虚拟仿真技术在机电一体化专业教学中的应用

【摘要】    当前社会对于机电一体化人才的需求量越来越大。在技工院校机电一体化教学落实的过程中，要更好地引领学生扎实掌握理论知识，积极开展操作实践，为学生提升技能水平、未来步入社会奠定坚实基础。虚拟仿真技术的应用可以更好地兼顾学生个性化体验，拓展学生知识面，提升学生实践创新意识。结合学生的认知需求，注重虚拟仿真技术的全面应用，能有效助力高素质技术型人才培养。

【关键词】    虚拟仿真技术    机电一体化    教学    应用

引言：

时代的不断发展，对人才的综合能力提出了更高的要求。当前机电一体化教学落实的过程中，立足理论课程的学习，必须要进一步为学生技能实践拓展空间，推动学生学以致用，为学生未来融入社会奠定坚实基础。在机电一体化教学落实的过程中，除了进一步购置实验器材，开辟实验空间外，还要善于借助虚拟仿真技术，为学生全面参与，反复实践提供有效助力。

一、虚拟仿真技术与机电一体化教学融合的必要性分析

受新高考改革的影响，当前技师学校学生人数逐步增加，校内原有的传统实验室已经不能有效满足学生实验操作的需求，同时还有一些设备需要进一步完善和补充，实验室空间也需要进一步扩大。在机电一体化教学落实的过程中，有很多操作需要严格而规范，稍有不慎就会对学生的人身安全产生一定的影响，如一些强电线路实践，还有危险设备的拆装等。在操作的过程中，如果没有事先的准备工作，或者操作人员本身技术不够规范，对一些细节有所忽略，极易对学生造成人身伤害，使机电设备受损。在技工院校机电一体化教学落实的过程中要着力建设高效优质的虚拟仿真实验中心，让学生生动感知、全面体验，更好地掌握实验技术，而且便于反复操作，满足学生学习需求。

虚拟仿真技术的人机交互软件和数据库构建可以同时让大量学生上机访问，而不会造成实验冲突，也不涉及极端环境，训练更加便捷、稳妥、可靠。极大的降低学校在实验方面的投入，让学生熟练掌握多项操作技术。

二、虚拟仿真技术应用于机电一体化教学的优势

（一）推动学生对理论知识加强理解

机电一体化教学落实的过程中，需要学生学习大量综合性知识，并对一些专用设施、常用工具有效区分。还要对教材上出现的一些图形、信息技术原理、系统理论等全面理解扎实掌握，很多学生学习过程吃不消。虚拟仿真技术的应用可以将更多课程资源投放到数据平台，方便学生通过网络进行浏览。另外在虚拟操作平台，教师还可以自行设计与开发一些仿真软件，方便学生反复操练和实践，推动学生对核心知识的生动化认知。指引学生以小组为单位有效互动，交流经验，实现全面提升，进一步提高学生的默契合作意识。在反复的操练中加强学生对理论知识的全面理解，为学生营造生动真实的操作体验，体现课程学习的交互性、直观性、系统化优势，满足学生多元化需求，推动因材施教有效落实。

（二）培养学生良好学习习惯

机电一体化教学落实的过程中，教师可以在课堂上为学生呈现大量理论知识，但是知识的消化和吸收还需要让学生自主来完成，因此，学生必须要做着手做好课前的预习工作及课后巩固复习工作。借助虚拟仿真设备，可以让学生落实项目化学习，通过反复的操作，让学生知识学习的同时进一步拓宽视野，从生活应用的角度更好地了解一些典型机加工设备的机械结构和控制原理。养成良好学习习惯，为以后创新应用奠定坚实基础。虚拟仿真设备的应用，有效地避免了实训操作耗时耗力、耗费财物且不可重复的特点。学生可以在虚拟仿真中心高效快捷的反复操作，对于学生感兴趣的一些细节知识。如自动化生产线的结构和电气控制原理，可以让学生反复观看，熟练记忆。兼顾学生自身学习兴趣，培养学生良好学习习惯。另外，在虚拟仿真中心，学生可以对输入的数据进行灵活的调整，模拟实验过程，输出多种多组数据，让学生有效的构思和完善。以个性化学习体验，能够更好地培养学生创新精神，让学生养成严谨认真的求职态度，为学生后期独立操作奠定坚实基础。

（三）可以推动教师教学反思逐步提升

在技工院校机电一体化教学推进落实的过程中，不仅学生需要不断学习、积极进步，同时对于教师的执教能力也提出了更高的要求。信息化时代，各种新设备、新技术不断出现。在教学落实的过程中，教师不能仅仅停留于教材呈现的知识引领学生学习和体验，而是要能与时俱进，不断学习新知识、了解新技术，对于一些前沿学科理论及时学习并纳入自身知识结构之中。虚拟仿真技术应用的过程中，为了更好地服务学生的现代化学习需求，教师需要不断学习和提升。例如，在虚拟仿真在线平台建设的过程中，具有互动交流的信息发布、数据信息收集、在线作业设计及测评环节的落实都需要由教师来完成。在这个过程中，教师要能够开发丰富的课程资源供学生学习，还要设计一些具有3D演示功能的动态课件。另外，对于一些优秀的电子书籍、优质实验项目的教师都要及时为学生发布和添加。结合学生的学习评价，教师还要进一步优化和落实课程内容呈现的方式，为学生带来更加鲜活的使用体验，满足学生的个性化学习需求。结合学生专业测评结果，教师在课堂教学过程中也可以更好地确定需要重点讲解的项目，引领学生扎实学习不断提升，为社会培养更多掌握扎实技能的优秀学生。

三、虚拟仿真技术在技工院校机电教学中应用的积极对策

（一）生动呈现为理论教学有效助力

虚拟仿真技术在机电一体化教学中的应用可以与课堂教学有机结合，在教师为学生呈现理论知识的同时，可以借助虚拟仿真平台的演示功能，更好地为学生展示一些精细的机床结构程序编制，并以计算机辅助设计让学生更好地对机械制造加工工艺有效了解。在教学落实的过程中，依托虚拟仿真技术，教师可以更好地调动学生学习积极性。教师可以让学生先预习课本知识，接着提出一定的思考题目，让学生提炼课理论重点知识，培养学生良好的自主学习意识。在学生对课本理论有效解读的基础之上，融合于虚拟仿真平台，让学生更好地加深对理论知识的理解。如教师可以在前面有效演示工件定位、装夾刀具选择、程序编制等的有效方法，接着让学生边看边学，对理论知识加深理解。

这种直接的演示方法可以更好地加深学生的直观记忆，而且有了教师的引领之后，学生对于虚拟仿真的操作会跃跃欲试，这样就起到了很好的导向作用，让学生更好地实际理论掌握工艺操作的有效方式。在教师讲解告一段落之后，可以让学生到虚拟仿真平台尝试操作，从一些简单的单步操作入手，让学生对课堂所学知识及时巩固，为下一步实验教学落实奠定良好基础。

（二）互动融合分享虚拟仿真技术在实验教学的有效应用

技工院校机电一体化教学落实的过程中，实验是推动学生能力提升的重要一步。同时，实验教学落实的过程中，需要学生具备良好的规范操作意识，对于每一步都要保证学生对实验的目标、原理等，提前落实好解读工作，而对于实验的细节步骤，则需要学生在胸在心中有效规划。尤其是对于一些危险性操作，需要学生准确记忆每一个动作模式，达到规范严谨，风险有效规避的操作目标。为了更好地推动学生对实验原理扎实掌握，对于实验过程熟练灵活，教师可以先让学生在虚拟仿真平台构建出合理的模型，规划出实验落实的具体路径，在虚拟仿真平台的熟练操作，为学生迈入机电实验室做好坚持准备，这样可以很好的避免实验室内部昂贵仪器设备的损耗，而且能够最大限度保证学生的安全。

在虚拟仿真技术帮助之下，让学生以小组合作的方式事先对接真实的操作面板，有效掌握操作方法。例如，学校内部的大部分仪器都是以西门子品牌为中心的操作系统，教师就可以在虚拟仿真平台内部调出西门子平台软件的操作面板，让学生尝试数控加工的操作方法，同时在操作面板上让学生手动编程，模拟整个工件加工工序，掌握车床刀架设计整个流程。对于同一个工件，可以让学生分组分批次反复操作，从学习到熟练到精通，循序提升学生实践操作技能。另外，对于学校内部没有的一些操作系统，如法拉克、三菱、海德汉、南京新华等常见操作系统教师也要让学生分步，分批次操作和演练，这可以为学生以后步入工作岗位奠定坚实基础。而且在不同的系统中让学生演练操作，可以锻炼学生灵活应变能力，在工作岗位上遇到不同工件，面对不同任务时，帮助学生快速熟练操作面板，有效解决具体问题。在虚拟仿真技术的帮助之下，学生学习的热情会大大提升，同时对于外部环境的适应能力也能逐步增强。

（三）融合于实训过程，助力学生学习提升

在技工院校起点一体化教学落实的过程中，除了让学生学习理论、开展实验之外，实训是推动学生技能掌握实践运用的核心一环，在实训教学落实的过程中，学生需要亲自下到工厂基层参与生产线作业，与其他工人有效合作。在这个过程中，如果学生对理论知识掌握不够熟练灵活，应变能力不足，尤其是对一些新技术不能有效掌握，就会陷入被动。而且在工厂实践的过程中，教师的讲解不像校内授课那样具体，需要学生快速掌握之后在工作中更好地巩固和理解。为了提高学生的适应能力，教师要引领学生更好地接触虚拟仿真技术，实现对实践课程的生动理解。例如，教师可以结合学生下到实景工厂需要运用的系统、即将完成的项目为学生在实验仿真平台上添加新的操作模块。借助虚拟仿真软件，让学生工作之前反出操练，加强学习，以更好地提升学生对实践工位的适应能力。另外，教师可以借助虚拟仿真平台，让学生对其他同学实践的工序有效熟悉，这样就避免了学生单一实践工位造成的经验不足问题，可以更好地推动学生学习创新，综合提升。

四、结束语

总之，在技工院校机电一体化教学落实的过程中，虚拟仿真技术为教师教学落实、学生自主学习提供了有效助力。课程学习的过程中，结合于理论知识、实验课堂以及校外实训等多个环节，教师都可以让学生借助虚拟仿真平台提前学习，反复巩固，培养学生规范操作意识，让学生熟练整个工序和流程，提升学生良好的学习适应意识，为机电行业输送更多掌握扎实操作技术的优秀人才，也可以推动学校教学再上新台阶。

作者单位：杨宇平    江苏省镇江技师学院

参  考  文  献

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