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虛擬仿真實(shí)訓(xùn)精選(九篇)

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虛擬仿真實(shí)訓(xùn)

第1篇:虛擬仿真實(shí)訓(xùn)范文

關(guān)鍵詞:虛擬仿真實(shí)訓(xùn)中心;情景模擬;護(hù)理專業(yè)

1建設(shè)虛擬仿真實(shí)訓(xùn)中心

院校合作和工學(xué)結(jié)合是高職人才培養(yǎng)模式改革的重要切入點(diǎn)[5],要體現(xiàn)高職教育的實(shí)踐性、開放性和職業(yè)性,實(shí)驗、實(shí)訓(xùn)、實(shí)習(xí)是3個關(guān)鍵環(huán)節(jié)。院校合作、工學(xué)結(jié)合模式要求高職院校充分利用學(xué)校、企業(yè)的資源,在開發(fā)校外實(shí)訓(xùn)基地的同時,加強(qiáng)校內(nèi)生產(chǎn)性實(shí)訓(xùn)基地建設(shè),探索理論與實(shí)踐一體化教學(xué)模式。同時,以臨床實(shí)際工作過程為導(dǎo)向,提高學(xué)生動手能力,逐步做到校內(nèi)學(xué)習(xí)與實(shí)際工作的統(tǒng)一[6]。

1.1模擬醫(yī)院工作環(huán)境,實(shí)現(xiàn)教學(xué)與臨床無縫對接

根據(jù)我校實(shí)訓(xùn)中心的占地面積,模擬醫(yī)院樓層布局,建立內(nèi)科(含傳染病區(qū)、評估檢查室等)、外科(含ICU、手術(shù)室)、婦產(chǎn)科(含產(chǎn)房)、兒科(含PICU)、急診科、五官科等實(shí)訓(xùn)場所。按功能劃分為教學(xué)做一體的訓(xùn)練區(qū)和情景模擬區(qū),承擔(dān)基礎(chǔ)護(hù)理以及內(nèi)、外、婦、兒、急救護(hù)理教學(xué)等。情景模擬區(qū)以情景模擬中心為主體,周邊分布有模擬病房、模擬治療室、模擬產(chǎn)房、模擬手術(shù)室、模擬重癥監(jiān)護(hù)室、模擬社區(qū)和模擬傳染病區(qū)等,均按照醫(yī)院及社區(qū)實(shí)際進(jìn)行設(shè)計,具有通道,分為多區(qū)域。情景模擬區(qū)擁有高級無線護(hù)理專屬綜合智能人,全部場地均有多媒體教學(xué)設(shè)備和信息化互動教學(xué)系統(tǒng),可進(jìn)行臨床各科疾病的模擬評估、急救、治療及護(hù)理教學(xué),再現(xiàn)臨床真實(shí)情景,縮短教學(xué)與臨床的距離,實(shí)現(xiàn)無縫對接。

1.2實(shí)用性與先進(jìn)性相結(jié)合,配備硬件和軟件設(shè)施

實(shí)訓(xùn)中心建設(shè)不僅要有實(shí)用性,還要體現(xiàn)先進(jìn)性。目前,多數(shù)高職院校校內(nèi)實(shí)訓(xùn)中心設(shè)施不完善,學(xué)生動手機(jī)會少,而患者自我保護(hù)意識不斷增強(qiáng),對醫(yī)護(hù)人員的要求更高。因此,借助實(shí)訓(xùn)中心開展教學(xué)是現(xiàn)代醫(yī)學(xué)教育發(fā)展的必然趨勢。一方面,加強(qiáng)校內(nèi)實(shí)訓(xùn)基地硬件建設(shè),擴(kuò)大實(shí)訓(xùn)場地面積,建立可進(jìn)行情景模擬教學(xué)的實(shí)訓(xùn)室;另一方面,積極引進(jìn)信息技術(shù),購置進(jìn)口高級智能模擬人、虛擬靜脈輸液系統(tǒng)、虛擬急救系統(tǒng)、虛擬胎兒分娩系統(tǒng)等,并與信息技術(shù)公司聯(lián)合開發(fā)仿真教學(xué)及管理軟件,積極推廣教學(xué)過程與臨床護(hù)理過程實(shí)時互動的遠(yuǎn)程教學(xué)。目前,情景模擬中心的模擬病房中有高級智能模擬人及配套的吊塔、監(jiān)護(hù)儀、除顫儀、輸液泵、微量泵等,可設(shè)置不同病例進(jìn)行情景模擬教學(xué);模擬產(chǎn)房中可利用虛擬胎兒分娩系統(tǒng)模擬順產(chǎn)或不同難產(chǎn)情景進(jìn)行教學(xué);模擬ICU中可利用模擬人及周邊設(shè)備進(jìn)行不同疾病重癥監(jiān)護(hù)教學(xué)。所有這些場地的教學(xué)過程均可通過網(wǎng)絡(luò)在遠(yuǎn)端教室同步呈現(xiàn),初步使虛擬仿真教學(xué)與臨床實(shí)際接軌。同時,實(shí)訓(xùn)區(qū)建立了理論與實(shí)踐教學(xué)一體的多功能教室,內(nèi)部安裝多媒體教學(xué)設(shè)施及實(shí)訓(xùn)設(shè)備,可拍攝教師講授和示教操作的全過程并投放到大屏幕上。教師邊講課邊示教,學(xué)生邊學(xué)習(xí)邊操作。實(shí)訓(xùn)中心實(shí)行開放制度,學(xué)生在實(shí)訓(xùn)教師指導(dǎo)下可以隨時入基地練技能。

1.3營造人文環(huán)境與職業(yè)氛圍

以護(hù)理專業(yè)文化為基礎(chǔ),在校內(nèi)實(shí)訓(xùn)中心營造濃郁的護(hù)理文化氛圍,讓“工業(yè)文化進(jìn)校園,企業(yè)文化進(jìn)課堂”,以達(dá)到環(huán)境育人的目的。根據(jù)護(hù)理職業(yè)特點(diǎn)布置實(shí)訓(xùn)中心,從專業(yè)、美學(xué)、心理學(xué)角度來精心設(shè)計。如在模擬產(chǎn)房和待產(chǎn)室分別懸掛“生命使者”“產(chǎn)婦的守護(hù)神和合作伙伴”牌匾,在走廊和各實(shí)訓(xùn)室內(nèi)張貼南丁格爾誓詞、歷屆南丁格爾獎獲得者照片、醫(yī)學(xué)生誓詞、名人名言以及漂亮孕婦和可愛寶寶的圖片,營造溫馨輕松的氛圍,使學(xué)生一進(jìn)入實(shí)訓(xùn)中心就能感受到巨大的精神力量與人文關(guān)懷,激勵學(xué)生“篤志博學(xué)、醫(yī)技精良”,在潛移默化中具備愛心、耐心、細(xì)心、責(zé)任心。另外,制定詳細(xì)的規(guī)章制度,完善操作流程,師生嚴(yán)格遵守實(shí)訓(xùn)室的要求,統(tǒng)一著裝,營造真實(shí)職業(yè)氛圍。應(yīng)用虛擬仿真實(shí)訓(xùn)中心可以有效提高教學(xué)質(zhì)量,培養(yǎng)學(xué)生職業(yè)素質(zhì)及人文關(guān)懷能力。

2虛擬仿真護(hù)理實(shí)訓(xùn)中心的應(yīng)用

2.1實(shí)施“教學(xué)做一體化”教學(xué)模式

針對基礎(chǔ)護(hù)理、外科護(hù)理、兒科護(hù)理、婦科護(hù)理、體格檢查等各項操作,教師在示教室講解示教后學(xué)生分組進(jìn)入實(shí)訓(xùn)室訓(xùn)練,每組由帶教教師指導(dǎo),并實(shí)施“導(dǎo)生制”帶教模式。根據(jù)在校學(xué)生多、指導(dǎo)教師少的現(xiàn)狀,選拔優(yōu)秀學(xué)生作為“小導(dǎo)師”,每人帶教10個學(xué)生,利用中午、晚上等課外時間,有計劃、按順序進(jìn)入實(shí)訓(xùn)室訓(xùn)練。嚴(yán)格“小導(dǎo)師”的選拔和培訓(xùn),采用末位淘汰制和量化評優(yōu)制,激勵其不斷進(jìn)取,取得良好的訓(xùn)練效果。我?!皩?dǎo)生制”的實(shí)施作為護(hù)理實(shí)訓(xùn)的一大亮點(diǎn)在全校推廣,相關(guān)研究課題獲河南省教育廳立項,多篇相關(guān)論文已發(fā)表并獲全國衛(wèi)生職業(yè)教育教學(xué)改革一、二等獎。實(shí)施情景模擬教學(xué)模式,依托情景模擬中心開展內(nèi)、外、婦、兒科護(hù)理等臨床專業(yè)課程教學(xué)。以案例為引導(dǎo),以學(xué)生為主體,以教師為主導(dǎo),結(jié)合病例進(jìn)行情景模擬,通過遠(yuǎn)程傳輸讓更多學(xué)生觀看,并通過回放進(jìn)行針對性討論,從而取得更好的教學(xué)效果。多項情景模擬方面的研究獲得了河南省“十二五”規(guī)劃課題立項及市廳級獎項。實(shí)行競賽選拔制,以賽促學(xué)、促教、促練。一年級學(xué)生通過層層選拔進(jìn)入“小導(dǎo)師”隊伍,二年級通過逐級競賽選拔技能操作水平高的學(xué)生,作為參加國家和省市級比賽的培養(yǎng)對象,因材施教。課題“護(hù)理??粕C合實(shí)踐技能競賽的改革與創(chuàng)新”獲河南省醫(yī)學(xué)教育優(yōu)秀成果一等獎。學(xué)校支持教師加入教育部新成立的“標(biāo)準(zhǔn)化病人(SP)實(shí)踐教學(xué)指導(dǎo)委員會”,并出資培訓(xùn)了SP培訓(xùn)師,不久將實(shí)行SP教學(xué)模式,進(jìn)一步提高實(shí)踐教學(xué)質(zhì)量。

2.2優(yōu)化護(hù)理專業(yè)實(shí)訓(xùn)課程體系,開發(fā)實(shí)訓(xùn)教材

課程是教學(xué)的載體,建設(shè)以工作過程為主線、以崗位需求為導(dǎo)向、以能力培養(yǎng)為本位的實(shí)訓(xùn)課程體系,是實(shí)現(xiàn)高職護(hù)理人才培養(yǎng)目標(biāo)的重要保障[7]。課程體系應(yīng)涵蓋基礎(chǔ)護(hù)理技能和專業(yè)相關(guān)技能,學(xué)校教師可與臨床專家合作開發(fā)基于工作過程的護(hù)理專業(yè)實(shí)訓(xùn)教材。同時,構(gòu)建多元化技能考核評價體系,包括以下3方面:(1)考核內(nèi)容多元化,不僅考查學(xué)生對知識和技能的掌握程度,還考查其學(xué)習(xí)態(tài)度、人文素養(yǎng)、人際溝通能力、健康教育能力、人文關(guān)懷能力等[8];(2)考核方式多元化,根據(jù)教學(xué)內(nèi)容不同,采用口試、筆試、現(xiàn)場操作、提交見習(xí)或?qū)嶒瀳蟾娴确绞饺婵己藢W(xué)生綜合素質(zhì);(3)成績評價多元化,不以一次考試確定學(xué)生成績,采取平時測試、階段性測試、期末測試相結(jié)合方式。對即將進(jìn)入臨床實(shí)習(xí)的學(xué)生,模擬臨床工作過程,構(gòu)建以綜合性設(shè)計性實(shí)訓(xùn)為主的多站式技能訓(xùn)練與考核評價體系,將健康教育貫穿于各項技能訓(xùn)練中。如對助產(chǎn)專業(yè)學(xué)生采用多站式技能訓(xùn)練,分為產(chǎn)前檢查站、產(chǎn)程觀察站、接生技能站、新生兒復(fù)蘇及護(hù)理技能站、產(chǎn)科護(hù)理技能站、母乳喂養(yǎng)技能站、計劃生育指導(dǎo)站。對臨床實(shí)習(xí)學(xué)生要做到自始至終全程監(jiān)控、全方位評價,使學(xué)生順利完成實(shí)習(xí)任務(wù),切實(shí)提高操作水平。

2.3建設(shè)專兼職結(jié)合的“雙師型”師資隊伍

發(fā)揮學(xué)院護(hù)理專業(yè)教師和行業(yè)兼職教師的優(yōu)勢,完善教學(xué)團(tuán)隊建設(shè)。聘請具備豐富臨床經(jīng)驗、扎實(shí)基礎(chǔ)理論知識、精湛操作技能的護(hù)理專家作為兼職教師,保證學(xué)生實(shí)訓(xùn)質(zhì)量。加大教師培養(yǎng)力度,針對專職教師對臨床新技術(shù)、新進(jìn)展等不了解現(xiàn)狀,通過派出學(xué)習(xí)、舉辦各種臨床新技術(shù)新項目培訓(xùn)班等,提高其技能操作水平。同時,組織理論教學(xué)培訓(xùn)班,不斷提高兼職教師教學(xué)能力,實(shí)現(xiàn)專兼職教師在知識結(jié)構(gòu)、教學(xué)能力、臨床實(shí)踐能力等方面的有機(jī)融合。

2.4開放護(hù)理實(shí)訓(xùn)基地,實(shí)現(xiàn)資源共享

開放護(hù)理實(shí)訓(xùn)基地,拓展社會服務(wù)功能。一是承擔(dān)衛(wèi)生機(jī)構(gòu)護(hù)理職業(yè)技能培訓(xùn)任務(wù),為本校周邊地區(qū)的縣級醫(yī)院、鄉(xiāng)鎮(zhèn)衛(wèi)生院、村級衛(wèi)生室和城市社區(qū)衛(wèi)生服務(wù)中心提供專業(yè)助產(chǎn)技能培訓(xùn),為周邊社區(qū)人群提供基本急救知識、生活護(hù)理、居家護(hù)理、終極關(guān)懷專題講座。二是發(fā)揮護(hù)理職業(yè)技能培訓(xùn)鑒定站的作用,為下崗人員、務(wù)工人員提供專業(yè)護(hù)理知識培訓(xùn)場所及考證基地,提供充分的師資技術(shù)和服務(wù)保障,組織專家對基礎(chǔ)操作項目和專科操作項目進(jìn)行考核認(rèn)證。三是為本市衛(wèi)生系統(tǒng)護(hù)理競賽、護(hù)士執(zhí)業(yè)資格考試培訓(xùn)等提供設(shè)備和場所。

第2篇:虛擬仿真實(shí)訓(xùn)范文

[關(guān)鍵詞]任務(wù)驅(qū)動;競爭模式;虛擬仿真實(shí)訓(xùn);食品專業(yè)

[DOI]10.13939/ki.zgsc.2016.32.246

1 虛擬仿真實(shí)訓(xùn)教學(xué)的歷史和現(xiàn)狀

食品工業(yè)是人類的生命產(chǎn)業(yè),已經(jīng)成為國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展中最為重要的支柱產(chǎn)業(yè)。隨著國家食品行業(yè)的不斷發(fā)展,食品企業(yè)對人才的需求量也越來越多,對學(xué)生的要求逐漸提高。[1]不僅要求食品專業(yè)學(xué)生具有扎實(shí)的理論知識,還需要具有較強(qiáng)的動手能力、掌握大型檢測設(shè)備的使用和工廠的實(shí)際生產(chǎn)過程。這些要求都對高校食品類專業(yè)課程提出了更高的要求。

虛擬仿真技術(shù)可以有效還原生產(chǎn)、操作和管理崗位的真實(shí)場景,為學(xué)習(xí)者提供技能訓(xùn)練所需要的“真實(shí)”環(huán)境、“真實(shí)”工藝、“真實(shí)”工具等,從而有效提高技能教學(xué)質(zhì)量。虛擬仿真技術(shù)是指使用儀器設(shè)備、模型、計算機(jī)虛擬技術(shù),以及利用場地、環(huán)境的布置,模仿出真實(shí)工作程序、工作環(huán)境、技術(shù)指標(biāo)、動作要求,進(jìn)行科學(xué)研究、工業(yè)設(shè)計、模擬生產(chǎn)、教學(xué)訓(xùn)練和考核鑒定等的一項綜合技術(shù)。[2]同時,可以降低教學(xué)成本、規(guī)避實(shí)訓(xùn)危險、降低環(huán)境污染、實(shí)現(xiàn)綠色教育。因此,虛擬仿真教學(xué)是深化教育教學(xué)思想、內(nèi)容、方法、手段、模式改革,推動職業(yè)院校內(nèi)涵建設(shè)的一個重要突破口。為此,教育部在《關(guān)于全面提高高等職業(yè)教育教學(xué)質(zhì)量的若干意見》中明確提出“要充分利用現(xiàn)代信息技術(shù),開發(fā)虛擬工廠、虛擬車間、虛擬工藝、虛擬實(shí)驗”。[3]

根據(jù)食品行業(yè)人才的需求和國家的戰(zhàn)略部署,虛擬仿真技術(shù)已被廣泛應(yīng)用于高職院校食品加工和檢測課程的教學(xué)。[1-4]然而,我們在虛擬仿真實(shí)訓(xùn)課程的開展過程中,發(fā)現(xiàn)教學(xué)實(shí)踐不足,教學(xué)效果不佳。因此,引入任務(wù)驅(qū)動的競爭模式,來實(shí)現(xiàn)虛擬仿真實(shí)訓(xùn)的教學(xué)效果提升。

2 任務(wù)驅(qū)動的競爭模式

任務(wù)驅(qū)動法具有“以任務(wù)為主線,教師為主導(dǎo),學(xué)生為主體”的基本特征。[1]它是將以教師傳授為主的單一傳統(tǒng)教學(xué)轉(zhuǎn)化為以解決問題、完成任務(wù)為主的互動教學(xué),能充分發(fā)揮學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性,使學(xué)生處于積極的學(xué)習(xí)狀態(tài)。任務(wù)驅(qū)動教學(xué)法是一種問題推進(jìn)式的教學(xué),教學(xué)內(nèi)容蘊(yùn)含在任務(wù)中,學(xué)生完成任務(wù)的過程就是學(xué)習(xí)教學(xué)內(nèi)容。[2]

實(shí)踐表明,單獨(dú)的任務(wù)驅(qū)動并不能很好地發(fā)揮激勵的作用,只能導(dǎo)致學(xué)生片面機(jī)械地接受任務(wù)。在任務(wù)驅(qū)動的基礎(chǔ)上,引入競爭的機(jī)制,將會極大地提高學(xué)生接受新知識的興趣。

2.1 任務(wù)驅(qū)動的競爭模式在虛擬仿真實(shí)訓(xùn)教學(xué)中的應(yīng)用必要性

虛擬仿真實(shí)訓(xùn)教學(xué)可以分為3個階段:①初級階段。這個階段學(xué)生剛開始接觸虛擬仿真系統(tǒng),對虛擬仿真系統(tǒng)還比較陌生,很多的功能還不熟悉,需要教師對學(xué)生加以引導(dǎo);②模塊建立階段。當(dāng)學(xué)生對虛擬仿真系統(tǒng)熟悉之后,就需要根據(jù)教學(xué)計劃和學(xué)生學(xué)習(xí)的側(cè)重點(diǎn)對虛擬仿真系統(tǒng)的實(shí)驗加以調(diào)整,做到可以提升學(xué)生專業(yè)知識能力的效果;③模塊應(yīng)用階段。當(dāng)學(xué)生已經(jīng)掌握基本的實(shí)驗知識或儀器操作技能后,就可以通過所學(xué)的知識,探究虛擬仿真實(shí)訓(xùn)中實(shí)驗知識的運(yùn)用。[5]

虛擬仿真教學(xué)過程中,需要以學(xué)生為主體完成相關(guān)的虛擬軟件操作。在這個過程中,學(xué)生很容易注意力不集中,不能夠根據(jù)教學(xué)任務(wù)完成虛擬仿真的操作。在我校虛擬仿真實(shí)訓(xùn)教學(xué)過程中,大部分老師采用傳統(tǒng)的教學(xué)方法,即通過先講后練的方式,讓學(xué)生機(jī)械地訓(xùn)練虛擬仿真軟件的操作。由于虛擬仿真軟件相對比較枯燥,部分學(xué)生會放棄練習(xí),而部分同學(xué)也會因為老師的要求,機(jī)械地完成虛擬軟件的操作。但讓學(xué)生真正地操作儀器時,學(xué)生往往無從下手。虛擬仿真實(shí)訓(xùn)就沒有達(dá)到“虛實(shí)相結(jié)合”的教學(xué)效果。

這就對虛擬仿真實(shí)訓(xùn)教學(xué)的教師提出了新的挑戰(zhàn),如何讓學(xué)生對虛擬仿真軟件感興趣,樂于在練習(xí)中學(xué)習(xí)知識與技能,提升學(xué)生的創(chuàng)新能力,能夠把虛擬仿真軟件中的操作運(yùn)用到真正的實(shí)驗之中。這也正是虛擬仿真實(shí)訓(xùn)課程標(biāo)準(zhǔn)的要求,同時也需要新的教學(xué)方法來改變這一現(xiàn)狀。

2.2 任務(wù)驅(qū)動教學(xué)法在虛擬仿真實(shí)訓(xùn)教學(xué)中的應(yīng)用

2.2.1 依據(jù)任務(wù)創(chuàng)設(shè)情境,設(shè)置競爭激勵

在操作虛擬仿真軟件之前,恰當(dāng)?shù)貙?dǎo)入情境,能夠迅速集中學(xué)生的注意,激發(fā)學(xué)生的興趣,給學(xué)生一個廣闊遐想空間,使學(xué)生產(chǎn)生強(qiáng)烈的好奇心和旺盛的求知欲,從而使學(xué)生投入積極的學(xué)習(xí)狀態(tài)。創(chuàng)設(shè)情境的主要作用是使學(xué)生了解學(xué)習(xí)任務(wù)的必要性與學(xué)習(xí)任務(wù)相關(guān)的學(xué)習(xí)信息,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,產(chǎn)生學(xué)習(xí)任務(wù)的動機(jī)。在激發(fā)起學(xué)生的興趣之后,引入激勵機(jī)制。例如,以團(tuán)隊形式組建項目小組,優(yōu)先完成虛擬仿真軟件操作的小組,獲得分?jǐn)?shù)獎勵或者其他嘉獎。

2.2.2 分析學(xué)習(xí)者特征,建立競爭團(tuán)隊

任務(wù)驅(qū)動的競爭模式是典型的合作學(xué)習(xí)方式。合作學(xué)習(xí)的基本特征是:積極互賴,直面互動,責(zé)任到人,人際技能和小組建設(shè)。學(xué)習(xí)任務(wù)由小組團(tuán)隊成員合作完成,通過組員討論來解決難題。小組成員面對面地交流、討論,在小組中形成合作互助的氣氛。要求成員的個人責(zé)任感強(qiáng)。通常將學(xué)習(xí)能力不同的學(xué)生混合編組,同時根據(jù)各組員的性格差異、溝通能力、表達(dá)能力、動手能力等因素進(jìn)行合理的安排。[2]合作學(xué)習(xí)是以各小組在完成任務(wù)的過程中,以團(tuán)隊的總體成績?yōu)橹饕剟钜罁?jù)的。因此建立一支成員構(gòu)成合理,能夠融洽溝通合作的團(tuán)隊非常重要。每個團(tuán)隊推舉1位基礎(chǔ)知識扎實(shí)、熱情、性格開朗、有責(zé)任心的同學(xué)來擔(dān)當(dāng)小組長。組長的任務(wù)為督促團(tuán)隊成員完成任務(wù),協(xié)調(diào)團(tuán)隊成員共同解決問題,協(xié)助老師傳達(dá)教學(xué)任務(wù)。

2.2.3 設(shè)計教學(xué)目標(biāo)與任務(wù)

虛擬仿真軟件中包含許多操作任務(wù),每一個任務(wù)都應(yīng)該明確地進(jìn)行分解,務(wù)必讓學(xué)生知曉詳細(xì)的操作任務(wù)。學(xué)生接受任務(wù)后,教師先不講解,讓學(xué)生以團(tuán)隊形式討論分析任務(wù),思考在完成任務(wù)的過程中將會遇到哪些需要解決的問題,讓學(xué)生自己發(fā)現(xiàn)問題。在教師的引導(dǎo)下,經(jīng)過積極思考把問題提出來,這就調(diào)動了學(xué)生主動求知的欲望。此時由教師向?qū)W生提供解決該問題的有關(guān)線索,指導(dǎo)完成任務(wù)的方法。倡導(dǎo)學(xué)生之間的討論和交流,通過不同觀點(diǎn)交流,加深每個學(xué)生對解決當(dāng)前問題的思考。實(shí)操任務(wù)是任務(wù)驅(qū)動的核心,教師應(yīng)為學(xué)生提供充分的理論學(xué)習(xí)和實(shí)踐操作條件,引導(dǎo)學(xué)生“學(xué)中做,做中學(xué)”,理論與實(shí)際相結(jié)合,帶領(lǐng)學(xué)生逐步完成任務(wù)。

2.2.4 展示交流,評價任務(wù),實(shí)施獎勵

學(xué)生每完成一項任務(wù),都會獲得一定的成就感。當(dāng)學(xué)生完成虛擬仿真實(shí)訓(xùn)任務(wù)時,需要通過對其學(xué)習(xí)成果進(jìn)行展示交流,分析點(diǎn)評,對學(xué)生的學(xué)習(xí)情況做出客觀的評價和反饋。評價要從多方面進(jìn)行,可以采用教師評價、學(xué)生自評以及學(xué)生之間互評相結(jié)合的方法。教師對完成任務(wù)的優(yōu)秀團(tuán)隊進(jìn)行獎勵,并對他們的方法進(jìn)行總結(jié)和評價,將需要學(xué)生掌握的知識點(diǎn)再度提煉出來,提醒學(xué)生在今后的學(xué)習(xí)過程中要熟練運(yùn)用和掌握。

3 意 義

基于任務(wù)驅(qū)動的競爭模式實(shí)訓(xùn)教學(xué)法,一方面發(fā)揮了任務(wù)驅(qū)動教學(xué)模式有利于培養(yǎng)學(xué)生的合作學(xué)習(xí)、創(chuàng)新精神和自學(xué)能力的優(yōu)勢。另一方面,通過團(tuán)隊之間的競爭,讓學(xué)生既看到自身取得的成績,又看到自身的差距,進(jìn)一步激發(fā)學(xué)生主動學(xué)習(xí)的熱情。在虛擬仿真實(shí)訓(xùn)教學(xué)中,教師圍繞教學(xué)任務(wù)設(shè)計出有針對性的實(shí)訓(xùn)任務(wù),制定相應(yīng)的激勵機(jī)制,使學(xué)生在教師任務(wù)的驅(qū)動和激勵下,為完成任務(wù)投入更多的精力。在同一教學(xué)任務(wù)的要求下,將不同層次的學(xué)生分配在同一團(tuán)隊,促進(jìn)學(xué)生個體間的競爭與融合,達(dá)到最佳學(xué)習(xí)效果。從而全面提高虛擬仿真實(shí)訓(xùn)課程的實(shí)驗教學(xué)質(zhì)量。將基于任務(wù)驅(qū)動的競爭模式實(shí)訓(xùn)教學(xué)法貫穿于虛擬仿真實(shí)訓(xùn)的全過程,有利于全方位鍛煉和提高學(xué)生的綜合能力,為食品專業(yè)虛擬仿真實(shí)訓(xùn)教學(xué)發(fā)展做出了有益的探索。該教學(xué)方法可以提高學(xué)生的自學(xué)能力、創(chuàng)新精神和合作意識。

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第3篇:虛擬仿真實(shí)訓(xùn)范文

關(guān)鍵詞:仿真技術(shù);教學(xué)質(zhì)量;實(shí)效性

職業(yè)教育的根本目的是為社會培養(yǎng)高素質(zhì)的技術(shù)技能型人才。在深入推進(jìn)中等職業(yè)教育改革創(chuàng)新的過程中,要正視職業(yè)教育資金有限的現(xiàn)實(shí),充分利用學(xué)?,F(xiàn)有資金與設(shè)備,大力提升實(shí)訓(xùn)教學(xué)質(zhì)量,把企業(yè)的崗位能力需求作為專業(yè)教學(xué)和實(shí)訓(xùn)的內(nèi)容,提高職業(yè)教育的針對性和適應(yīng)性,為經(jīng)濟(jì)建設(shè)服務(wù)。職業(yè)類學(xué)??梢酝ㄟ^應(yīng)用虛擬仿真技術(shù),較好地實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)。

一、實(shí)訓(xùn)教學(xué)使用虛擬仿真技術(shù)的必要性

要真正做到使職業(yè)學(xué)校培養(yǎng)的學(xué)生與企業(yè)需求零距離,就必須改革人才培養(yǎng)方案,教學(xué)內(nèi)容要貼近企業(yè)崗位需求,加大實(shí)訓(xùn)時間,且實(shí)訓(xùn)內(nèi)容要模擬企業(yè)工作過程。但是目前職業(yè)學(xué)校在加大實(shí)訓(xùn)時間和模擬工作過程方面存在很大的困難,原因在于:(1)近幾年職校規(guī)模不斷擴(kuò)大,特別是制造加工類專業(yè)在校生比例更高,而加工制造類專業(yè)的實(shí)訓(xùn)設(shè)備一般價格比較昂貴,以職校的財力是無法保證購置滿足實(shí)訓(xùn)需求的設(shè)備數(shù)量的。(2)制造類設(shè)備一般比較龐大,所以要求的場地也很大,職校要建立完善的實(shí)訓(xùn)基地也存在困難。(3)加工制造類科技發(fā)展很快,現(xiàn)使用的專業(yè)教材相對略顯滯后,各職業(yè)學(xué)校添置的實(shí)訓(xùn)設(shè)備也不可能經(jīng)常性地升級更換,所以從教材內(nèi)容到實(shí)訓(xùn)設(shè)備都無法一直保持和技術(shù)發(fā)展相適應(yīng)。(4)目前職校的專業(yè)教師大多沒有經(jīng)歷過企業(yè)生產(chǎn)一線的工作實(shí)踐,所以無法接觸到企業(yè)的實(shí)際工業(yè)案例,更別說引入到學(xué)校的專業(yè)教學(xué)中,所以學(xué)生在校內(nèi)實(shí)訓(xùn)的內(nèi)容往往是基礎(chǔ)性的或者是由設(shè)備限定的。(5)加工制造類的實(shí)訓(xùn)設(shè)備一般功率較大,校內(nèi)實(shí)訓(xùn)耗電大、材料損耗大、設(shè)備維護(hù)費(fèi)用高等,所以學(xué)校的實(shí)訓(xùn)經(jīng)費(fèi)壓力也較大。(6)有些專業(yè)課程技術(shù)性較強(qiáng),許多知識看不見、摸不著,傳統(tǒng)的教學(xué)方法以講解、做題、畫圖、演示性實(shí)驗等為主,學(xué)生接受起來有一定的難度,學(xué)生需要通過生產(chǎn)性的實(shí)訓(xùn)來掌握技能、獲得知識。

為了能有效地解決以上問題,學(xué)校可以在機(jī)械、機(jī)電專業(yè)等工科類專業(yè)實(shí)訓(xùn)過程中,充分應(yīng)用虛擬仿真技術(shù),來提升實(shí)訓(xùn)質(zhì)量,借助各種虛擬軟件、仿真設(shè)備,將抽象的過程形象化。如,張家港某職業(yè)學(xué)校近年來添置了上海宇龍數(shù)控仿真軟件、美國PTC參數(shù)技術(shù)公司的Pro/engineer(普魯易)三維建模設(shè)計軟件、電工電子類PCV印刷電路板設(shè)計軟件等虛擬仿真教學(xué)軟件,充分利用虛擬軟件易學(xué)易用、有強(qiáng)大的交互能力等特點(diǎn),提高教學(xué)效率。同時,還與上海厚載智能科技有限公司校企共建(西馬特)數(shù)控車仿真理實(shí)一體化實(shí)訓(xùn)室;與美國參數(shù)技術(shù)(上海)軟件有限公司、南京培杉軟件科技有限公司共建數(shù)字化設(shè)計與制造校內(nèi)實(shí)訓(xùn)基地等,將仿真教學(xué)穿插于技能實(shí)訓(xùn)教學(xué)過程中,來提高學(xué)生的動手能力,實(shí)現(xiàn)校內(nèi)實(shí)訓(xùn)教學(xué)與企業(yè)崗位對接的零距離,使學(xué)生進(jìn)入崗位后能很快適應(yīng)企業(yè)生產(chǎn)需要,實(shí)現(xiàn)人才培養(yǎng)的新突破。

二、實(shí)訓(xùn)教學(xué)使用虛擬仿真技術(shù)的實(shí)用性

在技能訓(xùn)練和教學(xué)活動中廣泛應(yīng)用虛擬軟件和仿真實(shí)訓(xùn)設(shè)備,在一定程度上彌補(bǔ)了技能實(shí)訓(xùn)設(shè)施設(shè)備不足的欠缺。各學(xué)校都非常重視實(shí)訓(xùn)設(shè)施設(shè)備的投入,但相對于實(shí)訓(xùn)教學(xué)的需要,仍遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠,使用虛擬仿真技術(shù)替代設(shè)施設(shè)備進(jìn)行訓(xùn)練,待練習(xí)到一定程度后再改用生產(chǎn)設(shè)備訓(xùn)練,或者生產(chǎn)設(shè)備訓(xùn)練與仿真訓(xùn)練交替進(jìn)行,可以最大限度地加大學(xué)生的實(shí)訓(xùn)時間,幫助學(xué)生在技能上熟能生巧,同時借助于仿真軟件,可以滿足教學(xué)中的個性化需求,實(shí)現(xiàn)與企業(yè)實(shí)際生產(chǎn)的接軌。

比如,在機(jī)電專業(yè)教學(xué)與實(shí)訓(xùn)過程中,教師根據(jù)銀行自動存取款機(jī)的描述及具體要求,利用單片機(jī)仿真實(shí)訓(xùn)平臺中的相關(guān)模塊及元件,模擬一臺銀行自動存取款機(jī)控制器;再如,根據(jù)雙色球包裝演示系統(tǒng)的背景描述及其控制裝置的具體要求,借助機(jī)電一體化組裝與調(diào)試仿真實(shí)訓(xùn)設(shè)備,搭建雙色球包裝演示系統(tǒng),并進(jìn)行模擬生產(chǎn);利用電氣安裝仿真實(shí)訓(xùn)設(shè)備,教師設(shè)計一個工作間電氣安裝工程施工單,學(xué)生在仿真設(shè)備上模擬施工,完成配電裝置和照明的安排等。再比如,在數(shù)控專業(yè)教學(xué)過程中,學(xué)校借助數(shù)控模擬軟件和數(shù)控仿真實(shí)訓(xùn)室,首先安排學(xué)生利用宇龍數(shù)控虛擬軟件進(jìn)行模擬操作,讓每個學(xué)生都有充足的時間來學(xué)會編程、操作方法,為下一步的實(shí)際操作也做好準(zhǔn)備。在此基礎(chǔ)上,安排學(xué)生到數(shù)控仿真實(shí)訓(xùn)室進(jìn)行實(shí)訓(xùn)練習(xí),進(jìn)行理論與實(shí)踐的“學(xué)做合一”初、中級學(xué)習(xí)。因為一些數(shù)控系列小型機(jī)床的操作方法、編程原理與普通型數(shù)控機(jī)床原理和方法一樣,學(xué)生通過對小型數(shù)控機(jī)床的學(xué)習(xí)與操作,能很快掌握數(shù)控操作要領(lǐng),從而大大提高了學(xué)生的操作水平。同時,在數(shù)控仿真實(shí)訓(xùn)室進(jìn)行實(shí)訓(xùn)的材料可以是鋁棒、塑料件,這大大節(jié)約了實(shí)訓(xùn)的成本,但取得的效果卻和學(xué)生在生產(chǎn)大機(jī)床上用鋼件實(shí)訓(xùn)的效果是一樣的。經(jīng)過在數(shù)控仿真實(shí)訓(xùn)室實(shí)習(xí)以后,學(xué)生的技能操作水平達(dá)到中級水準(zhǔn),然后,再組織學(xué)生進(jìn)入校內(nèi)實(shí)訓(xùn)車間進(jìn)行生產(chǎn)性實(shí)訓(xùn),進(jìn)一步提高操作技能,達(dá)到高級工及以上的技能操作水平。

三、實(shí)訓(xùn)教學(xué)使用虛擬仿真技術(shù)的實(shí)效性

1.借助虛擬軟件和仿真設(shè)備,學(xué)校減少了資金的投入,充分利用了有限資源,提高了實(shí)訓(xùn)的實(shí)效。以往,學(xué)校機(jī)械專業(yè)學(xué)生人數(shù)比較多,雖然學(xué)校的數(shù)控設(shè)備也很多,但要使實(shí)踐性教學(xué)的課時比例達(dá)到50%還是有一定的難度。通過虛擬技術(shù)和仿真設(shè)備的運(yùn)用,保證了學(xué)生有50%以上實(shí)踐性教學(xué)課時的學(xué)習(xí)時間。虛擬仿真技術(shù)的應(yīng)用,也可以加快學(xué)校教學(xué)改革的步伐,便于學(xué)校形成“做學(xué)教合一”實(shí)訓(xùn)教學(xué)改革新模式:學(xué)生的實(shí)訓(xùn)過程通過任務(wù)的布置(學(xué))―學(xué)生的操作(做)―教師的講解(教)―學(xué)生的檢驗修改應(yīng)用―師生總結(jié)等環(huán)節(jié)實(shí)施,學(xué)生在學(xué)習(xí)專業(yè)基礎(chǔ)理論知識的同時又可以進(jìn)行技能操作訓(xùn)練,有效地避免了理論學(xué)習(xí)內(nèi)容與實(shí)訓(xùn)教學(xué)內(nèi)容兩張皮的現(xiàn)象。

2.虛擬仿真技術(shù)在教學(xué)中的運(yùn)用,調(diào)動了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性,提高了學(xué)生的技能水平。學(xué)生真正學(xué)到技能,畢業(yè)生成為企業(yè)的搶手貨,受到用人單位的歡迎。

3.虛擬仿真技術(shù)在教學(xué)中的運(yùn)用,促進(jìn)了教師隊伍的快速成長。比如,通過與企業(yè)合作開發(fā)虛擬仿真軟件,可以提升教師的專業(yè)水平和實(shí)踐水平。

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展,有著沉浸性、交互性和構(gòu)想性的虛擬仿真技術(shù)帶來了教學(xué)改革發(fā)展的新革命,讓我們在實(shí)訓(xùn)教學(xué)過程中實(shí)現(xiàn)了教學(xué)內(nèi)容的變革,教學(xué)方式的創(chuàng)新,教學(xué)質(zhì)量的提升。我們相信,虛擬仿真技術(shù)會讓我們獲得更多發(fā)展,獲得更大的超越!讓我們充分享受這一革命帶來的變化吧!

第4篇:虛擬仿真實(shí)訓(xùn)范文

關(guān)鍵詞:虛擬仿真 飛機(jī) 維修 實(shí)訓(xùn)教學(xué)

虛擬仿真技術(shù)是一個虛擬環(huán)境,它包括軟件、計算機(jī)硬件和各類傳感器,能夠?qū)Ω鞣N環(huán)境和實(shí)物進(jìn)行高度模擬,當(dāng)人們進(jìn)入該環(huán)境并與其進(jìn)行交互時,可產(chǎn)生“身臨其境”的感覺。

教育部從2008年起,頒發(fā)的一系列文件清晰指出職業(yè)教育要“大力推動仿真、多媒體課件等數(shù)字化教學(xué)資源開發(fā)”,“重點(diǎn)解決常規(guī)的教學(xué)手段技術(shù)、設(shè)施設(shè)備難以實(shí)現(xiàn)的實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)問題,主要為了滿足有急切需求并覆蓋范圍廣的虛擬仿真實(shí)踐教學(xué)的需求,表明了職業(yè)技術(shù)教育的實(shí)訓(xùn)教學(xué)方向是利用虛擬仿真技術(shù)進(jìn)行深入開展。

一、虛擬仿真在職業(yè)教育實(shí)踐教學(xué)中的應(yīng)用現(xiàn)狀

目前,很多職業(yè)教育的實(shí)訓(xùn)教學(xué)中都應(yīng)用了虛擬仿真技術(shù):

(一)旅游課程的實(shí)訓(xùn)教學(xué)

由于實(shí)習(xí)資源有限、現(xiàn)場教學(xué)成本高等問題,很大程度上制約了旅游專業(yè)的教學(xué)發(fā)展。而利用虛擬仿真技術(shù),能夠開發(fā)出各個旅游景區(qū)的虛擬場景,開發(fā)多條路線。這樣教師只需在教室就能完成全國各地的景點(diǎn)講解,學(xué)生也可隨時進(jìn)行各景點(diǎn)的虛擬講解練習(xí),大大提高了教學(xué)效果,省去了實(shí)地教學(xué)的麻煩。

(二)醫(yī)學(xué)課程的實(shí)訓(xùn)教學(xué)

作為一個實(shí)踐性很強(qiáng)的專業(yè),學(xué)生的實(shí)際動手在整個教學(xué)過程中重要性不言而喻。而利用虛擬仿真技術(shù),正好能夠讓學(xué)生模擬完成一些外科手術(shù)和解剖等練習(xí),完成課程內(nèi)容的學(xué)習(xí);還可調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,將抽象的內(nèi)容具體化、形象化,給學(xué)生留下深刻印象,也給教師提供了方便,大大提高了教學(xué)質(zhì)量。

(三)工科課程的實(shí)訓(xùn)教學(xué)

在汽車、模具、水利水電等專業(yè)的實(shí)訓(xùn)教學(xué)中,通過虛擬仿真技術(shù),建立與實(shí)物一致的三維模型,從而實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品、設(shè)備的立體展示,觀察其內(nèi)部結(jié)構(gòu);還可模擬實(shí)際的工作流程,模擬工作工況下工作情況。

雖然虛擬仿真在職業(yè)教育的實(shí)訓(xùn)教學(xué)中已經(jīng)廣泛應(yīng)用,但在民航院校的飛機(jī)系統(tǒng)實(shí)訓(xùn)課程的教學(xué)中應(yīng)用很少,因此開展基于虛擬仿真的民航職業(yè)院校實(shí)踐教學(xué)培訓(xùn)系統(tǒng),對于提高學(xué)生的技能,提升學(xué)校的教學(xué)水平和競爭力有很大的意義。

二、民航職業(yè)院校實(shí)訓(xùn)教學(xué)中的弊端

(一)教學(xué)內(nèi)容與教學(xué)設(shè)備比較落后,不能緊跟民航機(jī)務(wù)維修發(fā)展的步伐

由于航空器材價格昂貴、技術(shù)更新也比較快,各民航高職院校受制于資金、場地等原因,不能購置成套的在役航空器提供給實(shí)訓(xùn)教學(xué)。只能使用一些退役的機(jī)型進(jìn)行教學(xué),例如三叉、運(yùn)7等。由于實(shí)訓(xùn)設(shè)備的落后,實(shí)訓(xùn)內(nèi)容也往往跟不上行業(yè)的發(fā)展,甚至遠(yuǎn)遠(yuǎn)滯后于實(shí)際工作。鑒于實(shí)訓(xùn)設(shè)備與實(shí)訓(xùn)內(nèi)容的落后,學(xué)生在學(xué)校所學(xué)到的技能與實(shí)際工作有很大的差異,學(xué)生上崗后并不能立馬上手,而是感覺學(xué)非所用。

(二)教學(xué)手段單一

機(jī)務(wù)維修實(shí)訓(xùn)課的教學(xué)主要是通過老師現(xiàn)場講解,學(xué)生練習(xí)的形式進(jìn)行的,是一種學(xué)徒制的教學(xué)方式。這種方法有一定的優(yōu)點(diǎn),但也存在一些弊端。例如,教師在現(xiàn)場很難直觀形象地將系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、原理講解清楚,而且這種教學(xué)方法也會隨著教師所面對學(xué)生人數(shù)的增加而大打折扣。因此我們還需要其他合理的輔助教學(xué)方式,才能保證授課質(zhì)量。

(三)工位有限

由于院校的實(shí)踐教學(xué)設(shè)備不足,實(shí)踐教學(xué)中經(jīng)常出現(xiàn)“僧多粥少”的情況,從而導(dǎo)致學(xué)生排隊等候的情況,降低學(xué)習(xí)效率。

(四)實(shí)訓(xùn)教學(xué)的學(xué)時不足

目前,機(jī)務(wù)高職教育普遍存在理論與實(shí)踐教學(xué)失衡的現(xiàn)象,很多高職院校都偏重理論課的教學(xué),實(shí)訓(xùn)課程的學(xué)時往往較少。有些機(jī)務(wù)高職院校的人才培養(yǎng)方案中,整個實(shí)訓(xùn)教學(xué)所占的比重還達(dá)不到1/3,遠(yuǎn)不能滿足實(shí)訓(xùn)教學(xué)的需要。這與高職教育培養(yǎng)技能型、實(shí)踐型人才的目標(biāo)相矛盾。相比西方職業(yè)教育發(fā)達(dá)的國家,實(shí)訓(xùn)課程能占整個教學(xué)任務(wù)的一半,甚至還超過理論課時,我們的實(shí)訓(xùn)教學(xué)量還很不足。因此在現(xiàn)有情況下應(yīng)想辦法延長實(shí)訓(xùn)教學(xué)的時間和空間,提升學(xué)生課堂實(shí)訓(xùn)的效率。

三、虛擬仿真在飛機(jī)維修實(shí)訓(xùn)教學(xué)中的具體應(yīng)用

以《飛機(jī)起落架系統(tǒng)實(shí)訓(xùn)》課程為例,虛擬仿真在課程中的應(yīng)用包括以下幾方面:

(一)課程內(nèi)容方面

根據(jù)課程的實(shí)訓(xùn)內(nèi)容,設(shè)置737機(jī)輪拆裝、737剎車裝置拆裝、737輪胎分解和737剎車組件分解等實(shí)訓(xùn)項目,學(xué)生可完成每個項目的虛擬拆裝練習(xí),掌握737起落架的具體結(jié)構(gòu)及每一步的拆裝要領(lǐng)。為學(xué)生將來的工作打下堅實(shí)的基礎(chǔ)。

(二)課程安排方面

實(shí)訓(xùn)不再局限于課堂內(nèi)完成,現(xiàn)有的實(shí)訓(xùn)練習(xí)只能在固定的時間和固定的場所,處于安全的考慮,課前課后一般都不允許學(xué)生自己進(jìn)去實(shí)訓(xùn)場所自己練習(xí)。利用虛擬仿真平臺學(xué)生可在課前預(yù)習(xí),對拆裝的結(jié)構(gòu)及步驟有比較清晰的了解,能提升課堂內(nèi)的學(xué)習(xí)效率,課后還可進(jìn)行鞏固練習(xí),學(xué)生可不斷反復(fù)練習(xí),直到完全掌握實(shí)訓(xùn)內(nèi)容。

(三)利用虛擬仿真平臺進(jìn)行實(shí)訓(xùn)考核

當(dāng)前,飛機(jī)系統(tǒng)實(shí)訓(xùn)課程的考核缺少一個比較好的方式??衫锰摂M維修平臺設(shè)置考核模塊,學(xué)生在虛擬仿真平臺上進(jìn)行虛擬拆裝,并完成相關(guān)的問題,系統(tǒng)記錄學(xué)生的考試情況,并將結(jié)果反饋給教師,作為整個課程部分考核成績。該考核方法能比較客觀反應(yīng)學(xué)生對拆裝步驟的掌握情況,并檢驗學(xué)生對拆裝過程中涉及的理論是否掌握,這種方式可與目前的考核辦法結(jié)合,從而更加全面、客觀地對學(xué)生做出評價。

四、虛擬仿真技術(shù)在飛機(jī)實(shí)訓(xùn)教學(xué)中的意義

將虛擬仿真技術(shù)應(yīng)用機(jī)維修實(shí)訓(xùn)課程的教學(xué)中,能讓學(xué)生增加新的學(xué)習(xí)途徑,多方位進(jìn)行學(xué)習(xí),對于職業(yè)院校和學(xué)生本人都有較大的益處:

(一)提高效率

虛擬仿真拆裝雖然不能代替真實(shí)的實(shí)物拆裝練習(xí),但它能夠讓學(xué)生進(jìn)去實(shí)物拆裝前對整個實(shí)物的結(jié)構(gòu)、拆裝流程、注意事項等都有比較全面的認(rèn)識,這樣學(xué)生再進(jìn)入實(shí)物操作后能做到胸有成竹,這大大提高了課堂上教學(xué)的效率,學(xué)生花更少的時間便能掌握實(shí)訓(xùn)內(nèi)容。

(二)降低損耗

實(shí)踐教學(xué)過程中,造成設(shè)備損壞主要有兩種情況,一是學(xué)生的操作失誤造成的非正常損壞;二是反復(fù)拆裝練習(xí)產(chǎn)生的正常損耗。現(xiàn)有的實(shí)訓(xùn)方式,學(xué)生進(jìn)行實(shí)訓(xùn)前往往并不清楚拆裝的要點(diǎn)和注意事項,易造成結(jié)構(gòu)的損壞。而且為了更好地掌握實(shí)訓(xùn)內(nèi)容,學(xué)生需要反復(fù)練習(xí),加劇設(shè)備和耗材的使用,帶來較大的損耗。而利用虛擬仿真學(xué)生可先在虛擬平臺上反復(fù)練習(xí),縮短實(shí)物練習(xí)的時間,易不容易造成實(shí)物的損壞。

(三)增加安全可靠性

學(xué)生在使用虛擬實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)出現(xiàn)誤操作時,不會造成設(shè)備和人身的傷害,不存在資源的浪費(fèi)。通過虛擬實(shí)訓(xùn)后,學(xué)生可以很好地掌握各項目的操作流程及所包含的原理,日后上崗將應(yīng)對自如。

(四)考評結(jié)合,提升教學(xué)效果

利用虛擬實(shí)訓(xùn)平臺可以完成對學(xué)生進(jìn)行考核,每個學(xué)生在平臺上單獨(dú)完成項目的虛擬拆裝,并回答相關(guān)的理論知識。平臺能比較客觀反應(yīng)學(xué)生對拆裝步驟的掌握情況,并檢驗學(xué)生對拆裝過程中涉及的理論是否掌握,這對于提升教學(xué)質(zhì)量有很大的幫助。

五、結(jié)語

現(xiàn)有的飛機(jī)維修實(shí)訓(xùn)教學(xué)完全依賴實(shí)物,造成了實(shí)訓(xùn)教學(xué)中存在較多的弊端,虛擬仿真技術(shù)的引入,它能較好地改善現(xiàn)有的實(shí)訓(xùn)教學(xué),提高民航類職業(yè)院校的教學(xué)質(zhì)量和行業(yè)競爭力,為民航類院校的實(shí)訓(xùn)教學(xué)改革提供了一個方向。

參考文獻(xiàn):

[1]教育部.關(guān)于進(jìn)一步深化中等職業(yè)教育教學(xué)改革的若干意見.教職成[2008]8號.

[2]王海,李波.虛擬仿真技術(shù)在職業(yè)教育實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)中的應(yīng)用[J].中國職業(yè)技術(shù)教育,2011,(14).

[3]馮銘.高職“機(jī)務(wù)維修”專業(yè)實(shí)訓(xùn)教學(xué)存在的問題及對策[J].西安航空技術(shù)高等??茖W(xué)校學(xué)報,2006,(03).

第5篇:虛擬仿真實(shí)訓(xùn)范文

關(guān)鍵詞:運(yùn)行支撐框架組件;虛擬維修訓(xùn)練;云仿真; 云計算

0 引言

虛擬維修訓(xùn)練仿真以其經(jīng)濟(jì)、安全和不受天氣場地限制[1]等優(yōu)點(diǎn),已成為提高裝備維修訓(xùn)練水平和保障能力的重要手段。高層體系結(jié)構(gòu)(High Level Architecture,HLA)是美國國防部于1996年提出的新一代分布式仿真框架,它針對現(xiàn)有仿真技術(shù)的不足,通過運(yùn)行時間支撐框架(Run Time Infrastructure,RTI)軟件管理各仿真應(yīng)用,提供較好的重用性和互操作性,以保證不同類型的仿真應(yīng)用能夠協(xié)調(diào)工作,完成復(fù)雜的仿真。目前,現(xiàn)有基于HLA/RTI的大型復(fù)雜裝備分布式虛擬維修訓(xùn)練仿真系統(tǒng)受自身局限性制約,仿真任務(wù)和仿真設(shè)備耦合緊密,系統(tǒng)仿真效率低下,維護(hù)困難;另外,仿真資源僅限于小范圍的共享,利用率不高。如何突破系統(tǒng)開放性、靈活性、使用性等制約,豐富虛擬維修訓(xùn)練仿真技術(shù)內(nèi)涵與應(yīng)用模式,促進(jìn)大范圍仿真資源共享和協(xié)同互操作,拓展分布式仿真的范圍和層次,滿足多樣化的仿真訓(xùn)練需求,是亟須解決的問題。

當(dāng)前興起的云計算[2]技術(shù)使用相對集中的計算資源為各種應(yīng)用提供服務(wù),它充分利用網(wǎng)絡(luò)和計算機(jī)技術(shù)實(shí)現(xiàn)大范圍的資源共享和服務(wù),能夠極大提高資源利用效率,擴(kuò)展仿真應(yīng)用范圍,是解決裝備分布式虛擬維修訓(xùn)練仿真所面臨問題的有效途徑之一。

將云計算應(yīng)用于仿真領(lǐng)域,2009年李伯虎院士[3]提出了“云仿真”的概念并介紹了需要解決的關(guān)鍵技術(shù),為云計算與虛擬現(xiàn)實(shí)仿真的結(jié)合指出了可行路徑。杜瑾[4]在分析現(xiàn)階段我軍訓(xùn)練模擬仿真系統(tǒng)不足之處基礎(chǔ)上,將云計算理念融入到訓(xùn)練模擬仿真系統(tǒng)之中,提出了一種新的訓(xùn)練模擬云仿真平臺的體系結(jié)構(gòu),對構(gòu)建軍事訓(xùn)練云仿真平臺的必要性和可行性進(jìn)行了有益的探索。張雅彬等[5-6]研究了基于虛擬化技術(shù)的云仿真運(yùn)行環(huán)境動態(tài)構(gòu)建技術(shù)和云仿真資源遷移技術(shù),并論證了各項技術(shù)的可行性和有效性。華翔等[7]和楊晨等[8]分別在可視化仿真和云制造領(lǐng)域引入云仿真思想,提出了可視化仿真的私有云框架和面向云制造的云仿真支撐框架,并對相關(guān)技術(shù)進(jìn)行了研究。高武奇等[9]針對現(xiàn)有 HLA 仿真資源難以與 Internet 共享使用的問題,提出了一種基于 HLA Evolved 的云仿真體系結(jié)構(gòu)和框架實(shí)現(xiàn)方案,并通過云仿真測試實(shí)驗,證明了基于 HLA Evolved 的云仿真設(shè)計方法可行、有效。以上研究思路和內(nèi)容為開展面向裝備虛擬維修訓(xùn)練領(lǐng)域的云仿真研究打下了良好的基礎(chǔ)。本文在云仿真思想的指導(dǎo)下,結(jié)合虛擬維修訓(xùn)練仿真特點(diǎn),研究了裝備分布式維修訓(xùn)練領(lǐng)域云仿真平臺構(gòu)建關(guān)鍵技術(shù),包括交互模式、平臺框架、基于云端的分布式交互仿真支撐、可視化仿真、多任務(wù)負(fù)載平衡策略和分布式存儲等。

1 裝備維修訓(xùn)練云仿真內(nèi)涵

虛擬維修訓(xùn)練云仿真平臺以裝備虛擬維修訓(xùn)練應(yīng)用需求為背景,以云計算及云仿真理念和技術(shù)為指導(dǎo),綜合應(yīng)用虛擬現(xiàn)實(shí)和虛擬維修領(lǐng)域的建模仿真等相關(guān)技術(shù),實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)中各類資源安全地按需共享與重用、多用戶按需協(xié)同互操作以及系統(tǒng)動態(tài)優(yōu)化調(diào)度運(yùn)行,進(jìn)而支持虛擬維修訓(xùn)練系統(tǒng)的分布式開發(fā)與裝備分布式協(xié)同維修和操作訓(xùn)練,是裝備虛擬維修訓(xùn)練領(lǐng)域的仿真資源云計算模式共享平臺。具體包括以下功能:1)支持各種軟硬件資源,如CPU、內(nèi)存、帶寬、存儲、操作系統(tǒng)、仿真軟件等的共享與重用;2)提供類似于MFC的訓(xùn)練仿真系統(tǒng)基礎(chǔ)框架,同時封裝仿真功能模塊以服務(wù)方式提供,用戶可定制基礎(chǔ)框架并使用仿真功能模塊服務(wù)進(jìn)行仿真系統(tǒng)的個性化構(gòu)建,從而提高虛擬維修訓(xùn)練仿真系統(tǒng)的開發(fā)效率;3)構(gòu)建基于Web的RTI服務(wù),實(shí)現(xiàn)廣域網(wǎng)條件下的仿真互操作,支持裝備大范圍分布式維修訓(xùn)練仿真。

虛擬維修訓(xùn)練云仿真平臺的基本思想是將分散的武器裝備訓(xùn)練資源、仿真資源等集中到一個或多個中心,對各種資源進(jìn)行服務(wù)化封裝,向網(wǎng)絡(luò)終端提供服務(wù)并監(jiān)控、調(diào)度其運(yùn)行狀態(tài)。受當(dāng)前互聯(lián)網(wǎng)傳輸速度和信息安全等制約,虛擬維修訓(xùn)練云仿真平臺初步采用基于廣域網(wǎng)的私有云仿真網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。根據(jù)仿真資源功能的不同,仿真中心的服務(wù)大體可分為訓(xùn)練服務(wù)和開發(fā)服務(wù)兩類,前者提供武器裝備的維修訓(xùn)練仿真,后者則提供開發(fā)環(huán)境用于虛擬維修訓(xùn)練系統(tǒng)的在線開發(fā)和測試。仿真平臺的應(yīng)用模式如圖1所示。

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圖1 虛擬維修訓(xùn)練云仿真應(yīng)用模式

云仿真的終端用戶可以是單個節(jié)點(diǎn),也可以是局域網(wǎng)集群節(jié)點(diǎn),通過廣域網(wǎng)絡(luò)與云仿真中心進(jìn)行交互,同時,客戶端可以是瘦客戶端,配備顯卡等基本顯示部件和交互設(shè)備,不需要高性能的處理和存儲能力,就可以基于云仿真平臺實(shí)現(xiàn)復(fù)雜裝備的虛擬維修訓(xùn)練與開發(fā)。

2 虛擬維修訓(xùn)練云仿真體系結(jié)構(gòu)

虛擬維修訓(xùn)練云仿真是一種面向服務(wù)的裝備維修訓(xùn)練仿真平臺,具有層次化的體系結(jié)構(gòu),如圖2所示。

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圖2 虛擬維修訓(xùn)練云仿真框架

該體系結(jié)構(gòu)包括五層:基礎(chǔ)資源層、資源管理層、分布式交互支撐層、仿真平臺層和應(yīng)用管理層,同時構(gòu)建完備的信息安全保障體系,確保軍事信息及數(shù)據(jù)的安全傳輸和使用。

基礎(chǔ)資源層

包括計算機(jī)、存儲器、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等,采用虛擬化技術(shù),對若干物理資源進(jìn)行抽象,根據(jù)用戶的需求進(jìn)行動態(tài)分配,實(shí)現(xiàn)內(nèi)部流程自動化和資源管理優(yōu)化,從而向外部提供動態(tài)、靈活的基礎(chǔ)設(shè)施層服務(wù)。虛擬化技術(shù)分為服務(wù)器虛擬化技術(shù)和桌面虛擬化技術(shù)?;赬en 的虛擬機(jī)(Virtual Machine,VM)可通過LibVirt 進(jìn)行管理[10],LibVirt 支持對包括Xen、KVM、QEMU在內(nèi)的多種VM的管理。VMware 提供 VIX API(Vix)對 VMware Workstation 上運(yùn)行的 VM進(jìn)行管理[11],Vix 簡單易用,可以在腳本或應(yīng)用程序中調(diào)用。為滿足不同用戶對虛擬化效果的不同要求,本文以 Xen+LibVirt 為基礎(chǔ)實(shí)現(xiàn)服務(wù)器虛擬化,同時以VMware Workstation+Vix為用戶提供較高質(zhì)量的桌面虛擬化環(huán)境。

資源管理層

負(fù)責(zé)對對虛擬化的基礎(chǔ)資源進(jìn)行動態(tài)監(jiān)控,對云仿真平臺的資源進(jìn)行管理,并對眾多應(yīng)用任務(wù)進(jìn)行調(diào)度,確保資源的合理分配,使資源能夠高效、安全地為仿真應(yīng)用提供服務(wù)。

分布式交互支撐層

為廣域網(wǎng)條件下的裝備協(xié)同仿真提供功能支撐,是云仿真平臺構(gòu)建分布式虛擬環(huán)境并在其中進(jìn)行自然交互的基礎(chǔ)。通過設(shè)計分布式的體系結(jié)構(gòu),能夠更好地滿足仿真過程中多個用戶之間的協(xié)同互操作。而傳統(tǒng)HLA/RTI的分布式架構(gòu)不具備跨平臺功能,難以全面支持面向網(wǎng)絡(luò)的分布式交互,無法滿足云仿真模式對分布交互的需求?;贖LA最新標(biāo)準(zhǔn)HLA Evolved建立面向Web服務(wù)的分布式仿真環(huán)境以支持協(xié)同交互和仿真互操作,該仿真支撐框架與原有 HLA1.3 和 HLA1516 聯(lián)邦仿真兼容,保證基于pRTI、MAKRTI的聯(lián)邦仿真可以通過局域網(wǎng)實(shí)現(xiàn)仿真,同時通過Web組件與云仿真中心端進(jìn)行交互,能夠滿足“云中心—訓(xùn)練終端”和“訓(xùn)練終端—云中心—訓(xùn)練終端”的交互模式。

仿真平臺層 仿真平臺層提供虛擬維修系統(tǒng)開發(fā)和訓(xùn)練功能支撐,其主要具有以下功能:1)提供并維護(hù)虛擬維修訓(xùn)練所需的模型和軟件等仿真資源,包括可定制的仿真基礎(chǔ)框架、分布式虛擬場景模塊和通用維修工具等仿真資源服務(wù),這些仿真資源用以快速構(gòu)建虛擬維修訓(xùn)練仿真環(huán)境,同時還支持自主建模,模型資源上傳開發(fā)等應(yīng)用;2)在計算資源彈性可伸縮的基礎(chǔ)上,提供場景繪制、碰撞檢測等分布式算法服務(wù)模塊,在資源虛擬化基礎(chǔ)上通過分布式仿真算法提高仿真解算效率,從而為基于云仿真平臺開發(fā)和運(yùn)行的虛擬維修訓(xùn)練系統(tǒng)提供更高的實(shí)時性和更逼真的仿真效果。

應(yīng)用管理層 為用戶提供交互界面和服務(wù)選項,以直觀的形式提供仿真服務(wù),包括虛擬維修系統(tǒng)開發(fā)服務(wù)、訓(xùn)練服務(wù),協(xié)同訓(xùn)練和開發(fā)服務(wù)等。使用網(wǎng)頁瀏覽器進(jìn)入門戶,獲得登錄使用仿真任務(wù)開發(fā)和訓(xùn)練權(quán)限,用戶就可以按其所需,通過相應(yīng)仿真應(yīng)用軟件和平臺工具獲取需要的建模仿真服務(wù)。

信息安全保障體系采用各種有效措施,保證平臺運(yùn)行全過程的裝備資源和用戶數(shù)據(jù)等信息安全。

3 分布式虛擬維修訓(xùn)練云仿真關(guān)鍵技術(shù)

3.1 RTI平臺服務(wù)化

3.1.1 分布式交互支撐RTI層次化框架

云仿真平臺要求HLA/RTI要以服務(wù)的形式部署在云端,提供給用戶使用。當(dāng)前的解決方案是使用 Web 服務(wù)技術(shù)對 RTI 進(jìn)行不完全擴(kuò)展,使其滿足云仿真平臺分布式交互支撐的需求。文獻(xiàn)[12]中討論使用 Web 服務(wù) API 對 HLA 進(jìn)行擴(kuò)展,并提出Web 服務(wù)RTI組件(Web Service Provider RTI Component,WSPRC)的概念。

面向Web服務(wù)的云仿真平臺分布式交互支撐RTI層次化框架如圖3所示。中心服務(wù)器管理和服務(wù)的對象是RTI,仿真過程中,它接受各個RTI的相關(guān)協(xié)調(diào)服務(wù)請求,并向單獨(dú)的或所有的RTI發(fā)送服務(wù)請求的處理結(jié)果,具體功能如下:協(xié)同動態(tài)負(fù)載均衡調(diào)度;管理需要全局協(xié)調(diào)管理的服務(wù);與各個RTI之間進(jìn)行通信,將全局?jǐn)?shù)據(jù)和服務(wù)的處理結(jié)果分發(fā)給各個RTI。負(fù)載均衡系統(tǒng)負(fù)責(zé)在RTI服務(wù)申請用戶負(fù)載過大時將客戶端的任務(wù)請求分發(fā)到不同的服務(wù)器,以達(dá)到資源的優(yōu)化利用和快速反饋,從而增強(qiáng)云仿真平臺分布式交互支撐的穩(wěn)定性與伸縮性。CRC是中心 RTI 組件,進(jìn)行集中式協(xié)調(diào)操作。Web服務(wù)API聯(lián)邦成員通過Internet連接到WSPRC,創(chuàng)建聯(lián)邦或加入已有可用聯(lián)邦。 LRC是本地 RTI 組件,支持C++、Java等聯(lián)邦成員。

3.1.2 仿真交互過程及邦員設(shè)計

WSPRC 位于云服務(wù)器端,提供了一個或多個端口,端口指向聯(lián)邦成員,眾多基于Web Services 開發(fā)的聯(lián)邦成員可以連接到同一個WSPRC,就像多個網(wǎng)頁瀏覽器可能會連接到相同的Web服務(wù)器。WSPRC采用會話(sesion)來維護(hù)成員的狀態(tài), 當(dāng)一個 Web 服務(wù)成員通過一個指向 WSPRC 的 URL加邦時,WSPRC則為其創(chuàng)建并維護(hù)一個HTTP會話,以后 Web 聯(lián)邦成員的訪問都在此會話中進(jìn)行,當(dāng) Web 聯(lián)邦成員退出聯(lián)邦執(zhí)行時,會話被服務(wù)器銷毀。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)或者某一成員出現(xiàn)故障導(dǎo)致連接斷開時,WSPRC會把該成員的會話保持一段時間,如果在允許的時間范圍內(nèi)恢復(fù)連接,則仿真應(yīng)用繼續(xù)運(yùn)行;同時,WSPRC 會周期性地檢查所有會話,并自動終止超時的會話,釋放其占用的內(nèi)存。

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圖3 分布式交互支撐RTI層次化結(jié)構(gòu)

在一個聯(lián)邦中,為降低單個WSPRC的負(fù)載,可以使用多個WSPRC。受傳入和傳出更新率的限制,每個 WSPRC 最多只能連接5到10個聯(lián)邦成員[9]。運(yùn)行過程中,Web聯(lián)邦成員利用中心節(jié)點(diǎn)提供的 RTI 服務(wù)實(shí)現(xiàn)客戶端的服務(wù)請求,完成仿真過程中的交互。如圖4所示。

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圖4 基于WSPRC的仿真交互過程

同一個聯(lián)邦中聯(lián)邦成員可以使用不同開發(fā)語言API,某個特定的聯(lián)邦成員使用哪個API對聯(lián)邦和聯(lián)邦成員是透明的。HLA Web 服務(wù) API 是用 Web 服務(wù)描述語言描述的。它是對服務(wù)的精確描述而不是一個實(shí)際的編程 API,也稱為WSDL API。支持直接將函數(shù)聲明轉(zhuǎn)化為WSDL的工具軟件有很多,有IBM、Microsoft、Sun這樣的公司提供的商業(yè)版工具,以及Apache Axis等開源社區(qū)提供的免費(fèi)版工具。

3.2 分布式交互仿真訓(xùn)練過程監(jiān)控

在云仿真過程中,需要對訓(xùn)練和開發(fā)的過程進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控,監(jiān)視仿真中各成員的狀態(tài)信息,控制仿真的進(jìn)度,確保仿真的正確運(yùn)行。云仿真平臺提供仿真聯(lián)邦監(jiān)控工具實(shí)現(xiàn)以上需求。仿真監(jiān)控工具以仿真聯(lián)邦成員的角色加入一個仿真聯(lián)邦,成為監(jiān)控聯(lián)邦成員。監(jiān)控聯(lián)邦成員承擔(dān)維修訓(xùn)練仿真教練機(jī)的角色,對聯(lián)邦仿真過程進(jìn)行監(jiān)控,監(jiān)控聯(lián)邦成員也可以由某個聯(lián)邦成員擔(dān)任,賦予其聯(lián)邦監(jiān)控職能。監(jiān)控聯(lián)邦成員采集仿真聯(lián)邦成員實(shí)時狀態(tài)信息,上傳并存儲于云端數(shù)據(jù)庫,各個聯(lián)邦成員可以訂購對其他成員感興趣的信息,隨時查看其他成員的實(shí)時狀態(tài)。

監(jiān)控聯(lián)邦成員采集的監(jiān)控數(shù)據(jù)包括管理對象模型(Management Object Model,MOM)信息,以及仿真過程中聯(lián)邦成員通過服務(wù)化的RTI發(fā)生的交互數(shù)據(jù)信息。MOM信息包括聯(lián)邦成員名稱、句柄、類型等靜態(tài)信息,成員更新/反射數(shù)據(jù)量、發(fā)送/接收交互次數(shù)等動態(tài)信息以及時間管理狀態(tài)、前瞻量、邏輯時間等與仿真有關(guān)的時間信息,仿真成員間的交互數(shù)據(jù)信息包括成員/訂購的信息,與仿真模型以及自身狀態(tài)等有關(guān)的各類信息。

在管理對象模型中提供了詳細(xì)的聯(lián)邦和聯(lián)邦成員的信息,可以通過訂購管理對象模型對象類各個子類的屬性來實(shí)現(xiàn)對聯(lián)邦和聯(lián)邦成員情況的監(jiān)視。對對象類屬性的訂購遵循 HLA 的訂購機(jī)制, RTI 對管理對象模型對象類屬性值更新后,總控聯(lián)邦成員反射其更新值并完成相應(yīng)的操作。下面以訂購聯(lián)邦成員的 ID 號為例說明訂購和反射的實(shí)現(xiàn):

3.3 聯(lián)邦成員動態(tài)遷移

云仿真中的聯(lián)邦成員動態(tài)遷移,是指在基于云端RTI進(jìn)行分布交互的仿真系統(tǒng)運(yùn)行期間,遠(yuǎn)程WSDL聯(lián)邦成員對應(yīng)的實(shí)例由一個WSPRC遷移到另一個WSPRC,或者由一個會話遷移到另一個會話保持的過程。

聯(lián)邦成員終端基于WSPRC組件與中心RTI 進(jìn)行分布交互,遠(yuǎn)程聯(lián)邦成員只負(fù)責(zé)與RTI 進(jìn)行數(shù)據(jù)交互,本身無任何仿真邏輯,其狀態(tài)信息主要是與HLA 相關(guān)的狀態(tài),如仿真時間、公布/訂購內(nèi)容、對象類實(shí)例情況等。遠(yuǎn)程聯(lián)邦成員實(shí)例的遷移,關(guān)鍵是實(shí)現(xiàn)狀態(tài)信息的中斷、保存和遷移。

當(dāng)某遠(yuǎn)程聯(lián)邦成員需要遷移時,首先通知對應(yīng)終端,終端收到通知后,在指定的WSPRC上創(chuàng)建與遠(yuǎn)程WSDL邦員的新連接。此時云端存在兩個WSPRC分別維護(hù)同一個遠(yuǎn)程邦員的兩個通信連接,相當(dāng)于遠(yuǎn)程WSDL邦員在云端存在兩個邦員。新的WSPRC完成與原WSPRC同樣的公布/訂購,獲取仿真狀態(tài)信息和維護(hù)的對象類實(shí)例所有權(quán),并恢復(fù)到當(dāng)前的狀態(tài)。WSDL遠(yuǎn)程邦員在放棄原WSPRC維護(hù)的對象類實(shí)例所有權(quán)后,斷開與原WSPRC的通信連接。完成上述操作后,新的WSPRC通知終端,校準(zhǔn)與WSDL遠(yuǎn)程邦員的時間關(guān)系,最終完成遷移。遷移過程如圖5所示。

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圖5 聯(lián)邦成員動態(tài)遷移過程

3.4 云仿真模式下的負(fù)載平衡

虛擬維修訓(xùn)練云仿真平臺支持大量用戶的仿真運(yùn)行,眾多的仿真實(shí)體分布在不同的節(jié)點(diǎn),隨著仿真的進(jìn)行,各個節(jié)點(diǎn)上的負(fù)載會發(fā)生改變,出現(xiàn)個別節(jié)點(diǎn)的負(fù)載比其他一些節(jié)點(diǎn)的負(fù)載要多很多的情況,即節(jié)點(diǎn)負(fù)載不平衡。負(fù)載的失衡會使整個系統(tǒng)的運(yùn)行效率下降和容錯性能下降,并有可能對仿真運(yùn)行結(jié)果產(chǎn)生不良影響。設(shè)計負(fù)載均衡器對平臺節(jié)點(diǎn)性能進(jìn)行動態(tài)調(diào)整和維護(hù),對仿真任務(wù)進(jìn)行動態(tài)平衡,體系結(jié)構(gòu)如圖6所示。

函數(shù) F(L1,L2,E,λ)表明了在超載、輕載和負(fù)載適中三種情況下E與L1,L2之間的關(guān)系。函數(shù)中 λ(λ

在實(shí)際應(yīng)用中,各個仿真節(jié)點(diǎn)具有基本相同的處理性能,可假設(shè)P值相同。采用最小連接的動態(tài)調(diào)度算法實(shí)現(xiàn)對靜態(tài)負(fù)載進(jìn)行節(jié)點(diǎn)的監(jiān)控、邦員調(diào)度等,具體描述如下。

1)調(diào)度器記錄各個服務(wù)器已建立連接的活躍節(jié)點(diǎn)數(shù)目,預(yù)估服務(wù)器的負(fù)載情況;

2)當(dāng)一個請求被調(diào)度到某臺服務(wù)器,其連接數(shù)加1;

3)當(dāng)連接中止或超時,其連接數(shù)減1;

4)根據(jù)調(diào)度器記錄得出此時連接數(shù)最小的服務(wù)器,將新的連接請求分配到當(dāng)前連接數(shù)最小的服務(wù)器。

通過上述方式,把負(fù)載變化大的請求分布平滑到各個仿真節(jié)點(diǎn)上,從而提高節(jié)點(diǎn)利用率和保持仿真運(yùn)行中負(fù)載的有效平衡。負(fù)載動態(tài)平衡前后的虛擬服務(wù)器利用情況如圖7所示。未使用負(fù)載均衡時,1號和2號虛擬服務(wù)器節(jié)點(diǎn)利用率分別為95%和92%,處于超載狀態(tài),而3號虛擬服務(wù)器利用率僅有10%,利用率不足,屬于輕載狀態(tài),負(fù)載嚴(yán)重不均衡。當(dāng)仿真任務(wù)經(jīng)由負(fù)載均衡器采用動態(tài)調(diào)度算法進(jìn)行合適分發(fā)后,3臺虛擬服務(wù)器節(jié)點(diǎn)的使用率分別約為70%,67%和60%,起到了平衡負(fù)載的效果。如圖7所示。

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圖7 動態(tài)負(fù)載平衡

3.5 仿真平臺層可視化仿真

可視化仿真技術(shù)是實(shí)現(xiàn)仿真結(jié)果實(shí)時可視化的核心技術(shù),為使用者提供2D/3D的仿真可視化服務(wù)??梢暬抡嬷饕瓿扇S實(shí)體模型的渲染、驅(qū)動。這些模型可以劃分為靜態(tài)實(shí)體模型和動態(tài)實(shí)體模型。靜態(tài)實(shí)體模型指地面上一些文化特征,如建筑物、樹木等;動態(tài)實(shí)體模型是指各種仿真實(shí)體模型,如車輛、機(jī)械系統(tǒng)等。

云仿真可視化門戶采用B/S多層體系結(jié)構(gòu),分為功能驅(qū)動層、應(yīng)用支撐中間件層、資源服務(wù)中間件層和可視化資源層。其中功能驅(qū)動層提供地形導(dǎo)入、動態(tài)場景更新、導(dǎo)彈動力學(xué)可視化等視景仿真功能模塊;應(yīng)用支撐中間件層提供視景仿真程序開發(fā)包,支持仿真可視化應(yīng)用的快速開發(fā);資源服務(wù)中間件層提供可視化資源查找、動態(tài)調(diào)度、可視化服務(wù)的封裝和調(diào)用等基本功能操作;可視化資源層主要包括虛擬場景地形、虛擬樣機(jī)幾何模型等可視化模型資源。

即使在云仿真平臺下,圖形生成的真實(shí)性和實(shí)時性事實(shí)上也是突出的矛盾,圖形越真實(shí),則描述它所需數(shù)據(jù)量越大,計算處理的時間就會相應(yīng)增長,從而影響圖形生成的實(shí)時性。在保證虛擬環(huán)境的真實(shí)感的基礎(chǔ)上,現(xiàn)有圖像簡化等技術(shù)(動態(tài)或靜態(tài)層次細(xì)節(jié)、消隱技術(shù)、虛擬全景空間技術(shù)等) 仍可以運(yùn)用于云仿真平臺,以提高場景繪制速度和虛擬仿真實(shí)時性。

3.6 仿真數(shù)據(jù)分布式存儲

數(shù)據(jù)的存儲和操作也以服務(wù)的形式提供,分布式存儲要求存儲資源能夠被抽象表示和統(tǒng)一管理,并且能夠保證數(shù)據(jù)讀寫操作的安全性、可靠性、使用性。Cassandra是一套高度可擴(kuò)展、最終一致、分布式的結(jié)構(gòu)化鍵值存儲系統(tǒng),它結(jié)合了Dynamo的分布技術(shù)和Google的Bigtable數(shù)據(jù)模型,能夠滿足海量數(shù)據(jù)存儲的要求,解決了應(yīng)用與關(guān)系數(shù)據(jù)庫模型之間存在的非依賴關(guān)系。

Cassandra的存儲機(jī)制[13]如圖8所示。三個列族的Key值先記錄在Commitlog中,Commitlog則保存在獨(dú)立的磁盤上。和Bigtable一樣,Cassandra的日志內(nèi)容也同樣需要按照鍵值進(jìn)行序列化,然后將數(shù)據(jù)分別寫入到三個CF所對應(yīng)的Memtable中。Memtable滿足一定條件后批量刷新到磁盤,存儲在SSTable的塊上并設(shè)置保存塊位置信息的索引(Index),Index保存的是每個Key在數(shù)據(jù)文件中的偏移位置。當(dāng)查找時,將Index加載到內(nèi)存中,定位Key所屬的塊,從而實(shí)現(xiàn)快速查找。

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圖8 Cassandra的存儲機(jī)制

4 應(yīng)用實(shí)例

綜合運(yùn)用云計算、虛擬化、虛擬現(xiàn)實(shí)仿真等技術(shù)初步構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)化仿真平臺,進(jìn)行某型裝備虛擬維修系統(tǒng)的開發(fā)和訓(xùn)練。該平臺包括網(wǎng)上開發(fā)和訓(xùn)練集群、Web服務(wù)器和存儲服務(wù)器等,這些共同構(gòu)成了仿真平臺的基礎(chǔ)設(shè)施。網(wǎng)上開發(fā)集群提供底層硬件資源、平臺和軟件的虛擬現(xiàn)實(shí)開發(fā)支撐服務(wù);網(wǎng)上訓(xùn)練集群為基于中心展開的裝備模擬訓(xùn)練提供各種虛擬維修訓(xùn)練支撐服務(wù),包括虛擬維修訓(xùn)練、RTI Web 服務(wù)和HLA 聯(lián)邦管理服務(wù)等。項目開發(fā)人員可利用其中的 M&S 軟件進(jìn)行系統(tǒng)的開發(fā);組織者可以統(tǒng)一管理開發(fā)資源,控制開發(fā)進(jìn)程。網(wǎng)絡(luò)化服務(wù)的資源使用方式避免了為每個項目單獨(dú)配發(fā)硬件和軟件工具環(huán)境,提高了資源的利用率,同時訓(xùn)練人員可以通過虛擬維修訓(xùn)練服務(wù)進(jìn)行裝備的協(xié)同仿真訓(xùn)練。某型裝備的網(wǎng)上虛擬維修訓(xùn)練仿真過程如圖9所示。

第6篇:虛擬仿真實(shí)訓(xùn)范文

關(guān)鍵詞:中職;工業(yè)分析與檢驗專業(yè);虛實(shí)結(jié)合;實(shí)驗實(shí)訓(xùn)課程;教學(xué)模式TM0-4;G642.4

職業(yè)教育的目標(biāo)是培養(yǎng)具有高超的技能水平,符合企業(yè)崗位工作標(biāo)準(zhǔn)的,適應(yīng)企業(yè)崗位工作性質(zhì)的的技術(shù)應(yīng)用型人才和高技能型人才。近些年,隨著我國行業(yè)產(chǎn)業(yè)的轉(zhuǎn)型升級,對職業(yè)教育提出了新的要求和挑戰(zhàn),《教育部關(guān)于以就業(yè)為導(dǎo)向深化職業(yè)教育改革的若干意見》明確指出職業(yè)教育要培養(yǎng)面向生產(chǎn)、建設(shè)、服務(wù)、管理第一線需要的、具有良好職業(yè)道德的高技能人才。這就要求學(xué)生畢業(yè)時不但要掌握一定的相關(guān)專業(yè)的基礎(chǔ)理論知識,還要具備能夠勝任相關(guān)崗位的生產(chǎn)操作技能,從而實(shí)現(xiàn)全面發(fā)展和可持續(xù)發(fā)展。

一、實(shí)訓(xùn)教學(xué)模式改革的背景及必要性

傳統(tǒng)的實(shí)訓(xùn)教學(xué)中,學(xué)生在進(jìn)入實(shí)物實(shí)驗室之前,頭腦中只有抽象的理論知識,缺乏感性認(rèn)識,造成理論和實(shí)際的脫節(jié),進(jìn)入實(shí)驗室后感到無從下手,操作不熟練、效率低,以教師為主體的課堂不能發(fā)揮學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性,學(xué)生缺乏學(xué)習(xí)的興趣與動力,缺乏主動性和創(chuàng)新意識,不能很好地融入課堂之中,導(dǎo)致實(shí)訓(xùn)教學(xué)效果不理想;同時,傳統(tǒng)的先理論后實(shí)踐的教學(xué)模式使教學(xué)銜接不連貫,很多學(xué)生已將實(shí)踐教學(xué)前所學(xué)理論知識遺忘,這種情況下還要花一定的時間復(fù)習(xí)理論知識然后再進(jìn)行實(shí)踐,不僅造成教學(xué)資源浪費(fèi),同時也降低教學(xué)效率,對學(xué)生而言這種先理論后實(shí)踐,先學(xué)后做,也容易出現(xiàn)學(xué)、做脫節(jié),既對及時、有效地消化所學(xué)的知識和技術(shù)要點(diǎn)不利,也對增強(qiáng)實(shí)踐效果和整體的學(xué)習(xí)效果不利,難以實(shí)現(xiàn)“以能力為本位”的職業(yè)教育教學(xué)目標(biāo)。

近年來,很多中職院校積極開展校企合作、工學(xué)結(jié)合的人才培養(yǎng)模式改革和專業(yè)課程改革,基于工作課程開發(fā)了大量的理實(shí)一體化的專業(yè)核心課程。但是,中職學(xué)生的理論基礎(chǔ)普遍差些,一些大型儀器設(shè)備精密、昂貴,導(dǎo)致實(shí)訓(xùn)教學(xué)經(jīng)常是人多機(jī)少,單純的通過教師的操作演示講解,大部分學(xué)生很難明確技能操作要點(diǎn),學(xué)生很難有機(jī)會獨(dú)立的、反復(fù)的進(jìn)行一些儀器設(shè)備的實(shí)際操作演練,學(xué)生技能水平得不到顯著地提升,從而導(dǎo)致學(xué)生的技能水平很難滿足企業(yè)崗位人才的需求。學(xué)生動手能力強(qiáng)、操作技能強(qiáng),是中職學(xué)生區(qū)別于其他院校學(xué)生的根本特點(diǎn),傳統(tǒng)的教學(xué)模式已難以滿足新時期的人才培養(yǎng)目標(biāo),這就迫切要求實(shí)訓(xùn)教學(xué)進(jìn)行重大模式變革,主要體現(xiàn)在教學(xué)模式的創(chuàng)新性和現(xiàn)代化教學(xué)手段的適應(yīng)性。

二、虛實(shí)結(jié)合的課程教學(xué)模式

虛實(shí)結(jié)合的課程教學(xué)模式是在理實(shí)一體化課程改革不斷深入的前提下產(chǎn)生的一種新的教學(xué)模式,理實(shí)一體化課程教學(xué)就是將理論學(xué)習(xí)和實(shí)踐學(xué)習(xí)結(jié)合成一體的課程,教學(xué)環(huán)節(jié)相對集中。整個教學(xué)環(huán)節(jié)將理論講解和實(shí)際操作有機(jī)融合,避免將理論和實(shí)踐割裂單獨(dú)實(shí)施。教學(xué)過程以教師為主導(dǎo)、學(xué)生為主體,圍繞課程教學(xué)目標(biāo)設(shè)計教學(xué)項目貨任務(wù),巧妙設(shè)計教學(xué)環(huán)節(jié),采用多種教學(xué)方法,提高教學(xué)質(zhì)量。

虛實(shí)結(jié)合是指在課程教學(xué)實(shí)施工程中將虛擬仿真訓(xùn)練項目與真實(shí)的設(shè)備操作項目相結(jié)合,以虛擬仿真訓(xùn)練項目與真實(shí)實(shí)訓(xùn)操作項目為載體將理論知識與操作訓(xùn)練有機(jī)融合,通過虛擬仿真實(shí)訓(xùn)室及專業(yè)實(shí)訓(xùn)室實(shí)施教學(xué)的課程教學(xué)模式。虛擬實(shí)訓(xùn)教學(xué)過程中,學(xué)生通過虛擬訓(xùn)練對裝置、設(shè)備、工藝流程及操作產(chǎn)生一定認(rèn)識后再進(jìn)入真實(shí)操作階段,進(jìn)一步強(qiáng)化專業(yè)技能。

由于各學(xué)校整體發(fā)展水平參差不齊,以及學(xué)校自身教學(xué)資源也各不相同,目前部分職業(yè)院校受專業(yè)實(shí)訓(xùn)條件的影響,在實(shí)驗實(shí)訓(xùn)課程課堂教學(xué)過程中有限時間內(nèi)只能滿足一部分學(xué)生操作,而還有另一部分學(xué)生只能聽和看,這些旁觀的同學(xué)的學(xué)習(xí)熱情受到打擊,逐漸喪失學(xué)習(xí)興趣,從而嚴(yán)重影響教學(xué)效果。虛擬仿真技術(shù)是在多媒體技術(shù)、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)等信息科技迅猛發(fā)展的基礎(chǔ)上將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與仿真技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物,它以其高效率、低成本、內(nèi)容豐富和富有有效性、安全性等優(yōu)勢得到越來越多的應(yīng)用和推廣。將虛擬仿真技術(shù)應(yīng)用在實(shí)驗實(shí)訓(xùn)課程教學(xué)中,將虛擬訓(xùn)練與真實(shí)操作相結(jié)合,采用“虛實(shí)結(jié)合”的教學(xué)模式,克服了實(shí)訓(xùn)條件的局限,減少了硬件投入,利用虛擬仿真環(huán)境與實(shí)體互動,提高對事物的感知和認(rèn)識能力,降低了錯誤操作設(shè)備對儀器的損壞和對人身的傷害。

三、虛實(shí)結(jié)合教學(xué)模式在工業(yè)分析與檢驗專業(yè)的具體應(yīng)用

虛實(shí)結(jié)合的教學(xué)模式注重培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)際動手操作能力,以虛擬仿真訓(xùn)練和實(shí)際操作帶動知識的學(xué)習(xí),以知識教學(xué)指導(dǎo)實(shí)際動手操作,我專業(yè)的實(shí)驗實(shí)訓(xùn)教學(xué)過程從認(rèn)知學(xué)習(xí)對象開始,進(jìn)入真實(shí)實(shí)訓(xùn)室,先熟悉儀器設(shè)備基本結(jié)構(gòu),形成感官認(rèn)識,明確學(xué)習(xí)內(nèi)容及實(shí)訓(xùn)項目,然后,根據(jù)實(shí)訓(xùn)項目,進(jìn)入仿真實(shí)訓(xùn)室進(jìn)行仿真實(shí)訓(xùn)學(xué)習(xí)演練,學(xué)生身臨其境的熟悉整個實(shí)訓(xùn)過程,并且反復(fù)練習(xí)不熟悉的實(shí)驗環(huán)。經(jīng)過虛擬實(shí)訓(xùn)練習(xí)后,進(jìn)入真實(shí)實(shí)訓(xùn)室學(xué)習(xí),通過分組或獨(dú)自操作,掌握實(shí)訓(xùn)儀器設(shè)備,完成真實(shí)實(shí)訓(xùn)操作環(huán)節(jié),并出具真實(shí)實(shí)訓(xùn)檢驗報告。教師的“教”是滲透在虛擬實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)步驟操作演示和真實(shí)實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié)中對學(xué)生的操作指導(dǎo),學(xué)生的“學(xué)”和“做”是體現(xiàn)在仿真實(shí)訓(xùn)中的反復(fù)練習(xí)以及真實(shí)實(shí)訓(xùn)對接項目的完成。教師對學(xué)生的考核是由虛擬實(shí)訓(xùn)操作考評系統(tǒng)打分成績和真實(shí)實(shí)訓(xùn)結(jié)果及教師實(shí)操考核成績共同體現(xiàn)。虛擬部分實(shí)現(xiàn)學(xué)生的操作過程考核,真實(shí)實(shí)訓(xùn)實(shí)現(xiàn)學(xué)生崗位技能考核。合理的應(yīng)用信息化虛擬仿真教學(xué)資源,將仿真實(shí)訓(xùn)教學(xué)環(huán)節(jié)、學(xué)生仿真實(shí)訓(xùn)訓(xùn)練環(huán)節(jié)及仿真實(shí)訓(xùn)考核環(huán)節(jié)與真實(shí)實(shí)訓(xùn)教學(xué)、真實(shí)實(shí)訓(xùn)考核相融合,彌補(bǔ)實(shí)訓(xùn)教學(xué)中難以實(shí)現(xiàn)的自主訓(xùn)練、反復(fù)練習(xí)、過程考評,形成一套適合于工業(yè)分析與檢驗專業(yè)培養(yǎng)技能人才、提升人才質(zhì)量的虛實(shí)相結(jié)合的實(shí)訓(xùn)教學(xué)模式。

四、結(jié)語

通過探索和實(shí)踐,我們在工業(yè)分析與檢驗專業(yè)的實(shí)驗實(shí)訓(xùn)教學(xué)中有效的、有機(jī)的將仿真與實(shí)操相結(jié)合,改革了實(shí)驗實(shí)訓(xùn)課程教學(xué)模式、探索并嘗試多種教學(xué)方法、應(yīng)用現(xiàn)代教育技術(shù)對理實(shí)一體化課程教學(xué)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)具有重要意義。

參考文獻(xiàn):

[1]范淇元.基于工學(xué)結(jié)合模式的課程教學(xué)改革探索[J].吉林工程技術(shù)師范學(xué)院院報,2012,(1)

第7篇:虛擬仿真實(shí)訓(xùn)范文

1當(dāng)前計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程教學(xué)中存的問題

1.1構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)實(shí)訓(xùn)室成本高

常規(guī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗室需要配備路由器、交換機(jī)等設(shè)備。所使用的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備一般會選用市場占有率較高的廠商,如思科、華三、銳捷等。路由器、交換機(jī)、防火墻、IDS、IPS、SAN網(wǎng)絡(luò)存儲等這些網(wǎng)絡(luò)設(shè)備廠商由于競爭壓力以及技術(shù)的飛速發(fā)展,網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的更新非???。實(shí)訓(xùn)室需要每隔3-4年更新網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。客觀上造成網(wǎng)絡(luò)實(shí)訓(xùn)室建設(shè)成本過高。

1.2網(wǎng)絡(luò)實(shí)訓(xùn)室利用率不高

一般網(wǎng)絡(luò)實(shí)訓(xùn)室都僅僅是采購幾臺樣機(jī),學(xué)生以分組實(shí)驗的方式進(jìn)行實(shí)踐使用。實(shí)訓(xùn)室并不能保證每個學(xué)生人手一臺設(shè)備,學(xué)生的實(shí)訓(xùn)實(shí)踐效果會打一個大大的折扣,實(shí)際教學(xué)效果不理想。學(xué)生在日常的實(shí)訓(xùn)操作過程中,頻繁對設(shè)備進(jìn)行通電、插拔等操作,也會加速設(shè)備的損耗。設(shè)備一旦損壞,將嚴(yán)重影響教學(xué)。再加上網(wǎng)絡(luò)實(shí)訓(xùn)室只能為計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)專業(yè)所使用,綜合利用率非常低。綜上所述,為了減低網(wǎng)絡(luò)實(shí)訓(xùn)室建設(shè)成本,充分提高實(shí)訓(xùn)室的利用率,提升實(shí)踐教學(xué)的效果,可以考慮引入網(wǎng)絡(luò)模擬器等虛擬仿真技術(shù)構(gòu)建虛擬網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗室,改進(jìn)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗教學(xué)。

2虛擬仿真技術(shù)

2.1虛擬仿真技術(shù)概念

IBM對虛擬化作出了定義,“虛擬化是資源的邏輯表示,可以是各種硬件資源,也可以是各種軟件環(huán)境,如網(wǎng)絡(luò)虛擬化、桌面虛擬化”。仿真技術(shù)主要是應(yīng)用于網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的構(gòu)建,計算機(jī)是仿真技術(shù)主要的工具和載體。綜合運(yùn)用虛擬化和仿真技術(shù),可以稱為虛擬仿真技術(shù),是用計算機(jī)創(chuàng)建一個可視化實(shí)驗操作環(huán)境,通過操作這些虛擬實(shí)驗儀器或設(shè)備,即可進(jìn)行各種實(shí)驗,達(dá)到與真實(shí)實(shí)驗相一致的教學(xué)目的和要求。

2.2虛擬仿真軟件

(1)網(wǎng)絡(luò)仿真軟件比較常用的網(wǎng)絡(luò)仿真軟件有BosonNetSim、PacketTracer、RouterSim等。RouterSim是完全按照CCNA的實(shí)驗設(shè)計的,非常適合學(xué)習(xí)CCNA的實(shí)驗內(nèi)容。最大的不足是RouterSim僅局限于實(shí)驗,不能自定義網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。PacketTracer是Cisco公司設(shè)計的產(chǎn)品,對Cisco公司自身的交換機(jī)、路由器等設(shè)備兼容性最好。BosonNetSim由網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湓O(shè)計器和網(wǎng)絡(luò)仿真模擬組成。BosonNetSim可以模擬交換機(jī)、路由器等設(shè)備,并可自定義網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),可以模擬局域網(wǎng)環(huán)境以及廣域網(wǎng)環(huán)境。BosonNetSim軟件對PC運(yùn)行環(huán)境要求不高,實(shí)驗環(huán)境的配置較為簡單,適合要求不高的實(shí)驗場合。

(2)虛擬主機(jī)及云桌面VMware和VirtualPC是當(dāng)前使用率非常高的兩款虛擬主機(jī)軟件,能在真實(shí)的物理主機(jī)上運(yùn)行多個虛擬主機(jī),并安裝Windows/Linux等多種類型的操作系統(tǒng)?;谠朴嬎慵夹g(shù)的桌面虛擬化,將計算機(jī)終端系統(tǒng)(也稱作桌面)進(jìn)行虛擬化,可以通過任何設(shè)備,在任何地點(diǎn),任何時間通過網(wǎng)絡(luò)訪問桌面系統(tǒng)。

3應(yīng)用虛擬仿真技術(shù)改進(jìn)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗教學(xué)

3.1構(gòu)建虛擬網(wǎng)絡(luò)實(shí)訓(xùn)室

使用普通機(jī)房就可以構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)實(shí)訓(xùn)室,并不需要專門的網(wǎng)絡(luò)實(shí)訓(xùn)室。普通機(jī)房中每臺學(xué)生機(jī)都安裝網(wǎng)絡(luò)仿真軟件(如BosonNetSim)及虛擬化軟件(如VMware)。通過BosonNetSim的模擬能力,能仿真模擬教學(xué)中所用到的常見的網(wǎng)絡(luò)交換設(shè)備,如路由器、防火墻、交換機(jī)等。利用BosonNetSim靈活搭建各種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),并模擬網(wǎng)絡(luò)故障,可進(jìn)行便捷快速部署,節(jié)省人力及硬件環(huán)境,為網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗教學(xué)節(jié)省額外的環(huán)境部署時間。在學(xué)生物理機(jī)上安裝虛擬主機(jī)軟件(如VMware),虛擬多個主機(jī)并安裝所需的操作系統(tǒng)。這樣可以大大節(jié)省物理主機(jī)的數(shù)量,而且可以快速激活實(shí)訓(xùn)所需的操作系統(tǒng),進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗,提高網(wǎng)絡(luò)實(shí)踐的效果。

3.2設(shè)計實(shí)訓(xùn)任務(wù),開展實(shí)訓(xùn)教學(xué)

教師可以設(shè)置眾多工作任務(wù),每個工作任務(wù)都是基于實(shí)際問題而設(shè)立,把學(xué)生置身于真實(shí)場景中,學(xué)生需要獨(dú)立解決工作任務(wù)。在任務(wù)教學(xué)中,學(xué)生需要了解真實(shí)場景的需求,在網(wǎng)絡(luò)仿真軟件中繪制相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)拓補(bǔ)結(jié)構(gòu)圖,部署相應(yīng)的防火墻、路由器、交換機(jī)、主機(jī)等網(wǎng)絡(luò)設(shè)備,配置各網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的IP、鏈路、路由、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議等,搭建模擬實(shí)驗環(huán)境。通過對網(wǎng)絡(luò)的反復(fù)配置、試驗和分析,學(xué)生在實(shí)踐中掌握網(wǎng)絡(luò)技術(shù),鞏固知識和提高水平。學(xué)生每完成一個任務(wù),教師可以引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)入下一個遞進(jìn)的任務(wù),實(shí)施分層教學(xué),充分調(diào)動各個層次學(xué)生的積極性。同時,教師可根據(jù)學(xué)生的基礎(chǔ),利用BosonNetSim或RouterSim開展CCNA、CCNP認(rèn)證考試訓(xùn)練。這些試驗包內(nèi)置了進(jìn)行CCNA、CCNP所需的進(jìn)階實(shí)驗,教師通過軟件的實(shí)驗導(dǎo)航器可以有計劃、循序漸進(jìn)地進(jìn)行實(shí)驗練習(xí),為學(xué)生將來進(jìn)行思科認(rèn)證考試提供一個平臺。作為一個網(wǎng)絡(luò)管理員,要使網(wǎng)絡(luò)保持平穩(wěn)運(yùn)行,還必須及時排除故障,這需要非常豐富的經(jīng)驗。這就要求日常教學(xué)中,學(xué)生不能僅僅照著葫蘆畫瓢,還應(yīng)能排除網(wǎng)絡(luò)故障。教師在模擬器的幫助下,可以設(shè)置一些網(wǎng)絡(luò)故障點(diǎn)并以記錄配置形式保存后打包發(fā)給學(xué)生,讓學(xué)生分析,邊做邊學(xué),積累排除故障的經(jīng)驗。

3.3應(yīng)用虛擬桌面實(shí)現(xiàn)隨時隨地進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)實(shí)訓(xùn)

當(dāng)前越來越多的高校建設(shè)新一代、基于云計算技術(shù)的虛擬機(jī)房。在虛擬機(jī)房中,學(xué)生機(jī)不再是物理機(jī),而僅僅是一個終端。各個終端通過網(wǎng)絡(luò)連接至中心主機(jī),對應(yīng)中心主機(jī)內(nèi)的各個主機(jī)實(shí)例。學(xué)生可在普通PC端,甚至移動端,安裝客戶端,實(shí)現(xiàn)連接至中心主機(jī)的虛擬桌面,可以像操作本地物理機(jī)一樣操作云端主機(jī)。云端主機(jī)裝有網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗所需的所有仿真軟件及環(huán)境,可實(shí)現(xiàn)在任何時間、任何地點(diǎn)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗操作,打破傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗室的時空和人力限制,更好地提升實(shí)訓(xùn)教學(xué)效果。

4結(jié)束語

第8篇:虛擬仿真實(shí)訓(xùn)范文

關(guān)鍵詞:水污染治理技術(shù);仿真實(shí)訓(xùn)教學(xué)

中圖分類號:G712 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 文章編號:1672-5727(2012)12-0175-02

高等職業(yè)教育培養(yǎng)目標(biāo)是:以服務(wù)為宗旨,以就業(yè)為導(dǎo)向,培養(yǎng)具有一定理論知識和較強(qiáng)實(shí)踐能力,面向基層、面向生產(chǎn)、面向服務(wù)和管理第一線職業(yè)崗位的實(shí)用型、技能型專門人才。因此,實(shí)踐環(huán)節(jié)在高職教學(xué)中占有非常重要的地位。目前,實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)以校內(nèi)實(shí)訓(xùn)和企業(yè)實(shí)習(xí)為主。筆者擔(dān)任環(huán)境監(jiān)測與治理技術(shù)專業(yè)《水污染治理技術(shù)》任課教師多年,發(fā)現(xiàn)單開展兩種實(shí)踐教學(xué)存在一定的問題。教育部《關(guān)于全面提高高等職業(yè)教育教學(xué)質(zhì)量的若干意見》提出:要充分利用現(xiàn)代信息技術(shù),開發(fā)虛擬工廠、虛擬車間、虛擬工藝、虛擬實(shí)驗。筆者利用現(xiàn)代信息技術(shù),對《水污染治理技術(shù)》實(shí)踐教學(xué)部分內(nèi)容開展了仿真實(shí)訓(xùn),收到了較好的教學(xué)效果。

《水污染治理技術(shù)》課程實(shí)踐教學(xué)存在的問題

目前,大多數(shù)高職院校環(huán)境監(jiān)測與治理技術(shù)專業(yè)的《水污染治理技術(shù)》課的實(shí)踐教學(xué)都是通過校內(nèi)實(shí)訓(xùn)和校外實(shí)訓(xùn)完成的。校內(nèi)實(shí)訓(xùn)內(nèi)容主要為課本中所列的實(shí)訓(xùn)項目,如沉淀實(shí)驗、氣浮實(shí)驗等。校內(nèi)實(shí)訓(xùn)使學(xué)生增加了對知識的理解,提高了實(shí)踐技能,對學(xué)生理解和掌握這門課的內(nèi)容和相關(guān)技能起到了非常重要的作用,但部分實(shí)訓(xùn)內(nèi)容相對陳舊,落后于現(xiàn)代水處理實(shí)際。而校外實(shí)訓(xùn)往往就是參觀污水處理廠或一些工業(yè)企業(yè)的污水處理設(shè)施。當(dāng)然,學(xué)生通過參觀學(xué)習(xí),可以加深對污水處理設(shè)施的直觀印象,但對于污水處理工藝和設(shè)備、運(yùn)行參數(shù)、處理效果等,無法通過參觀來掌握。而學(xué)校自己建設(shè)污水處理工藝設(shè)施也很不現(xiàn)實(shí):第一,投資太大,一般職業(yè)院校難以承擔(dān)基建和運(yùn)行費(fèi)用;第二,占地面積很大,職業(yè)院校很難配套相應(yīng)場地;第三,在實(shí)踐教學(xué)過程中,污水大多有臭味,導(dǎo)致部分學(xué)生對實(shí)踐教學(xué)興趣不高。

職業(yè)教育的重要特點(diǎn)是強(qiáng)調(diào)實(shí)踐教學(xué),培養(yǎng)學(xué)生獲得實(shí)踐應(yīng)用能力。但實(shí)踐教學(xué)受到資金、場地、專業(yè)因素等限制,難以順利開展和真正達(dá)到實(shí)踐教學(xué)要求。針對上述問題,不妨在實(shí)踐教學(xué)中利用現(xiàn)代信息技術(shù),對部分實(shí)踐內(nèi)容進(jìn)行仿真實(shí)訓(xùn)教學(xué)。

仿真教學(xué)內(nèi)容

仿真實(shí)訓(xùn)是一種虛擬實(shí)訓(xùn),即借助現(xiàn)代信息技術(shù)手段,將必要的專業(yè)實(shí)訓(xùn)內(nèi)容與實(shí)訓(xùn)過程數(shù)字化,實(shí)現(xiàn)有關(guān)工作原理的直觀性、透明性并對其進(jìn)行虛擬、仿真。我院環(huán)境監(jiān)測與治理技術(shù)仿真實(shí)訓(xùn)室已經(jīng)建成,購買了東方仿真軟件技術(shù)有限公司的水污染控制模擬軟件,包括了大量的水處理實(shí)驗及工藝處理仿真訓(xùn)練項目。筆者先對污水處理廠和環(huán)保公司污水處理設(shè)計調(diào)試部門進(jìn)行調(diào)研,了解水污染治理崗位所需實(shí)踐技能等信息,根據(jù)調(diào)研信息,咨詢相關(guān)專家,對仿真教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行了優(yōu)化。因就業(yè)崗位中處理生活污水的技術(shù)崗位較多,重點(diǎn)對城市污水處理工藝進(jìn)行仿真實(shí)訓(xùn)。仿真教學(xué)內(nèi)容如表1所示。

針對崗位需求設(shè)計仿真實(shí)訓(xùn)內(nèi)容的同時,制定了相應(yīng)的課程標(biāo)準(zhǔn)。在仿真實(shí)訓(xùn)室利用模擬軟件對上述實(shí)訓(xùn)內(nèi)容進(jìn)行仿真實(shí)踐教學(xué),主要模擬仿真實(shí)訓(xùn)內(nèi)容中出現(xiàn)的問題,并進(jìn)行仿真解決。如仿真實(shí)訓(xùn)教學(xué)中曝氣池MLSS過高問題,MLSS過高主要由于回流污泥量過大引起曝氣池中微生物量過高,因此需要減少污泥回流量,在模擬內(nèi)容中,要找到污泥控制的閥門,關(guān)小回流污泥閥門,增大剩余污泥排放閥門,并根據(jù)MLSS過高的程度,找到合適的閥門控制范圍。

仿真實(shí)訓(xùn)具有的優(yōu)勢

在《水污染治理技術(shù)》課程實(shí)踐教學(xué)中,筆者發(fā)現(xiàn),開展仿真教學(xué)有不少優(yōu)勢:(1)使用靈活,便于學(xué)生自主學(xué)習(xí)。仿真軟件安裝在電腦上可以很方便地應(yīng)用,非常靈活,學(xué)生可以利用課余時間根據(jù)自身情況自主安排實(shí)訓(xùn),克服了一般實(shí)踐教學(xué)的場地、時間限制等缺陷。(2)仿真實(shí)訓(xùn)只要建設(shè)一個仿真實(shí)訓(xùn)室,購買相關(guān)仿真軟件,并進(jìn)行相關(guān)的培訓(xùn),無需價格昂貴的高精密儀器、高要求的實(shí)驗室設(shè)備、高花費(fèi)的實(shí)驗耗材,就可以開展豐富的實(shí)訓(xùn)項目,以滿足新形勢下實(shí)踐教學(xué)的需求。(3)便于解決一些實(shí)訓(xùn)難點(diǎn)問題。一些工作難點(diǎn)是常規(guī)操作實(shí)訓(xùn)難以再現(xiàn)的,如水污染治理技術(shù)中的問題及其處理。問題的再現(xiàn)與處理對實(shí)訓(xùn)而言非常必要,但依靠操作實(shí)訓(xùn)實(shí)現(xiàn)困難很大。水污染治理技術(shù)操作實(shí)訓(xùn)在污水處理廠時間較短,不可能經(jīng)歷全部水處理問題的發(fā)現(xiàn)和解決。而計算機(jī)仿真實(shí)訓(xùn)是很好的手段,可以無數(shù)次地實(shí)現(xiàn)問題的再現(xiàn)與模擬處理。(4)實(shí)訓(xùn)實(shí)驗易耗品的大量消耗會帶來環(huán)境污染問題,而仿真實(shí)訓(xùn)可避免這些問題。(5)虛擬現(xiàn)實(shí)的沉浸性和交互性,使學(xué)生在仿真實(shí)訓(xùn)中能像玩游戲一樣全身心地投入到學(xué)習(xí)環(huán)境中,非常有利于學(xué)生的技能提高。同時,在虛擬現(xiàn)實(shí)的仿真實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)中學(xué)生獲得與真實(shí)環(huán)境一樣的體會,甚至可以使他們比在真實(shí)環(huán)境中更加投入,既保證實(shí)訓(xùn)效果,又能極大地提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。

仿真實(shí)訓(xùn)中出現(xiàn)的問題及優(yōu)化

《水污染治理技術(shù)》部分實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容開展仿真教學(xué),在展現(xiàn)優(yōu)勢的同時,也出現(xiàn)了不少問題,主要表現(xiàn)為兩個方面:一是仿真軟件存在設(shè)計不合理的地方,比如,部分學(xué)生計算機(jī)應(yīng)用水平較高,在模擬實(shí)訓(xùn)時,把全部操作按鈕操作一遍,軟件最終顯示操作正確。這與開展仿真教學(xué)提高實(shí)踐技能的初衷相違背。二是仿真教學(xué)考核方式需要改進(jìn)。仿真軟件一般有顯示分?jǐn)?shù)的功能,但往往難以真實(shí)反映出學(xué)生的實(shí)際操作水平。

針對以上問題,對仿真教學(xué)方式進(jìn)行優(yōu)化,主要是改進(jìn)了實(shí)踐方式和考核方式。以往仿真教學(xué)形式就是用電腦軟件模擬操作,軟件顯示分?jǐn)?shù)為學(xué)生考核成績,存在著很大弊端。為此,優(yōu)化為以電腦軟件模擬操作和實(shí)踐報告相結(jié)合的方式。增加的實(shí)踐報告內(nèi)容主要為水處理問題出現(xiàn)的原因、處理操作的依據(jù)等,可以較為全面地衡量學(xué)生對實(shí)踐技能的掌握程度。以水處理技術(shù)仿真教學(xué)中污泥膨脹問題為例,模擬操作是打開藥劑罐向回流污泥中添加氯氣和增大剩余污泥排放閥門,實(shí)踐報告中應(yīng)寫明由于曝氣池中絲狀菌增多才引起污泥膨脹,向回流污泥中添加氯氣可以達(dá)到破壞絲狀菌的效果,而增大剩余污泥排放閥門,可以增大剩余污泥排放,加快曝氣池中活性污泥的更新,這些都是操作的依據(jù)。學(xué)生懂得原因和依據(jù),再加上模擬操作,可以達(dá)到很好的實(shí)踐教學(xué)效果??己朔绞揭餐瑫r優(yōu)化為以軟件顯示分?jǐn)?shù)和實(shí)踐報告評分相結(jié)合,改變了以往單一的考核模式,強(qiáng)調(diào)過程和效果考核。

通過以上優(yōu)化,教學(xué)效果明顯提高。模擬軟件仍存在一定的優(yōu)化空間,在日后的教學(xué)中需要進(jìn)一步改進(jìn)。一是現(xiàn)款模擬軟件畫面較為簡單,多為平面形式,需要軟件開發(fā)公司進(jìn)一步完善畫面,多采用污水處理廠實(shí)物圖片,最好是三維顯示,這樣更加直觀,給學(xué)生的印象更深刻。二是目前模擬軟件以活性污泥法工藝為主,現(xiàn)在水治理技術(shù)中,工藝方法較多,應(yīng)開發(fā)多種常用污水處理工藝,使仿真實(shí)訓(xùn)更貼近水處理技術(shù)發(fā)展和應(yīng)用實(shí)際。三是軟件設(shè)計存在不合理之處,需要優(yōu)化,避免學(xué)生沒掌握實(shí)踐技能,軟件卻顯示高分的漏洞。軟件公司可以考慮,組織富有教學(xué)和專業(yè)實(shí)踐經(jīng)驗的人員參與開發(fā)仿真軟件,提供給教學(xué)第一線的廣大教師使用。

實(shí)踐教學(xué)是高職教學(xué)中極其重要的一環(huán),部分實(shí)踐教學(xué)采用仿真的形式能夠更好地提高教學(xué)效果,在教學(xué)過程中強(qiáng)調(diào)把模擬操作和實(shí)踐報告有機(jī)結(jié)合,可克服純粹模擬仿真存在的缺陷,有利于全面提高學(xué)生的實(shí)踐技能。仿真教學(xué)在職業(yè)教育中的作用是不可忽略的,如何讓仿真教學(xué)更好地提高學(xué)生的實(shí)踐技能,還需要積極探索。除了在仿真軟件上優(yōu)化外,職業(yè)教育工作者更應(yīng)去摸索新的教學(xué)方法,使其與目前水治理技術(shù)崗位的需要相吻合。

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第9篇:虛擬仿真實(shí)訓(xùn)范文

關(guān)鍵詞:校企合作 虛擬仿真 交互操作 職教特色

一、概述

在基于工作過程系統(tǒng)化的課程開發(fā)理念的指引下,為了服務(wù)《汽車電氣與檢測系統(tǒng)》和《汽車舒適娛樂與安全系統(tǒng)檢修》課程的具體教學(xué)需求,強(qiáng)化對學(xué)生技能的培養(yǎng),長春職業(yè)技術(shù)學(xué)院汽車分院與上海景格汽車科技有限公司合作開發(fā)了《奧迪電氣故障診斷虛擬實(shí)訓(xùn)軟件》,這是在示范校建設(shè)過程中所取得的一項成果。

該軟件通過真實(shí)維修過程的在線,突出了實(shí)踐技能的培養(yǎng),體現(xiàn)職教特色;軟件中強(qiáng)調(diào)訓(xùn)練步驟,強(qiáng)化形成性練習(xí)與養(yǎng)成性習(xí)慣,培養(yǎng)維修思路,讓學(xué)生清晰的掌握故障診斷全過程的技術(shù)要領(lǐng)。不在車間,勝似車間。使虛擬仿真技術(shù)實(shí)現(xiàn)由簡單的計算機(jī)操作對汽車各部件進(jìn)行裝配、原理分析、儀器儀表使用、檢測和維修。

世界領(lǐng)先的計算機(jī)仿真技術(shù)、令人耳目一新的3D虛擬汽車維修場景、實(shí)時在線的檢測技術(shù)、靈活多樣的教學(xué)方法、模擬儀器的展示和豐富的維修資料,真實(shí)再現(xiàn)了奧迪A6汽車照明系統(tǒng)、電源系統(tǒng)、防盜系統(tǒng)、中控門鎖、組合儀表、雨刮系統(tǒng)、起動系統(tǒng)、自動空調(diào)系統(tǒng)等8個系統(tǒng)共計45個典型工作任務(wù)的維修工作,有效利用各種教學(xué)資源和教學(xué)情境,創(chuàng)設(shè)教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)過程的真實(shí)性、實(shí)用性,以提高教學(xué)效果,為汽車專業(yè)課程提供了仿真實(shí)踐平臺,滿足汽車維修專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)的需要。

二、虛擬仿真實(shí)訓(xùn)必要性

1.節(jié)約辦學(xué)成本投入――普通教育的2.6倍;實(shí)物實(shí)訓(xùn)基地。

2.解決教育資源短缺――招生-投入;生均圖書、儀器設(shè)備。

3.支撐人才培養(yǎng)模式――工學(xué)結(jié)合、校企合作、頂崗實(shí)習(xí)。

4.補(bǔ)正現(xiàn)實(shí)教學(xué)不足――理論講述-實(shí)習(xí)崗位不足-動態(tài)更新。

5.突破教學(xué)難點(diǎn)重點(diǎn)――微觀-宏觀-隱藏-工藝流程-運(yùn)行過程。

6.提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣――職校生特點(diǎn):互動-形象-生動-直觀。

7.推動優(yōu)質(zhì)資源共享――遠(yuǎn)程傳輸-數(shù)字化傳播-跨時空使用。

8.促進(jìn)國家教育公平――社會公共服務(wù)資源均等化。

三、虛擬仿真技術(shù)在教學(xué)中的使用價值

1.職教特色。所有的項目設(shè)計以奧迪A6汽車為載體和職業(yè)需求為本,突出實(shí)踐技能,體現(xiàn)職教特色。采用先進(jìn)的計算機(jī)圖形(CG)技術(shù)、虛擬技術(shù)、顯示技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)并行處理等技術(shù)和模擬汽車故障診斷操作過程。實(shí)訓(xùn)車型采用奧迪A6(2000款),實(shí)訓(xùn)內(nèi)容涵蓋汽車電氣系統(tǒng)具備故障診斷實(shí)訓(xùn)示范和實(shí)訓(xùn)練習(xí)功能。故障診斷實(shí)訓(xùn)示范通過選擇指定的故障點(diǎn)進(jìn)行實(shí)訓(xùn);故障診斷實(shí)訓(xùn)練習(xí)通過選擇故障癥狀并隨機(jī)產(chǎn)生故障點(diǎn)進(jìn)行實(shí)訓(xùn)。

2.技能培養(yǎng)。虛擬實(shí)訓(xùn)是對工作過程的實(shí)際再現(xiàn)具有完整準(zhǔn)確的技術(shù)把握,激發(fā)了學(xué)生探究問題的潛能。強(qiáng)化形成性練習(xí),強(qiáng)調(diào)訓(xùn)練步驟與養(yǎng)成性習(xí)慣,培養(yǎng)職業(yè)技能。

3.交互操作。所有的項目均突出同學(xué)們親身參與,使理論與實(shí)踐相結(jié)合,運(yùn)用計算機(jī)仿真軟件理解汽車維修技術(shù)的能力。

4.直觀再現(xiàn)。結(jié)構(gòu)仿真與原理演示是對工作場景的仿真再現(xiàn),因而具有身臨其境的真實(shí)感受,提高真實(shí)性與學(xué)習(xí)效果。

四、知識產(chǎn)權(quán)

校企雙方共同開發(fā)教學(xué)資源,共同享有知識產(chǎn)權(quán)。

五、提高老師的教學(xué)能力及教學(xué)水平

1.以現(xiàn)場實(shí)際為依托,虛擬再現(xiàn)了現(xiàn)場操作過程,提高了教師對當(dāng)前現(xiàn)場變化的認(rèn)知速度;突出了學(xué)生崗位操作核心技能。

2.展示了新廠房、新設(shè)備、新工藝、新儀表、新材料等當(dāng)前發(fā)生的新鮮事,開闊了廣大專業(yè)教師的眼界與視野,更新了教學(xué)內(nèi)容。

3.將帶動職業(yè)教育實(shí)訓(xùn)教學(xué)的改革,為教師主動推出最新實(shí)訓(xùn)教學(xué)改革方案。

4.將極大縮小學(xué)校對學(xué)生技能培養(yǎng)規(guī)格與企業(yè)對任職人員技能標(biāo)準(zhǔn)之間偏差。

5.將推動職業(yè)院校教師積極參加校企合作開發(fā)教學(xué)資源建設(shè)。

六、開發(fā)軟件步驟及進(jìn)展情況

1.進(jìn)行了奧迪A6汽車仿真軟件的需求分析,進(jìn)行實(shí)車拆裝工作。

2.汽車零部件的仿真建模。

3.汽車故障點(diǎn)的分析與情境設(shè)置。

4.汽車故障點(diǎn)的設(shè)計與分析。

5.仿真腳本語言的編寫。

6.?dāng)z像工作與配音語言編寫工作。

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