制，更有利于教學計劃的實施。比如在動物循環系統的教學中，以前一般先是用靜態實物或掛圖展示心臟及血管模型，再通過文字反復描述循環系統的組成、血液循環的過程，內容抽象，教學一般需要4課時，現在通過3D解剖軟件演示教學，學生只需2課時就可輕松掌握。
2.有利于開展個性化教學
現代教學提倡一對一的教學，其教學模式是靈活的、多樣的，要根據每位學生的學習情況針對性地進行輔導，也就是所謂的“因材施教”。這就需要創設適合教師指導、學生自主學習的環境。虛擬仿真教學實訓軟件設置了適合學生自主學習的菜單功能，學生可根據自己的學習進度、知識掌握的程度，隨時打開學習鏈接，針對自己的實際需要有選擇性地反復開展學習，同時，還可通過配套的測試內容反復練習，直至將知識點完全掌握為止。比如學習泌尿生殖系統的解剖結構，教師只要做一次講解和點評，學生就可根據自己的了解程度，通過3D演示資源有所側重地去自主學習，掌握相應器官的結構特點，讓學生感覺有趣而不枯燥。
3.有利于降低教學成本
實訓教學作為職業教育區別于普通教育的教學手段，其教學成本占據了教育成本的大部分。虛擬仿真實訓資源的開發應用則成為解決這一問題的重要手段。以畜禽解剖生理課程為例，由于該課程涉及的實訓對象為畜禽，如果每搞一次實訓就解剖一個或多個畜禽，反復實訓就需要解剖更多的畜禽，其教學成本是相當高的。一次性投資開發應用仿真實訓資源，師生不僅可隨時實訓、隨時測試、反復實訓，而且不需要增加新的成本，顯著提高了教育教學的效益。
Abstract： At present， there are some difficult problems such as high cost， high quality of practical teaching in vocational and technical education， the practical training difficult to imitate， the teaching effect of practical training is difficult to control. It is difficult to cultivate high quality technical skills to meet the needs of enterprises. In this paper， we can design 3D virtual simulation training to meet the needs of the professional growth to solve the problem of the quality and efficiency of personnel training in the training classroom， promote the transformation and innovation of the traditional teaching mode， and promote the integration of information technology and education teaching.
關鍵詞： 游戲互動；3D虛擬仿真；職業人；學習地圖
Key words： the interaction of the game；3D virtual practice；professional person；learning map
中圖分類號：G71 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2016）03-0236-02
0 引言
隨著科技技術的飛速發展，社會衍生出對高素質、技術技能型復合人才的大量需求，而職業院校的畢業生卻又較難找到合適的工作，“招工、就業”兩難現象越演越烈[1-2]。現階段人才職業素養、綜合技術技能與企業實際要求的巨大反差無疑是導致這一問題的最主要、最直接的原因。究其問題主要在于：一是職業院校普遍存在生產性實訓設備投入成本過高、生產性實訓條件缺乏、學生實訓難以保證的問題；二是傳統實踐教學與訓練主要以技能訓練為主，普遍存在與職業素質培養融入不夠、與真實環境脫離的問題；三是隨著信息化設備（智能手機等）的普及，職業院校實訓課堂上普遍存在玩手機的現象，學生難以由被動學習轉化到主動學習的問題。這些問題又嚴重制約著實踐教學綜合效益的發揮，影響人才培養質量及效率，難以培養適應企業需要的高素質技術技能人才[3]。
基于此，本文以應用電子技術專業為例，構建職業人職業成長的學習地圖，創立“533”職業人成長訓練體系（生產五要素、職業發展三路徑和能力三層級），開發融入游戲理念、虛實結合、3D場景再現的應用電子技術專業虛擬實訓系統。通過推廣應用，以期破解實訓教學中的人才培養質量及效率低的問題，促進傳統實訓教學模式的轉變與創新，推進信息技術與教育教學的深度融合，為職業院校信息化實踐教學的應用及推廣提供借鑒。
1 依據認知和成長規律，構建職業人職業成長的學習地圖
遵循職業人認知和成長規律，校企合作，充分調研電子產品生產設計與制造、電子設備生產、電子元器件生產等各種類型企業，獲取行業技術、技能人才崗位職責等重要信息，確定應用電子技術專業人才培養能力素質目標要求，明確3D虛擬仿真與專業的關系、與課程的關系。調研電子信息產業鏈的設計、生產、銷售與服務四個環節，對技術工等技能崗位、工藝員等技術崗位、班組長等管理崗位三條電子技術專業職業人職業發展路徑中電子產品調試崗位、產品裝接等崗位進行職業能力分析。并將完成電子技術專業設計、生產、銷售與服務崗位群的一般工作任務、特定范圍內工作任務、創新工作任務等三種能力水平，界定電子技術專業職業人的職業能力水平等級。借鑒主流企業提升人力資源管理水平和實踐效果的重要工具，即能力素質模型，構建能支撐應用電子技術專業人才培養目標的3D虛擬實訓系統的職業人職業成長學習地圖（基于崗位能力和業務問題設計的成長路徑）。
關鍵詞：虛擬仿真技術；高職院校；化工實訓教學；應用
化工行業是國家產業體系的重要組成部分，是國民經濟中的支柱產業之一。而在化工生產過程中，往往會使用到易燃易爆等危化品，若操作不當，將會造成嚴重的安全生產事故，既威脅生產工人的生命安全，又會給化工企業帶來不可估量的經濟損失。因此，化工生產高度重視從業者的實踐操作能力和問題解決能力，這無形中提高了高職院校化工實訓教學要求。而對于高職院校來說，在化工實訓教學中，若組織高職學生進行工廠實踐培訓，不僅要投入大量資金，還無法保證學生的安全，使得化工實訓教學缺乏效果，不利于高職院校化工人才培養質量的提升。而虛擬仿真技術的出現與應用，為化工實訓教學的優化提供了技術保障，既解決了化工實訓中安全問題，又可以降低化工實訓成本，從而有利于高效開展化工實訓教學工作，進而有利于培養高素質化工人才。鑒于此，本文圍繞“高職院校化工實訓教學中虛擬仿真技術的應用”展開研究具備顯著意義和實踐價值。
1高職院校化工實訓教學中虛擬仿真技術的應用價值
在虛擬仿真技術應用支持下，在高職院校化工實訓教學中，化工教師可以模擬真實的化工廠生產系統，這種模擬手段相比其他培訓方式，對實踐經驗不夠豐富的學生來說，是一種安全的實踐培訓手段。在極短的時間內，化工專業學生就可以將學習積累的化工專業理論知識應用在實踐中，而在傳統實訓教學模式中，需要較長的一段時間才能實現。對于高職院校化工專業來說，化工實訓課是一門基礎性課程，旨在培養高職學生化工專業技能實踐能力，幫助高職學生盡早熟悉化工生產流程，有效培養高職學生問題分析能力、問題解決能力，為化工專業學生適應未來化工生產需求提供保障[1]。化工實訓課作為化工專業的實訓課程，虛擬仿真強調理實一體化，在實訓過程中，學生在虛擬場景中完成化工理論和實踐操作要點的測驗，既可以讓高職學生學會如何操作化工機械，又可以幫助學生學會如何解決生產實際問題，為高職學生適應未來化工生產需求夯實基礎。在化工實訓過程中，高職學生極可能遇到今后工作中的具體問題，并學會如何高效解決這些實際問題，便于高職學生積累一定的生產工作經驗，進而有利于高職學生在今后的工作中高效解決一系列化工生產問題。除此之外，虛擬仿真實訓融合了工藝和工廠運行知識，高職學生既可以詳細地了解整個化工生產過程，又可以深入了解各類化工生產設備的結構及工作原理[2]。例如：在虛擬仿真技術支持下，可將各類反應器、蒸餾塔等結構動態演示出來，這樣學生就可以清晰地了解這些設備的結構，從而有利于提高化工生產的安全系數，且有利于降低化工設備運行成本。
2高職院校化工實訓教學現狀及影響因素
2.1化工實訓教學現狀
1）教師的化工實訓教學經驗。基于化工實訓教學現狀來說，高職化工教師嚴重缺乏實踐經驗，其中，大部分教師雖有豐富的教學經驗，但是嚴重缺乏工廠實踐經驗，這使得化工教師在化工實訓教學期間，只能對學生進行理論的指導，無法向學生展現真實的學習過程[3]。另外，實訓教學中的培訓師除了高校化工專業教師外，還包括企業的工程技術人員，這些人雖有著豐富的化工生產實踐經驗，但是相對缺乏理論知識和教學經驗，無法將生產實踐經驗有效地傳遞給高職學生，進而也會影響化工實訓教學效果。2）實訓教學模式。當前大部分高職院校化工實訓課程仍然以課本理論知識講解為主，且講解方法也較為單一，主要以教師的示范，學生既定程序的模擬機械操作為主，導致實訓與化工生產實際相脫節，進而使得實訓缺乏成效，不利于提高學生化工生產實踐能力[4]。3）實訓教學成果。高職院校由于資源有限，在實訓教學中只能展開一些簡單的實訓活動，對化工生產實踐缺乏指導性和實用性。針對這種情況，部分高職院校采購了一定量的實用設備，但是由于師資因素影響，也無法將這些實用設備投入學生的實訓，進而制約化工實訓效果的提升。
2.2化工實訓教學的影響因素
高職院校化工實訓教學目的在于讓高職學生在校學習期間，提早接觸化工生產車間，了解化工生產工藝和生產流程，并對不同類型的生產過程進行分類討論和交流，以期逐步提升高職學生處理問題、分析問題及解決問題的能力，進而為學生適應化工生產需求夯實基礎，以便更好地服務于社會[5]。但是高職院校化工實訓教學，在實踐中仍然受到諸多因素的制約，不利于實訓教學效果的提升。關于化工實訓教學的影響因素，總結包括以下幾點：1）高職化工人才培養方案往往要求企業同時完成數十人，甚至是數百人的全程實訓，這是當前大部分企業難以實現。2）基于高職學生實訓安全角度考慮，企業往往會嚴格限制學生的實習時間和范圍，甚至要求學生在實訓期間只參考教材，不得觸摸具有危險性的設備和化學藥劑等，導致高職學生在實訓中處處受限而無法全程參與進來，進而使得化工實訓流于形式，不利于實訓效果的提高[6]。總之，上述問題的存在，使高職學生無法實現化工實訓課程目標，導致學生化工生產實踐能力嚴重不足。在當前信息技術不斷深入發展的背景下，虛擬仿真技術的發展日漸成熟，被應用在化工實訓中，可以有效解決傳統實訓模式中的各類問題，從而有利于促進高職學生化工實踐能力的提升。
3虛擬仿真技術在高職院校化工實訓教學中的具體應用
虛擬仿真實訓應遵循培養實用性人才的原則，結合當前化工行業對化工專業人才的實際需求，有機融合理論教育、實驗實訓、虛擬實踐等，以促進化工實訓教學效果，為培養化工專業復合型人才提供保障。
3.1實訓前完善知識結構體系
在高職學生虛擬仿真實訓之前，化工教師應預留一定的時間，讓學生進一步完善知識結構體系，主要是供學生熟悉生產過程的特點、生產流程和生產工藝，了解相關設備的信息，如結構、工作原理等，以便學生對化工實訓具有一個大致的了解，為后續參與實訓提供支持。在實訓之前知識結構體系完善過程中，高職學生可以進入平臺，閱讀圖文和觀看視頻介紹等，學習化工生產工藝、設備操作和工藝流程等化工生產知識。在此基礎上，高職學生需要根據實訓要求，明確自己實訓過程中的問題，并寫出實訓報告，通過模擬實際訓練獲得問題的答案，以達到實訓目的。
3.2化工實訓教學過程
虛擬仿真實訓具有在線原因選擇、信息、互動交流、成果展示等功能，對于高職學生來說，基于在線選擇功能，可以利用電腦、手機等智能移動設備遠程連接虛擬仿真實訓平臺，并進入到實訓平臺展開后續實訓操作。在虛擬仿真實訓中，學生可以在三維模擬仿真工廠中工作，并根據實訓要求來選擇合適的虛擬實驗。在模擬工廠中以角色扮演形式與平臺中已經設置好的管理人員進行有效互動，學習化工生產安全知識和技能，化工設備結構、化工設備工作原理等重要知識點。在虛擬仿真實訓過程中，管理人員可以結合學生實訓課程目標，設置大量的實訓任務，并按照由易入難的順序排列任務，這樣一來，高職學生在執行任務時，完成一個個知識點的學習，并可以從中獲得一定的自信心，從而有利于提高學生的主動性和積極性。不僅如此，高職學生通過完成所有的任務，就可以掌握各項實訓知識和技能，并在此過程中，輔以仿真軟件可以全面了解化工生產過程、原理、方法等，有利于提升學生化工生產的實踐能力。
3.3實訓教學評價過程
學生完成各種虛擬仿真實訓操作之后，虛擬仿真軟件可以同步完成數據收集、整理和分析等工作，并將高職學生模擬實訓操作實時數據以實訓報告方式在線生成出來。在此基礎上，虛擬實訓系統將對高職學生的實訓成果進行量化評價，并給予相應的考核等級。這樣一來，不僅實現了量化考核高職學生化工實訓效果的目的，還可以明確高職學生在實訓中的不足，從而有利于化工教師調整實訓方案，有針對性地組織高職學生進行實訓，進而有利于促進高職學生化工實踐能力和知識水平的全面提升。
4結束語
傳統模式下的高職院校化工實訓教學，仍然存在眾多難題，不利于化工實訓教學質量的提高，進而對高職化工專業人才培養質量產生了直接性影響。因此，在新時期背景下，高職院校化工專業應以適應化工技術發展需求為出發點，注重化工專業學生實踐能力的提升，為提升高職學生就業和職業競爭力夯實基礎。這要求高職院校在化工實訓教學中，明確當前高職院校化工實訓教學難點和問題，注重教學方法的創新。而通過本文分析可知，虛擬仿真技術的出現和應用，為化工實訓教學提供了一條安全且高效的路徑，既可以彌補傳統化工實訓教學缺陷，又可以讓學生更安全地完成各項化工實訓任務，從而有利于提升化工實訓教學質量，進而提升化工專業學生的實踐能力。因此，作為高職院校的化工教師，應加強先進技術和理論的學習，將虛擬仿真技術與化工實訓教學結合起來，鍛煉高職學生的化工實踐能力。
參考文獻
[1]王玨.疫情防控形勢下化工單元操作實訓課程線上教學探索實踐[J].職業教育（中旬刊），2020，19（4）：71–74.
[2]侯蘭鳳，陳少峰，王春曉，等.“三層次四平臺”化工虛擬仿真教學的探索與實踐[J].化學工程與裝備，2020（1）：288–290.
[3]林福星，林碧凡，鄢樹楓，等.立足地方產業、服務地方經濟的仿真化學實訓教學——三明學院化學化工人才培養經驗探究[J].教育教學論壇，2020（1）：277–278.
[4]趙志剛，冉茂飛.虛擬仿真技術在化工實習實訓教學中的應用探討[J].山東化工，2019，48（20）：190–192.
