仿真实训系统在高职高专实践教学中的应用研究
中图分类号：G712 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2017）25-0267-02
仿真实训系统的广泛推广和使用是当前职教方式和手段全面更新的大势所趋。
一、仿真实训系统的定义和特点
仿真实训系统是指针对某特定的学习领域，借助计算机软件、设备组件模型、3D或VR技术，所创造或模拟的虚拟训练环境、训练流程等封闭系统平台。使用者在对仿真实训系统的操作和互动中，获得和真实工作领域相近或相似的实训体验，最终达到技能训练的目标。笔者认为，仿真实训系统是信息技术在实践教学应用中的一种重要形式，可以进行生产过程延时、产品运行演示、产品拆装维修、故障排除、操作训练等教学任务。这种系统的研发通常具有很强的工业背景，其总体方案、工艺流程、设备结构等往往来源于生产实践，与职业岗位的技能需求紧密结合，具有对应性、可操作性、开放性、节能性等主要特点。在仿真系统中，设备设施、操作流程应严格与实际实践环境密切对应或无限贴近，以便可以令使用者最大程度地获得真实环境的体验。同时，系统还要具备良好的可操作性，能为使用者设定各种复杂情况，进行无限次、多样式的交互操作训练，方便使用者可以根据自身的情况，选择掌握较为薄弱的技能点进行反复巩固训练。由于仿真实训系统是基于计算机软件、设备组件模型、3D或VR技术，对场地和设备要求不高，使受训者在任何时间、任何地点都可以广泛地进行训练成为了可能。此外，仿真实训系统还可以做到无污染、无浪费，一套系统可以多人、多次重复利用，符合可持续发展的要求。
二、仿真实训系统在高职高专实践教学中的适用性和必要性
1.仿真实训系统的使用有利于职业教育的“五个对接”。对于很多高职专业而言，无论是经费还是场地，现阶段建设与生产现场完全对接的校内实训基地或实训室都不太可行。而针对专业特点所建设的虚拟仿真实训室则能够很好地解决这一问题。
2.仿真实训系统的使用与高职高专人才培养目标相契合。采用仿真实训系统后，可以解决过去在传统教学中无法展示或进行的实践操作，大比例地提高实践课时在教学中的占比，使学生所学理论最终转化为实践，实现学生动手能力的提高。
3.仿真??训系统的使用能帮助达到专业课程的教学目标。虚拟仿真的形式能够呈现出某些学习对象的外观和内部结构，便于学生学习和理解，同时提高训练的效率，节省时间和成本。学生可以通过自主实验、远程实验，实现虚实互补，相互促进，从而把学生能力和素质培养渗透到虚拟仿真实验教学的各种形式、各种技术和各个环节之中。
三、仿真实训系统在湖北省高职高专实践教学中的应用现状
通过笔者所在学院对湖北省多所高职院校包括本校的实地走访、网络调研总结发现，虽然大多高职院校的专业教师都对仿真系统有所了解，但只有大约10%的教师认识虚拟仿真已经发展上升到国家教育规划发展的层面。虽然近80%的高职专业教师都认为需要在教学中用仿真实训系统来帮助教师教学和促进学生技能提高，但只有约35%的教师在教学过程中曾经采用或正在使用过该类系统，这个比例在武汉市略高于地市州。这说明仿真实训系统的概念已经深入高职院校，但大面积的普及使用还需要相当长的一段时间。
根据调查反馈，未使用仿真实训系统的原因主要集中在三个方面：市场上没有适合本专业或本课程实训所需的虚拟系统；建设经费不足，难以采购到优质的系统；认为现在所用的实训室或纯理论教学基本能够满足教学需要。在使用过或正在使用仿真实训系统的教师群中，有90%的教师认为系统的应用能够切实提高学生的实践能力，有30%的教师认为所用系统的功能已经非常完善，完全适合教学需要。由上述调查结果可见，要提高仿真实训系统的普及和应用率：（1）系统开发者要根据专业和课程的特点进行针对性的建设和开发，要选择适合专业需要和满足用户需求的技术手段；（2）所设计的仿真实训系统功能要更加完善，尤其在互动功能、考核功能和管理功能方面能够适应职业教育的需求。
四、仿真实训系统在本院电气化铁道技术专业中的应用效果
本院电气化铁道技术专业是央财支持的重点建设专业和职教品牌专业，《牵引变电所运行与检修》是该专业的一门专业核心课程，也是一门典型的理实并重的课程。由于该课程需要的实训设备昂贵、运行和维护成本高，再加上实践操作过程中的电力安全因素考虑，传统的专业技能训练采用的是组织学生到变电站等相关企业单位参加实践。但由于这些企业现场必须保障运行安全和可靠性，上述实践学习往往流于形式，成为走马观花式的参观，学生不能获得真正技能上的提高。基于以上问题，电气化铁道专业教师团队在2011年申请了“变电所综合仿真实训室”的立项，项目建设于2012年年底完成，并通过验收开始正式投入使用。
1.变电所仿真实训室具备功能。变电所综合仿真实训室的核心是220KV牵引变电站虚拟仿真系统，该系统包括220KV牵引变电站仿真软件、教练员平台软件、3D场景软件和仿真支撑平台软件等四套仿真软件。系统能够通过动画演示，使学生可以真实地了解和掌握电网变电站的各项设备的参数、运行特性，各项设备故障时对电网系统的影响，熟悉各类设备实际的状态信号，熟悉报警系统及继电保护和自动装置的功能，熟悉电网的运行方式，熟悉完整的电网及变电站系统。同时，采用逼真度很高的仿真装置让学生进行动手操作，并能对变电运行人员（学生）进行运行监视、设备巡视、倒闸操作、两票办理、事故处理等专业技能培训，对继电保护人员（学生）能够进行定值整定、保护操作等技能培训。此外，还能够进行技能考核、技能竞赛、自学习、保护整定计算、方式研究、设备改造研究等。 2.?电所仿真实训室的应用效果。变电所综合仿真实训室自投入使用至今已近四年，该系统能够承担电气化铁道技术专业的《牵引变电所运行与检修》、《供变电技术》、《继电保护》、《工厂供电》课程的实践教学任务。除了电气化铁道技术专业之外，还辐射了电气自动化技术、供变电技术等专业群。每学期平均使用班级达14个，平均使用人数550人，平均使用人次22000，是电子电气学院使用率最高、最受学生欢迎的校内实训室之一。
为了取得更好的教学效果，笔者所在的课程组在2016年11月对电气化铁道技术2014级的全部6个班级，278名学生进行了反馈调查，调查结果显示实训室达到的实践训练效果非常好。94%的学生对该实训室印象深刻，能准确说出所用过的仿真系统名称。80%的学生认为，仿真系统中的3D场景展示能够帮助他们更好地理解供变电设备的原理和工作过程；84%的学生认为，仿真系统的使用能够使他们观察设备重点部位，学习及时判断和发现缺陷、异常现象；75%的学生通过使用仿真系统熟练地掌握了规范、正确、有效地填写操作票；期末实操测试结果显示，75%的学生在学期中使用仿真系统进行实践操作练习后，能够安全、规范地进行变电站电气倒闸操作。在对改进和建议方面，笔者搜集到的学生反馈情况如表1。
五、结语
在今后的教学实践中，高职院校也要加快自身的适应性，建设适应专业特点和实践能力培养需求的仿真实训室或实训基地，同时提高专业教师在仿真系统方面的应用能力，促进仿真实训系统成为培养职业技能人才的重要工具。
