虛擬仿真實訓范文精選

[摘要]新時代，社會迫切需要復合型、創新型和應用型經濟學人才。為了滿足社會對經濟學人才的需求，本研究基于QFD理論分析經濟學綜合虛擬仿真實訓課程的教學設計，通過課程教學需求分析，進而得出了課程教學過程設計的轉換，以及課程教學過程設計到就業指導的轉換，最后對課程教學設計提出了改進措施。本研究將為經濟學專業的實踐教學提供有益的指導，并為經濟學專業的學生就業和創業起到積極的推動作用。

[關鍵詞]質量功能展開；教學設計；虛擬仿真實訓；經濟學

隨著科學技術的發展，經濟學綜合虛擬仿真實訓教學能夠利用各種新技術更富多樣的表現形式使實訓課程有組織、有次序、有意義、有內涵的進行。能夠有效解決某些學校因實訓時間、空間、設備和資金不足[1]等原因造成的學生無法將理論運用到實踐的問題。同時，經濟學虛擬仿真實訓不但具有完備的教學功能，同時還具有低成本、高效率和安全性等特點[2]，還滿足了社會對復合型、創新型和應用型經濟學人才的需求。QFD（QualityFunctionDevelopment）中文稱質量功能展開，不斷滿足顧客需求是QFD理論的核心同時也是QFD發揮有效作用的無限動力[3]，QFD理論讓管理者真正地認識到顧客的真實需求，指導管理者積極采取行動以滿足顧客需求從而達到更好的生產經營效果。在這個過程中明顯地減少了產品從規劃階段到生產階段再到消費階段的盲目性，這極大地減少了成本和資源浪費，大大提高了生產效率和產品質量，有利于提升企業的競爭力。QFD最開始適用于制造業，隨著社會的發展QFD理論近年來也開始運用到教育領域，并且QFD技術在計算機技術、信息工程技術、人工智能和大數據[4]等現代科技的支持下其發展會更加寬廣全面，也會逐漸受到各個領域的重視。建設一流的本科專業、一流的課程體系和出色的課程內容都離不開實踐教學，運用QFD理論對經濟學綜合虛擬仿真實踐教學體系進行研究，對高校經濟學專業的培養計劃修訂提供了理論基礎[5]。用QFD模型對經濟學綜合虛擬仿真實訓課程的教學設計環節進行改進，可以改善經濟學專業課程的授課效果，培養出更能適應社會發展的高素質復合型、創新型和應用型人才，從而滿足社會和企業的需求。

1.基于QFD理論的經濟學虛擬仿真實訓課程教學過程設計

1.1課程教學需求調查與分析

Wisconsin-Madison大學的機械工程系的老師較早運用QFD方法從顧客需求出發，把教師當成內部顧客，將企業和學生作為外部顧客，設計本科生的課程。因此，應用QFD設計經濟學綜合虛擬仿真實訓課程，可以使之反映顧客的聲音。用QFD方法調查內部顧客和外部顧客的需求，也就是調查具有經濟學人才需求的企業的想法和參考經濟學專業的教師以及有就業需求的學生們的建議，在這個過程中還需要參考各高校對經濟學專業學生的素質要求和培養計劃以及經濟學虛擬仿真實驗課程安排以此來獲取課程需求信息[6]。對獲取的課程需求信息進行處理后，將經濟學綜合虛擬仿真實訓課程的教學需求分解為一級需求、二級需求和三級需求三個水平[7]。采用專家打分法，通過企業和任課教師的打分可以將教學需求的重要度分為1、3、5、7、9五個等級，1表示最低等級，9表示最高等級[8]。從表1可以看出，學習能力、創新能力、運用專業知識能力、提出分析解決問題的能力為課程教學需求的重點，它們的相對重要度分別為8.42%、8.42%、8.42%、7.37%。

山東電力高等專科學校以教育資源數字化虛擬仿真共享為建設目標，推進電力工程專業全領域、全流程、全業務的虛擬仿真系統覆蓋，實現業務、教育、產業的深度融合，切實提升共同體核心業務價值創造能力，提高共同體運營效率，夯實共同體可持續發展能力，全力支撐學校電力工程專業建設。截至2021年，山東電力高等專科學校變電運維、電網調度運行、配電自動化相關專業課程基本建成“前臺靈活、中臺強大、后臺穩定”的虛擬仿真運行平臺，基本實現全流程、全業務的虛擬仿真覆蓋，虛擬仿真教育模式不斷創新，使共同體合作數字化能力顯著提升。

一、建設條件與基礎

建立“校校聯合、資源共享”的教學實踐共同體運行機制。2020年1月，以“校校聯合、資源共享”為指導，成立了以山東電力高等專科學校為牽頭單位、各成員單位共同參與的教學實踐共同體。共同體立足電氣工程相關專業人才培養，以一線崗位實際工作的需求和意見為導向，制定實施聯合培養協議，建立了基于崗位典型工作任務的教學資源開發機制，聯合制定實施校校聯合管理辦法和資源共享管理辦法，共同開展學生培養管理，共同承擔教學成本和管理職責，建立了教學實踐共同體穩定運行機制。培養“共建共享、遠程指導”教學實踐共同體師資隊伍。教學實踐共同體以“共建共享、遠程指導”為指導，制定推進各成員單位在師資隊伍方面的共建共享，共同開展遠程學習指導工作，促進教師在成員單位之間交流任教、共享資源，共同指導學生開展仿真實訓，共建共享一支結構合理、數量充足、素質過硬、專兼結合的教學實踐共同體師資隊伍。建設“虛擬仿真、貼近現場”的技能訓練平臺。教學實踐共同體以“虛擬仿真、貼近現場”為指導，按照“服務現場實際、再現工藝流程、錘煉操作技能”的原則共同設計技能訓練平臺，先后建設了變電運維、電網調控、配電自動化等現場型、混合仿真型、純軟仿型實訓室30余個，以真實的現場設備、實際的操作系統搭建了各專業崗位的工作實境。按照崗位工作規范和培養電力一線工人標準，聯合開發技能實訓作業指導書，嚴格依據現場工作步驟，標準化開展安全風險交底、工作準備、流程操作及現場恢復等工序，通過反復練習真實任務，不斷強化學生規矩意識和規范化操作習慣。形成“對接生產、任務驅動”的仿真實訓教學資源庫。教學實踐共同體按照現場實際生產流程，重新開發學生培養所需的教學資源。首先依據崗位工作標準提煉核心知識點和關鍵技能項，重構課程標準的知識目標和能力目標，通過設置若干工作情境予以支撐；其次按照新編課標開發行動式教材，整合大量企業現場操作任務和案例，在各情境設計若干學習任務，以實際的操作任務為載體，將必備的知識融入現場標準化的操作流程，并據此編制整體教學設計、單元教學設計。電氣工程山東電力高等專科學校以教育資源數字化虛擬仿真共享為建設目標，推進電力工程專業全領相關專業已開發情境任務式課程標準40余門、行動式教材20余本，同時編制基于崗位標準的實訓作業指導書40多部，網絡課件100余個，建立了突出崗位特點、對接生產過程的教學資源庫。

二、建設方案

通過虛擬仿真技術的應用，帶動學校整體的數字化轉型，系統整體規劃，統籌分步實施。通過虛擬仿真技術應用，推動電氣工程相關專業教育教學模式、業態和方式的“三個轉變”，打造線上線下相融合的教學新業態、新模式。具體包括如下四方面內容：一是加強數字基礎設施建設，推動虛擬仿真技術進一步深化落地。擴容網絡鏈路帶寬，實現萬兆進樓宇、千兆到桌面。加強5G關鍵技術研究和網絡建設，深化5G在培訓教學、學生管理等核心業務領域的試點應用。建設物聯管理平臺，實現全部智能業務終端統一接入和管控，打造全面感知、高效處理、應用靈活的智慧物聯體系。二是集成各專業虛擬仿真系統，建成公用仿真中心，打造虛擬仿真實訓云平臺。建設基于云端技術的電網運行虛擬仿真培訓支撐平臺，為各仿真應用提供網絡化協同仿真運行環境，為遠程網絡化仿真培訓學習提供技術支撐；部署電網運行人員學習自適應培訓子系統，采用統一規范XAPI的學習行為采集技術，實現仿真學習行為數據的采集、存儲與分析；構建電網運行專業自適應培訓系統模型，研發自適應學習引擎，針對用戶知識掌握情況和培訓目標進行個性化精準化培訓內容推薦，幫助用戶快速提升專業技能；部署仿真培訓智能引導和自動評價子系統，綜合考慮操作仿真行為及電網運行狀況指標，實現對網絡化仿真學習行為的智能引導和自動量化評價；研發進階化虛擬仿真學習功能，在仿真系統中增加闖關、多人對抗積分排行、道具、等級提升等元素，提高仿真系統學習趣味性。部署電氣工程相關專業的線上虛擬仿真系統，實現傳統實訓資源的數字化、線上化轉型。三是推動電氣工程相關專業教育教學的數字化建設。落實學校“雙高”建設方案，圍繞“一體雙育四化”職業教育新模式，主動適應“互聯網+職業教育”發展需求。運用培訓教學云服務平臺及外網公用數字化平臺，部署虛擬仿真云系統，探索應用線上教學、遠程輔導等教學新方式。推進線上教學方式常態化，實現核心課程線上直播授課、在線測驗。全面實施線上線下相結合，推進課堂授課與線上課前自學、在線學習，在線測試、課余輔導等靈活結合。四是強化基于虛擬化技術的培訓教學數字資源建設。以職業能力為核心，加快涵蓋課程、微課、課件、案例、試題庫等教學資源的轉化和建設。制定建模標準，構建電力設備模型標準庫、電力行業標準運營框架，試點建設涵蓋設計施工、運行檢修、供電服務、品牌傳媒的分布式虛擬仿真實訓系統。深化系統集成和開發，推動虛擬仿真培訓與生產環境密切結合，營造“時時能學、處處可練”的實訓環境。

三、預期成效和考核指標

摘　要：為了適應工業機器人技能應用型人才的培養，針對當前高職院校實訓室建設中存在實訓場地和實訓設備不足的問題，提出了工業機器人應用虛擬仿真實驗開發的解決思路。根據工業機器人應用教學內容，開發了典型應用、行業應用和系統集成3個虛擬仿真實驗模塊，并將3個模塊集成到工業機器人虛擬車間中，構建了虛擬仿真實驗平臺，學習者可根據自身需求選擇相應模塊進行學習。該虛擬仿真系統有效解決了實訓設備不足的問題，通過虛擬實訓，學習者較好地掌握了技能。

關鍵詞：工業機器人；虛擬仿真；實訓教學

0　引言

隨著工業機器人的廣泛使用，工業機器人技術已經成為最受關注的高技術之一［1］。推進工業機器人的應用和發展，對提高產品質量和勞動生產率，帶動相關學科發展和技術創新，促進產業結構調整、發展方式轉變和工業轉型升級具有重要意義［2］。近年來，國內高職院校紛紛設立工業機器人技術專業，2018年開設工業機器人技術專業的高職學校超過400家，但是由于工業機器人實訓系統昂貴，實訓設備維護成本高［3－4］，造成部分院校的實訓條件還滿足不了相關技術技能人才培養的需求。受到實訓場地和設備數量的制約，實訓只能分批次進行，限制了學生實際動手操作的機會，利用虛擬仿真進行模擬實訓成為解決實訓條件不足的可行方案。由此，各職業院校一方面在積極開發適用于專業人才培養的實訓設備［5－9］，同時也加強了對仿真虛擬實訓能力的建設。遼寧裝備制造職業技術學院的呂明珠［10］設計了基于Robotmaster的虛擬仿真實驗平臺，開發了多種典型實驗項目以整合零散的實驗內容。廣東松山職業技術學院的魏志麗［11］建立了基于ABB工業機器人的虛擬實驗實訓室，從硬件、軟件、項目開發和應用效果等方面對虛擬實訓室進行了闡述。無錫商業職業技術學院的李海波等人［12］構建了基于PLC和HMI的機械手碼垛仿真系統。本研究在上海市高等職業教育創新發展行動計劃（2015－2018年）工業機器人骨干專業建設項目研究基礎上，提出了工業機器人應用虛擬仿真實驗開發的思路。根據工業機器人應用教學內容，開發了典型應用、行業應用和系統集成3個虛擬仿真實驗模塊，并將3個模塊集成到工業機器人虛擬車間中，構成虛擬仿真實驗平臺，學習者可根據自身需求選擇相應模塊進行學習。

1　工業機器人應用虛擬仿真實驗開發思路

工業機器人應用虛擬仿真平臺開發的目的是為了讓學生了解和學習工業機器人的各類應用及集成技術，通過平臺可以完成一個個完整的機器人應用項目，達到工程實踐能力和工程素養培養的目的。工業機器人應用虛擬仿真平臺的開發遵循以下原則。

［摘要］中藥學虛擬仿真系統是將中藥學專業知識，特別是實踐教學內容，設計到計算機軟件當中的新型中藥學實驗實踐教學體系。中藥商品學實驗實訓是中藥商品學課程的實訓教學內容。主要探討中藥虛擬仿真系統在中藥商品學實驗實訓課程中的應用情況，以便為中藥學專業教學工作提供參考。

［關鍵詞］虛擬仿真系統；中藥商品學；實訓教學

中藥商品學是中藥學類專業課程之一。是研究中藥商品（包括藥材商品、飲片商品、中成藥商品）的外觀特征和藥用價值的專業性課程。該課程的主要研究內容：真偽鑒別、采收加工、藥品流通、質量管理。其中實驗教學也是中藥商品學的重要構成部分，是中藥學專業學生掌握中藥商品質量的重要途徑[1]。但是，部分實驗項目因成本過高，特別是需要見識大量不同規格等級的藥材商品，往往無法讓該專業學生進行實訓。虛擬仿真平臺是以已有的電腦軟件為載體的一種現代教學體系。這種教學體系是由美國NI（NationalInstruments）公司于1986年第一次提出的[2]。該系統是指在計算機平臺上創立一個模擬的仿真實驗環境，將已有的實驗材料、儀器、條件或其他實驗設備設計到該系統中，利用軟件及自身操作環境替代各種現實的實驗操作，特別是各項實驗中的具體實施步驟及條件，從而模擬各種實驗項目。2014年，教育部下發了《關于開展國家級虛擬仿真實驗教學中心建設工作的通知》（高教司函［2013］94號），號召鼓勵國內高等學校，特別是醫藥類高等院校建立虛擬仿真實驗平臺[3]。將中藥虛擬仿真系統運用在中藥商品學實驗實訓教學中，可以彌補大量中藥商品學實驗實訓內容，增加學生學習該課程的趣味性和主動性，提高學習該課程的學習效率。為了進一步探討中藥虛擬仿真系統在中藥商品學實驗實訓教學中的應用效果，本文從中藥商品性實驗實訓課程的現狀、中藥虛擬仿真系統在該實驗實訓課程的應用及期末的實驗實訓考核三個方面分析了中藥虛擬仿真系統在該課程實驗實訓教學中的應用情況。

一、中藥商品學實驗實訓課程的現狀

中藥商品學實驗實訓教學內容符合實驗類型課程的特征，圍繞該課程中的理論學習內容，并結合中藥商品質量評價和質量控制等技術要求開展相關實驗實訓教學活動，該實驗實訓課程的主要內容有：中藥商品，主要包括藥材商品的市場檢查項目，如中藥中雜質的檢查，藥材中水分的含量測定，以及藥材中總灰分和酸不溶性灰分的限量測定；通過對中藥商品的基原鑒別、粉末顯微鑒別、橫切顯微鑒別、性狀鑒別及理化鑒別等內容的檢測，完成中藥商品的真偽鑒別；中藥商品質量優劣評價；中藥商品的質量標準的評價及制定等內容。目前中藥商品學實踐教學內容依舊使用傳統的普通實驗操作進行，多為驗證性實驗設計內容，并以觀察檢測市售中藥商品為主。

二、中藥虛擬仿真系統在實踐教學中的應用情況

1虛擬仿真概述

虛擬仿真(VR)即虛擬現實，是一種采用計算機為核心的現代高科技生成逼真的視、聽、觸覺一體化的特定范圍的虛擬環境，用戶借助必要的設備以自然的方式與虛擬環境中的對象進行交互作用、相互影響，從而產生如同真實環境的感受和體驗。盡管該環境并不真實存在，但它作為一個逼真的三維環境仿佛就在我們周圍。由于用戶對計算機環境的虛擬物體產生了類似于對現實物體的存在意識或幻覺，用戶在計算機所創建的三維虛擬環境中處于一種全身心投入的感覺狀態。

2國內外研究現狀

2．1國內研究現狀

盡管國內虛擬仿真技術起步較晚，但是隨著信息技術在社會各領域中的廣泛應用，信息化教學已成為信息技術和信息資源與教學相結合的教學形態，以計算機仿真技術、多媒體技術和虛擬現實技術為特征的虛擬仿真實驗室開始逐步滲透到教學領域。虛擬仿真技術在醫學教學及某些醫學手術應用領域得到不同程度的應用和研究。在護理學教學中，作為實踐性很強的綜合性應用學科－護理學基礎，其護理專業實踐教學約占該課程總學時的一半，也是培養護生臨床實踐能力的主要途徑之一。然而傳統的由教師演示－學生練習－教師指導的護理實踐教學模式已經不能滿足學生的需要，非常有必要對護理實訓教學進行改革和創新。隨著虛擬仿真技術在一些實踐性要求高的專業中的大量應用及研究，國內某些醫學院校的護理學基礎實驗教學也不同程度地開展了仿真技術在護理實踐教學中的應用與研究，如高仿真模擬人技術早已投入護理專業實踐教學中，并被應用在《內科護理》教學中并收到良好的效果，還有以主要訓練護生的單項護理操作技能為目的的專項護理技能訓練，如手臂模型可以模擬人類真實的血管，穿刺過程中有落空感和模擬真實血液流出，高級電腦心肺復蘇模型可以進行心肺復蘇的模擬訓練，大小與真人相仿，在操作時可有語音提示和報警聲來顯示其操作的正確性。虛擬仿真技術還可以使用在一些不宜在真人身上實練(如鼻飼法、導尿術等)的護理實訓課的應用。2007年大連大學職業技術學院以“探索出適合中等職業技術教育的網絡教學模式，提高中等職業教育運用現代教育技術手段水平”為目的開展的“護理技術模擬教學系統”項目的研發卓有成效，該研發項目提出了包括13個模塊，每個模塊由教學演示、模擬操作、考核測評三大部分構成的護理技術計算機虛擬仿真實訓教學軟件系統，該教學軟件系統的研發為虛擬仿真技術在護理實訓練習中的開展和推廣應用提供了參考。2009年貴州遵義醫學院護理系進行了護理學基礎虛擬實驗室的研發，是一次將虛擬仿真技術應用于基礎護理實踐教學的一種有效嘗試，可推廣應用于國內各護理院校和各大醫院的實驗教學和繼續教育培訓與考核，有著較廣闊的應用前景。重慶市衛生學校已經開展并建成仿真急救護理實訓室，為其他護理院校提供了可借鑒的急救實訓基地模式和實訓方法。同時，虛擬仿真技術在職業技能培訓中發揮的作用越來越大，也正被廣大的職業教育工作者所接受。目前高職院校招生人數逐年增加，學校實驗室及傳統的教學模式已經遠遠不能滿足師生的需要，尋找一種行之有效的技術手段來緩解傳統實踐教學模式所帶來的壓力，是許多高職院校的當務之急，將虛擬仿真技術應用于護理實踐教學是解決以上問題的關鍵，更是培養最優秀的護理畢業生的必由之路。

2．2國外研究現狀