谈技工院校课程虚拟实验教学

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【摘要】以淄博市技师学院为例，基于十多年理论研究与实践教学经验，对该校学生学习现状及学院实验教学状况进行分析，探索如何让学生能够在以后的工作中更好地运用相关的知识。

【关键词】虚拟教学；技工；一体化

引言

目前，国内外研究机构在虚拟实验教学方面进行了多方面的研究，但是在研究过程中受到所用设备的复杂性和实验方法的多样性的限制，在教学过程中基于虚拟实验教学的研究都还处于刚刚起步阶段。在国内，众多大学和科研机构建立了虚拟实验教学中心，在网络虚拟实验方面进行了研究，如江苏省建立了机械工程虚拟仿真实验教学共享平台，吉林大学建立了机械虚拟仿真实验教学中心等，这些都是在虚拟实验教学方面进行的探索。在国外，很多大高校及研究机构都进行了相关的探索和实践，如美国StevensInsti-tuteofTechnology和美国自然科学基金（NSF）新加坡国立大学。

1教学过程中存在的问题

淄博市技师学院是国家级重点技工学院之一，是山东省首批技工教育特色名校和齐鲁技能大师特色工作站和淄博市综合性公共实训基地。自2009年开始，该院根据人社部的要求，在符合条件的系部开展“一体化”教学探索，在初期，采用的是理论学习和实践操作相结合的方式，在探索过程中发现存在较多问题。

1.1实训设备投资巨大

在教学过程中需要采购大批实践教学设备，许多设备价格昂贵，比如实践操作过程中需要购买各类机床设备。购买的DMG五轴加工中心及相关配套，耗资约300余万，由于只有一台设备，只能允许部分学生进行操作实践；电气工程系机床维修专业花费2万余元购买的加工中心主轴，进行主轴装拆实践，但是同一时间段内进行实践训练的学生只有几个；机械工程系购买的四台3D打印机，打印一件简单的工件需要6h左右，在实践过程中能够进行操作练习的学生及时间比较少。

1.2实训耗材利用率不高

在实践操作过程中，实习耗材损耗大。数控工程系在进行数控加工过程中，操作不同的机床需要购买不同刀具进行加工，每台机床配备不同种类的加工刀具，少则十几把多则上百把。不同刀具价格也不同，便宜的几十元，较贵的如DMG五轴加工中心所用刀具及夹具每套需几千元。同时，在使用过程中，刀具属于损耗品，每把刀具都有理论加工时间，当超过理论加工时间后，需要更换新的刀具进行加工。

1.3操作不熟练造成人身伤害及设备损坏

在实践操作过程中，操作不熟练、危险性高。在初学时，学生只掌握相关的理论知识，并没有进行实操训练，由于不熟悉及思想紧张，容易造成加工过程的误操作。在加工过程中，主轴转速低则每分钟几百转，高至几千转，在主轴高速旋转时，如意外出现刀具破碎、工件夹持不牢固、程序输入时尺寸输入错误、对刀错误等问题时，容易出现车床损坏或者人身事故。

1.4教学效果评价不客观、不直接

在教学过程中，对于学生的学习掌握情况不能较快地做出评价，学生无法根据教师的点评对错误进行改正。在教学设备允许的情况下，需要等到所有学生都进行操作后，教师才能对本次教学进行评价，点评每一位学生，对学生在操作过程中出现的错误进行指正。但是，由于设备少，当所有学生完成操作练习后，本次实训时间也就结束了，学生无法根据教师的点评进行加强性、针对性的练习。

2虚拟实验教学融入

“一体化”教学的优势在该院教学中，通过“一体化”教学可以使学生更直观地理解课本中所讲的基本原理和基础知识。CA6140卧式车床主轴箱内结构复杂，能够让学生更容易理解机构与机构的相互关系，特别是主动轴滑移齿轮的结构、从动轴与主动轴的动力传递情况，熟悉CA6140卧式车床主轴箱的拆卸和安装过程，为学习理论的应用打下坚实的基础。在之前传统教学实践中，学生主要是到实训车间面对真实的CA6140车床主轴箱，在教师的带领下对其进行装拆实践，这种方式虽有真实感强、学生能够真实地装拆机器等优点，但也存在花费时间长、学生的学习注意力容易被其他事情吸引、要求教师的实操能力高等不足。技工院校的教师不仅应具备扎实的理论教学能力，同时还应该具备实践教学能力，合格的教师应该是“一体化”的教师，从学习初期就培养学生的动手能力和创新精神。学生通过参加这些科研实践活动，有机会接触到原理在各类机器中的应用状态，了解所使用机器的各类构造和原理，激发学习研究兴趣。结合该院“一体化”教学，虚拟实验教学与实习实践教学相比较，虚拟实验教学存在诸多优势。

2.1减少实训设备的资金投入

弥补了在“一体化”教学过程中实验、实训设备不能满足全部实习学生的实践操作的问题，提高了学生的实验实践能力。由于一体化教学的硬件投入需要大量的资金，一体化教学中硬件仪器设备均存在设备老旧、设备故障频发的问题，再加上设备维修不及时，能够用于正式教学的台套数不足，致使在学生做实践操作时每组人数过多，每个学生需要较长的等待期等问题，因此采用以虚拟仿真软件代替实际硬件设备的办法往往最为有效。

2.2避免实训耗材的无效损耗

解决学生在进行实践操作过程中，设备及实践材料实习耗材损耗多、操作过程危险度高、实践过程中无法对操作加工进行详细记录等问题。一些风险系数比较大同时要求有一定操作基础进行操作的设备，例如数铣加工中心、电火花机床等设备存在操作危险、操作不熟练易出问题、实习耗材价格昂贵等问题，在实践操作时学生容易出现误操作，造成机器设备损坏和人身事故，如采用虚拟实验教学则可以有效规避风险，同时还能增加学生的练习次数，提高操作熟练度。

2.3促进教学、科研及学生实践结合

虚拟实验教学的实现，能促进教师的教学、科研与学生的实践学习相结合，有利于学生能力和学院师资的培养。淄博市技师学院各系在教学过程中采用虚拟仿真软件进行教学，不仅能够让教师在教学、科研等方面获得较大的成效，而且能够促进教师团队间的合作及沟通。

2.4考核更加客观、及时

虚拟实验在教学中的广泛应用，采用系统自带的教学效果考核、评价和反馈系统，能够更快地让教师和学生了解自身的不足，及时就相关问题进行改进。教师不再受限于硬件的多少，能够在同一时间对所有学生进行考核，促进教师及时发现存在的问题并及时解决。

3结语

现代教学理念应该顺应时展潮流，积极发展互联网+教学模式。虚拟实验教学是淄博市技师学院教学“一体化”改革的重要组成部分，可以更好地整合各系部的教学资源，发挥更大的作用。虚拟实验教学服务各个专业的学生，受益面广，适合于学生综合素养的培养，特色显著。

参考文献

[1]许卫明,吴军强,汪承焱.虚拟实验教学管理平台的研究与实现[J].福建电脑,2013(6):69-70,130.

[2]张红,徐慧平,肖波,等.浅谈关于做好电路实验教学的几点建议[J].实验科学与技术,2018(2):121-123.

[3]田孝文.“电路分析”课程实验教学模式分析[J].无线互联科技,2019(2):88-89.

作者：陈修刚 单位：淄博市技师学院