虚拟仿真技术在高职院校实训教学中的应用实践

赵立斐，于东晓，郭秀梅，于玲玲

（黑龙江农业经济职业学院，黑龙江 牡丹江 157041）

虚拟仿真技术就是通过计算机系统模仿真实实训场景，借助视觉、听觉和触觉等与虚拟场景交互，让学生身临其境体验虚拟现实，因其具有沉浸式、交互式和想象性的特点，作为传统教学手段的有力补充，近年来被越来越多地应用于实训教学中，加之弥补了高职院校实训实习基础薄弱的不足，特别适合高职实训类教学[1]。

1 虚拟仿真技术应用于实训教学意义

随着《关于实施中国特色高水平高职学校和专业建设计划的意见》的出台，打造高水平的实验实训平台势在必行[2]。采用虚拟仿真实训教学，构建虚拟实践教学场景，将 “教、学、做”教学模式和虚拟仿真实训教学有机结合起来，拓展了理论教学和实践教学的结合广度，使学生更深刻地掌握生产设备、生产工艺、控制流程等知识，并以其高效率、低成本、内容丰富、学习过程高效和安全等优势得到越来越多的应用和推广。因此，在课程的教学中引入虚拟仿真技术具 有重要的意义。

2 虚拟仿真实训教学平台的架构

虚拟实训教学平台应包括云服务存储端、公共资源平台、应用运行软件、学生交流平台及配套的软硬件设备等，运行过程将用户、资源、网络和应用分离，极大地提升用户体验感受，破解时间和空间的制约，提高教学效果。云服务存储端供师生使用，支持多种终端设备在线浏览、下载及交流功能，具备系统、学习和资源管理功能。公共资源平台的整合，立足现有优质资源，保证资源丰富多样，在建设上应遵循资源的规范管理，科学分类和合理评价原则。虚拟仿真实训教学软件开发采用结构化开发思路，从分析、设计、实施和维护几个阶段入手，充分尊重专业教师和学生的实训设计思路，有利于发现问题、优化软件和提升实训教学效果；对于学生交流平台，应采用“信息+服务+交流”的模式，用户登录平台，可以浏览、下载平台信息，查询服务及接 发通知，同时可以发表评论、上传资源、建立个人空间等[3]。

3 虚拟仿真应用于高职实训教学的实例

教育部发布《教育信息化十年发展规划（2011-2020年）》《教育信息化2.0行动计划》中指出虚拟仿真技术应用于教育，是现代教育信息化建设重要内容，是高质量实践教学不可或缺的前提和保障[4]。黑龙江农业经济职业学院虚拟仿真实训中心从2011年开始筹建，2011年与北京东方仿真软件技术有限公司合作，引入青霉素发酵工艺仿真软件；2012年与广州金博信息技术有限公司合作，引入“宝芝林”药店经营管理系统软件，解决了《微生物发酵技术》《GSP应用技术》《药学服务技术》等课程生产性实训教学项目受硬件、场地、时间限制不能完成的难题。药品必须按照《药品生产质量管理规范》（GMP）组织生产，GMP应用技术是制药类专业的必修课，由于制药企业不能随时接受学生顶岗实习及实习轮岗，而且实习企业不能涵盖所有剂型的生产，这给学生顶岗实习基地的建设带来新的困难。为了解决上述问题，2018年学校与南京药育智能科技有限公司合作，引入药物制剂GMP虚拟实训仿真平台。2020又与北京东方仿真软件技术有限公司合作，引入东方仿真食品加工与检测仿真软件平台，涵盖食品生产单元3D虚拟现实仿真软件十多项。通过几年的建设，建成了“虚实互补”的食品药品生产虚拟仿真实训中心，该虚拟仿真实训中心总面积740 m2，建有模拟仿真实训室、模拟大药房、中药文化慧馆、制药技术虚拟实训基地等，投入资金数百万元，同时，虚拟仿真实训中心支撑了“制药技术” “微生物应用技术” “健康管理师” “智慧农业教学资源”3D虚拟仿真等7项学生技能大赛，2项省级创新创业项目，获得国家级、省级奖项8项；支撑教师教学能力提升，获全国职业院校信息化教学大赛二等奖2项，黑龙江省信息化教学大赛一等奖3项。

4 虚拟仿真应用于实训教学的问题和对策

虚拟仿真技术应用于教学，解决了教学中诸多“瓶颈”问题，是推动高职院校实训教学与信息化技术融合的有力手段，极大地助推了高职院校实训教学的发展进步，但作为一种新的教学手段，其在建设、应用及管理等方面还存在不成熟的地方。

4.1 资金投入不足

2016年国家提出职业教育教学的信息化和现代化建设，2017年正式颁布了关于规范性开展虚拟仿真实训教学建设方面的通知，所以虚拟仿真教学这几年得到较快发展，本校虽然起步较早，已有十年的发展过程，但是平均每年几十万的投入还是比较低的，相比发达省份的院校存在较大差距，整体存在投入不足，发展不均衡的情况。各高职院校应该提高站位，切实加大建设和资金投入力度，拓展资金来源渠道，开展虚拟仿真实训相关的科研项目，建设虚拟仿真实训中心，使虚拟仿真实训得到长足发展[5]。

4.2 “虚拟”和“现实”背离

由于虚拟仿真实训设计不科学，不遵循课程学习规律和学生认知规律，对建设的内涵理解存在偏差以及意图取代传统实训教学的认识错误等，致使虚拟产品的质量不高，现实匹配度低，不能满足教学的需要。虚拟仿真实训建设应该立足尊重课程、学生和尊重认知，基于能力本位开发功能，提升虚拟产品技术水平，提高模拟的逼真度。教学模式上力推虚拟+现实的混合型教学，基于教师、教材和教法，将任务颗粒化，有机地将课前、课中和课后学习进行融合，打造优势互补、递进式的实训教学体系，高效合理地发挥虚拟仿真实训的辅助作用。

4.3 无“规矩”不“方圆”

按照教育部门的文件要求，虚拟仿真资源是“优质教学资源”，然而由于虚拟仿真教学项目建设缺少精准的行业标准或者执行标准不严，在建设上存在简单化构建、无序化发展、重复性建设、教学资源低质、资源共享困难等情况。故此，相应的职能部门应该推动虚拟仿真教学标准化进程，制定虚拟仿真教学建设标准、教学适用范畴、统筹资源调度与共享、制定发展规划和加强监督等[5]。

4.4 技术人员配备短缺

虚拟仿真技术教学是一种较新的模式，很多老师对此项技术不熟悉，往往在仿真实训建立后，没有得到充分地利用，同时又没有配备仿真专业技术维护人员，遇到问题不能很好解决，甚至导致设备闲置的情况。所以，需要对教师进行定期的技术培训和交流，并使软件开发的专业人员对接任课教师，随时解决使用中的问题，另外，各实训中心要配备专职的虚拟仿真教学实训员，保确保实训顺利地开展。

4.5 虚拟仿真实训课程建设滞后

虚拟仿真实训未纳入课程体系建设重要地位，服务课程门数少、辅助课程教学功能待提高、对学生实践创新能力培养的作用有限、缺少虚拟仿真实训课程方面的专门讲义或教材等问题，在课程建设上，打造适应虚拟仿真实训教学的课程体系，突出虚拟仿真实训的重要地位，加大虚拟仿真的课程融合，开发出更多的虚拟仿真课程，着重强调虚拟仿真对学生创新和创造能力的培养，编制虚拟仿真实训配套讲义或者教材，拓展虚拟仿真实训资源。

5 结语

通过本校虚拟仿真实训中心的建设实践，利用虚拟仿真实训辅助教学，解决了传统教学的瓶颈，避免了教学资源的浪费，提高了实训教学的效率和质量，也增强了学生的专业技能和创新创造能力，为高职院校培养高素质的高技能人才提供支撑。同时，还应注意到，虚拟仿真实训仍存在不成熟的地方，如何解决好这些问题，将其用好用巧，最大化地发挥它的作用，成为摆在我们面前的重要课题。随着国家对教育信息化的重视和各院校对虚拟仿真实训的应用，虚拟仿真技术教学会得到更好的发展。