基于虚拟仿真技术的中职汽车专业课智慧环境教学策略研究

杨亚威　刘颖琳　廖淳　冶志轩　刘杨

摘 要：为推进职教数字化发展，充分发挥虚拟仿真技术在中职智慧教学环境中的作用，本文基于目前中职汽车专业课教学中存在的难实践问题，从真实的教学实践出发，结合汽车专业课程内容，在课程设计、课程实施、课程评价三个维度进行策略研究分析，以期对教育研究者和教师提供一定的参考。

关键词：虚拟仿真 中职汽车专业课 智慧教学环境 教学策略

Research on Teaching Strategies of Intelligent Environment of Mid-career Automotive Professional Course Based on Virtual Simulation Technology

Yang Yawei Liu Yinglin Liao Chun Ye Zhixuan Liu Yang

Abstract：In order to promote the digital development of vocational education and give full play to the role of virtual simulation technology in the middle vocational intelligent teaching environment， this paper conducts strategic research and analysis in the three dimensions of curriculum design， course implementation and course evaluation based on the difficult practical problems existing in the teaching of secondary vocational automotive professional courses， starting from real teaching practice and combining the content of automotive professional courses， in order to provide certain references for education researchers and teachers.

Key words：virtual simulation， vocational automotive professional course， smart teaching environment， teaching strategy

1 引言

黨的二十大首次将“推进教育数字化”写进党代会报告[1]，“推动教育实现数字化转型”成为当前教育改革发展的首要任务。2022年1月12日，国务院印发《“十四五”数字经济发展规划》强调，深入推进智慧教育，推进教育新型基础设施建设，构建高质量教育支持体系。[2]预示着我国智慧教育进一步从点到面纵深推进。智能技术日益支撑智慧教育环境构建，为教育高质量发展提供了创新动能。《国家职业教育改革实施方案》中也点明“运用现代信息技术改进教学方式方法”，可见信息技术支撑下的教学策略变革是实现职业教育改革的必行之路。

中职汽车专业课基于实车实训，设备价格高，更新换代快，维护管理成本高，专业课实训条件若是不足，会导致课程开展片面，学生积极性欠佳，教学效果不理想等问题。虚拟仿真技术利用计算机模拟真实设备或场景，与少量的实训设备搭配，即可实现1+1>2的教学效果，提高“做”的质量。依托于智慧教学环境下的虚拟仿真技术，不仅能改变传统的课堂教学模式，也能拓展教学活动和教学方法，通过丰富的网络资源延伸扩展教学空间，创造虚实结合的实训实验环境，弥补教学资源的短板，发挥智慧教学的长处。

2 基于虚拟仿真技术的智慧教学环境概述

2.1 基于虚拟仿真技术的智慧教学环境概念

虚拟仿真是一种可以创建和体验虚拟世界的计算机系统。使用者借助必要的设备自然地与虚拟环境中的对象进行交互作用、相互影响，从而产生亲临真实环境的感受和体验。[3]基于虚拟仿真技术的智慧教学环境是在智慧教学环境中有机融入虚拟仿真技术，与实训设备结合，引导学生对专业知识和技能进行探究实践，并同步更新反馈虚拟仿真的操作结果到教师端，标准、客观、量化地进行评价，以培养学生专业知识和技能为目标，以信息技术为高效协同助力，以改革学与教方式为根本途径的新型教学环境。

2.2 基于虚拟仿真技术的智慧教学环境在中职的应用现状分析

中职专业课虚拟仿真的相关研究近年来日益增加，董昱深入研究了在中职电工专业课上运用多种虚拟仿真技术的可行性，并对实施软件进行了详细探究。吴晓兵等人通过将虚拟仿真技术应用到中职化工专业必修课 “甲醇生产工艺”中，取得了良好的效果。李万熙对中职汽车传统的理论课程和实训课程中加入虚拟仿真教学软件的可行性与优势进行了论证。周宜兴等人构建的“理虚实一体化”教学模式，则为虚拟仿真在实际教学的应用，开拓了多平台发展的融合性思路和校企合作的新模式。可见，虚拟仿真技术已运用于中职专业课中，并取得了良好的效果，在一定程度上，提升了学生发现问题及解决问题的能力。

3 中职汽车专业课教学现状

中职汽车专业课实训设备型号多、种类多、成本投入大、场地要求高、维护成本高。实训设备虽然能解决实际检修的操作问题，但隐藏在车辆内部的配合关系和工作原理无法在工况下呈现，难以深入探究其知识核心。设备故障、日常维护保养工作量大，很多实训室都或多或少存在“有设备但不可用”的尴尬境界。导致实训次数少，无法帮助学生建立稳定清晰的动觉，对技术技能掌握不通透。如果采用线上线下的混合教学模式，中职生自学能力较弱，难以有效掌握基本理论知识，网络上的建模动画资源虽然高效有趣，但学生若只是停留在“看”和“浅试”的层面，不去深入理解和思考，很快便会遗忘相关知识内容。

4 基于虚拟仿真技术的中职汽车专业课智慧环境教学策略

教育部印发的《教育信息化2.0行动计划》指出，積极开展智慧教育创新研究和示范，推动新技术支持下教育模式变革和生态重构，智慧教学成为重要的教学形式，并引领新教育范式的出现。[4]学生个性化数据的获取和大数据分析技术，使“以教为中心”向“以学为中心”的过度具备了更多的实施条件。借助智慧教学环境和信息化设备提升中职专业课教学质量，成为中职教师的重中之重。本文将基于智慧环境下的虚拟仿真技术，针对中职汽车专业课从教学设计、教学实施、教学评价三个维度提出对应策略。

4.1 智慧环境教学设计策略

随着新课改的逐步推进，教学设计的重心逐渐由“以教为主”转变为“以学为主”，智慧环境教学设计要充分利用信息化手段和设备，通过虚拟仿真技术的应用，在促进中职学生掌握知识和技能的同时，潜移默化中锻炼学生对智慧设备的熟悉程度和积极应用理念。在教学设计中应当突出基于虚拟仿真的相关探究实践，以智慧教学手段促进教学目标达成，提高教学效果。

（1）“提素增质”提高教师信息化素养

《教育信息化2.0行动计划》提出推动信息化应用水平和师生信息素养普遍提高的要求。在智慧环境下，教师的信息化素养水平决定了信息化教育目标实现的下限，是教师能力素养的实际体现。目前信息化手段在实际生活工作中日益普及，各行各业也在进行信息化更迭，中职汽车专业课教师主要是传授学生未来工作岗位的工作知识与技能，在信息化的实现上有着天然的相似性，应该顺应时代的发展趋势，不断学习、不断探索、不断尝试新的信息化教学手段，并及时反思诊断，提高信息化素养，在教学中引导学生借助信息化手段达成教学目标，成为学生专业知识、信息技能的双导师。例如在学习发动机构造展示燃烧室结构时，教师可通过软件熟练演示3D建模结构，变抽象为直观，化不可见为可见，充分展现结构原理、严谨配合以及工学之美。

（2）“虚实结合”更新智慧教学环境质量

智慧教学环境是普通信息化学习环境的高端形态，其可以提供合适的学习资源与便利的互动工具、自动记录学习过程和评测学习成果，以促进学习者有效学习。在基于虚拟仿真技术的智慧教学环境中，既包含以虚拟仿真为基础的线上学习设备，也具有传统实训设备，软硬结合，共建良好智慧教学的互动环境。其中还应有成套的录像设备系统，为后续的评价环节，提供数据支撑。例如在中职纯电动汽车冷却系统课程所用到的智慧教学环境包括安装虚拟仿真软件的平板电脑和实训设备，学生在设备上进行轮转，节约了实训资源和实训场地。教师可以在系统中随时了解学生的行为、仿真实训成绩和集中错误点，及时给与纠正和反馈，同时也能积累教学数据，为教学诊断和改进积累资源。

（3）“盐溶于水”巧妙融入思政元素

《国家职业教育改革实施方案》中强调“使各类课程与思想政治理论课同向同行，努力实现职业技能和职业精神培养高度融合”，应当借助智慧教学环境的信息化特点在专业课程中落实课程思政主线，在每一节课堂上实现课程思政落地，在每一个关键知识点中贯彻课程思政理念，积极研究课程思政改革。课程思政需要寓价值观引导于知识传授和能力培养之中，将思政元素像“盐融于水”一样融入专业教学，潜移默化地发挥专业教学的隐性育人作用。[5]专业课中的课程思政可以在基于虚拟仿真的教学环境中利用声、光、色丰富课程思政的内容，但同时也要注意不能过于突出课程思政，要巧妙融入其中。例如由于汽车驱动冷却系统的循环结构难以实物化展示，可通过学生课堂3D建模实操帮助学生更好理解整个冷却循环结构。让学生感受零件3D模型之间精密的相互配合结构，既能体会到一丝不苟的大国工匠精神，也能体验到课堂教法创新带来的高效与趣味，感受到推陈出新、追求卓越的价值理念。

4.2 智慧环境教学实施策略

教学实施是实现教学目标的重点阶段，承接教学设计的落地工作，再精彩的教学设计也需要实施在课堂之中。教学设计可能是细致而完美的，但在教学实施过程中依然可能会遇到各种问题和突发情况，尤其是在基于虚拟仿真的智慧教学环境下进行教学实施，由于涉及了更多的软硬件设备和教学元素，需要更具有策略性。为了将教学设计统筹和规划的内容落到实处，笔者将从以下几点来论述基于虚拟仿真的智慧环境教学设计策略。

（1）“未雨绸缪”充分准备实施内容

高效且充分的课前准备能让教师对于课堂教学的目标更清晰，流程更熟练，对于课堂中的设备、教具、学具的使用更加自如，对教学时间的调控更加合理紧凑，避免冗长的无效教学时间，采用教法时更从容淡定，预留精力面对课堂上可能出现的各种状况。除了标准的查阅资料、课程预演、回顾内容、提炼总结意外，对于有虚拟仿真设备的智慧环境教学实施准备工作，教师还要做到熟悉检查设备、仿真数据库、制作微课视频和摸底练习题，让学生线上学习微课并完成相关练习，并带着思考进入课堂。统计学生的预习数据，为课堂教学提供依据。教师应特别关注在预习过程中存在问题的同学和内容，并仔细分析开放性问题的答案，做到因材施教。

（2）“开而弗达”正确进行知识引导

“开而弗达”出自《礼记·学记》意为对于知识的传授要以启发引导学生的方式而非全部讲解。为了真正实现从传统的以教师为中心向以学生为中心的转变，教师应正确引导学生探究学习过程，进而攻克教学难点，完成知识的初步建构。引导中要注意“不评判不打断”原则，以启发式的提问和建设性的建议为切入点，帮助学习者更快进行学习内容的精准定位。[6]这里尤其要注意的是，在使用虚拟仿真技术展示汽车部件结构时，虚拟仿真技术实现操作部件旋转、放大、分解、剖视等功能是一柄双刃剑，实践中可以极高学生学习的积极性，但在更多选择的条件下也容易让学生思维发散。实训部分更要小心安全问题，学生在智慧环境中探究实践时，不可让学生放之任之，完全让其自己学习，教师要全程保持对学生的引导、关注和帮助，为学生导好航、把好舵、服好务。

（3）“引人入胜”重视情境导入

情境导入是根据学习目标和学情分析，创建适当的问题情境，将项目任务需求进行演绎的过程，从而激发学生的学习兴趣和求知欲，精致真实的情境导入可以迅速让学习者和教学者进入状态。基于虚拟仿真的智慧环境教学实践中可利用信息化手段，创建更加丰富多彩的情境，从而让学生的积极性大幅提高。要注意情境导入注重简洁干练，不能耗费大量的时间，不要过于花哨，要与教学目标一致。建议尽可能从实际生活出发，将生活导入智慧环境，在智慧环境中解决生活问题。例如在纯电动汽车冷却系统检查课程的开头播放冷却失效造成的自燃场景，使学生充分了解到冷却系统维保不当的严重后果，以加强安全意识，使学生意识到这些知识、技能的重要性，兴趣高涨，积极主动投入探究实践中。

4.3 智慧环境教学评价策略

教学评价是为了改进教育教学能力、提高课堂教学质量、推动教学改革，而对课堂教学活动的设计、过程、结果或潜在可能性所作的价值判断。当前传统的课堂难以高效完成多元化评价目标和对实践结果进行定量分析。而在基于虚拟仿真的智慧教学环境下，依托于信息化手段的加持，评价方式变得多样有趣，评价过程变得高效快捷，评价结果变得量化客观。

（1）“面面俱到”促进践行多元评价

多元评价主要体现在主体多元、形式多元、内容多元、标准多元。在基于虚拟仿真的智慧教学环境中，多元的评价模式可以实现更标准、更高效，评价的模式也不再受限于时间和空间，能够更好地践行多元评价。及时地反馈创新性教学评价的相关信息，使教师和相关管理人员及时发现自身在教学或教学管理中的问题，更好地进行改正和完善，进一步确保整个多元评价的有效性。例如在纯电动车电机减速器拆装操作结束后依次由自我总结、生生互评、教师点评展开，首先学生以组为单位，讨论本次课程拆装过程中的收获和问题，之后完成小组之间的互评工作，最后教师点评。整个过程在一体机上实现，包括展示上传的活页工作册、调用现场录像等。同学和教师的观察变得有迹可循，智慧教学平台统计的数据可以用作评价和分析，并能直观对比企业标准，实现对学生在每一个阶段的点对点的精准评价，记录实施过程中的错误点，课后还可以线上进行回顾，巩固知识、提升技能。

（2）“善假于物”巧妙使用信息化手段

基于虚拟仿真的智慧教学环境可以给予教学评价更高效的反馈，评价客观、细致。课前的预习内容反馈可以提供诊断性评价，帮助教师提高教学针对性；虚拟仿真软件和线上活页工作手册可以及时反馈每一个动作节点的完成进度，汇总错误点并以图表形式展现，便于教师及时获取、处理相关数据，随时进行过程性评价；课后可以对学生进行问卷调查收集学生的对课堂效果的学习反馈，以及利用智慧课堂的全程录制视频分析师生的互动方式和教师的课堂教学模式，为教学诊断提供依据。

（3）“聚沙成塔”促成数据积点成面

整个智慧教学环境下的数据分析具有连贯性、关联性、精准性的特征，通过这样的大数据收集、分析、预测教师和学生的相关数据，持续地寻因、改进、调整、优化，助力教学策略的数据化治理。

5 结束语

依托于信息化技术和教育理念的结合，基于虚拟仿真技术的智慧环境教学策略在中职汽车专业课上的应用为教育发展带来了崭新的视角和机遇。该教学策略对教学设计、教学实施以及教学评价提出了进一步的建议和要求，当前一些证书以及比赛也会在考核中加入虚拟仿真系统的操作实训考核，在更广泛的使用前提下，该教学策略的实践也将为岗课赛证融通打下基础，提高中职汽车专业的教学效果和教学质量，为社会培养更多具备专业技能的實用性人才。

本文系广州市教育科学规划课题2022年萌芽课题（课题编号：202215248“智慧教学环境下中职专业课的教学策略研究”）成果。

参考文献：

[1]习近平：高举中国特色社会主义伟大旗帜 为全面建设社会主义现代化国家而团结奋斗——在中国共产党第二十次全国代表大会上的报告[EB/OL]. http：//www.gov.cn/xinwen/2022-10/25/content_5721685.htm

[2]国务院.“十四五”数字经济发展规划[EB/OL].https：//www.ndrc.gov.cn/fggz/fzzlgh/gjjzxgh/202203/t20220325_1320207.html

[3]王霄羽.高校教师创新性教学评价的策略研究[J].教育与职业，2012（17）：103-104.DOI：10.13615/j.cnki.1004-3985.2012.17.060.

[4]教育部.教育信息化2.0行动计划[EB/OL].http：//www.moe.gov.cn/srcsite/A16/s3342/201804/t20180425_334188.html？from=timeline&isappinstalled=0

[5]蒲清平，何丽玲.高校课程思政改革的趋势、堵点、痛点、难点与应对策略[J].新疆师范大学学报（哲学社会科学版），2021，42（05）：105-114.DOI：10.14100/j.cnki.65-1039/g4.20210209.002.

[6]杨亚威.项目化教学在中职汽车维护保养课程中的应用探究[J].时代汽车，2022（12）：30-32.