虚拟仿真实训范文精选

[摘要]新时代，社会迫切需要复合型、创新型和应用型经济学人才。为了满足社会对经济学人才的需求，本研究基于QFD理论分析经济学综合虚拟仿真实训课程的教学设计，通过课程教学需求分析，进而得出了课程教学过程设计的转换，以及课程教学过程设计到就业指导的转换，最后对课程教学设计提出了改进措施。本研究将为经济学专业的实践教学提供有益的指导，并为经济学专业的学生就业和创业起到积极的推动作用。

[关键词]质量功能展开；教学设计；虚拟仿真实训；经济学

随着科学技术的发展，经济学综合虚拟仿真实训教学能够利用各种新技术更富多样的表现形式使实训课程有组织、有次序、有意义、有内涵的进行。能够有效解决某些学校因实训时间、空间、设备和资金不足[1]等原因造成的学生无法将理论运用到实践的问题。同时，经济学虚拟仿真实训不但具有完备的教学功能，同时还具有低成本、高效率和安全性等特点[2]，还满足了社会对复合型、创新型和应用型经济学人才的需求。QFD（QualityFunctionDevelopment）中文称质量功能展开，不断满足顾客需求是QFD理论的核心同时也是QFD发挥有效作用的无限动力[3]，QFD理论让管理者真正地认识到顾客的真实需求，指导管理者积极采取行动以满足顾客需求从而达到更好的生产经营效果。在这个过程中明显地减少了产品从规划阶段到生产阶段再到消费阶段的盲目性，这极大地减少了成本和资源浪费，大大提高了生产效率和产品质量，有利于提升企业的竞争力。QFD最开始适用于制造业，随着社会的发展QFD理论近年来也开始运用到教育领域，并且QFD技术在计算机技术、信息工程技术、人工智能和大数据[4]等现代科技的支持下其发展会更加宽广全面，也会逐渐受到各个领域的重视。建设一流的本科专业、一流的课程体系和出色的课程内容都离不开实践教学，运用QFD理论对经济学综合虚拟仿真实践教学体系进行研究，对高校经济学专业的培养计划修订提供了理论基础[5]。用QFD模型对经济学综合虚拟仿真实训课程的教学设计环节进行改进，可以改善经济学专业课程的授课效果，培养出更能适应社会发展的高素质复合型、创新型和应用型人才，从而满足社会和企业的需求。

1.基于QFD理论的经济学虚拟仿真实训课程教学过程设计

1.1课程教学需求调查与分析

Wisconsin-Madison大学的机械工程系的老师较早运用QFD方法从顾客需求出发，把教师当成内部顾客，将企业和学生作为外部顾客，设计本科生的课程。因此，应用QFD设计经济学综合虚拟仿真实训课程，可以使之反映顾客的声音。用QFD方法调查内部顾客和外部顾客的需求，也就是调查具有经济学人才需求的企业的想法和参考经济学专业的教师以及有就业需求的学生们的建议，在这个过程中还需要参考各高校对经济学专业学生的素质要求和培养计划以及经济学虚拟仿真实验课程安排以此来获取课程需求信息[6]。对获取的课程需求信息进行处理后，将经济学综合虚拟仿真实训课程的教学需求分解为一级需求、二级需求和三级需求三个水平[7]。采用专家打分法，通过企业和任课教师的打分可以将教学需求的重要度分为1、3、5、7、9五个等级，1表示最低等级，9表示最高等级[8]。从表1可以看出，学习能力、创新能力、运用专业知识能力、提出分析解决问题的能力为课程教学需求的重点，它们的相对重要度分别为8.42%、8.42%、8.42%、7.37%。

山东电力高等专科学校以教育资源数字化虚拟仿真共享为建设目标，推进电力工程专业全领域、全流程、全业务的虚拟仿真系统覆盖，实现业务、教育、产业的深度融合，切实提升共同体核心业务价值创造能力，提高共同体运营效率，夯实共同体可持续发展能力，全力支撑学校电力工程专业建设。截至2021年，山东电力高等专科学校变电运维、电网调度运行、配电自动化相关专业课程基本建成“前台灵活、中台强大、后台稳定”的虚拟仿真运行平台，基本实现全流程、全业务的虚拟仿真覆盖，虚拟仿真教育模式不断创新，使共同体合作数字化能力显著提升。

一、建设条件与基础

建立“校校联合、资源共享”的教学实践共同体运行机制。2020年1月，以“校校联合、资源共享”为指导，成立了以山东电力高等专科学校为牵头单位、各成员单位共同参与的教学实践共同体。共同体立足电气工程相关专业人才培养，以一线岗位实际工作的需求和意见为导向，制定实施联合培养协议，建立了基于岗位典型工作任务的教学资源开发机制，联合制定实施校校联合管理办法和资源共享管理办法，共同开展学生培养管理，共同承担教学成本和管理职责，建立了教学实践共同体稳定运行机制。培养“共建共享、远程指导”教学实践共同体师资队伍。教学实践共同体以“共建共享、远程指导”为指导，制定推进各成员单位在师资队伍方面的共建共享，共同开展远程学习指导工作，促进教师在成员单位之间交流任教、共享资源，共同指导学生开展仿真实训，共建共享一支结构合理、数量充足、素质过硬、专兼结合的教学实践共同体师资队伍。建设“虚拟仿真、贴近现场”的技能训练平台。教学实践共同体以“虚拟仿真、贴近现场”为指导，按照“服务现场实际、再现工艺流程、锤炼操作技能”的原则共同设计技能训练平台，先后建设了变电运维、电网调控、配电自动化等现场型、混合仿真型、纯软仿型实训室30余个，以真实的现场设备、实际的操作系统搭建了各专业岗位的工作实境。按照岗位工作规范和培养电力一线工人标准，联合开发技能实训作业指导书，严格依据现场工作步骤，标准化开展安全风险交底、工作准备、流程操作及现场恢复等工序，通过反复练习真实任务，不断强化学生规矩意识和规范化操作习惯。形成“对接生产、任务驱动”的仿真实训教学资源库。教学实践共同体按照现场实际生产流程，重新开发学生培养所需的教学资源。首先依据岗位工作标准提炼核心知识点和关键技能项，重构课程标准的知识目标和能力目标，通过设置若干工作情境予以支撑；其次按照新编课标开发行动式教材，整合大量企业现场操作任务和案例，在各情境设计若干学习任务，以实际的操作任务为载体，将必备的知识融入现场标准化的操作流程，并据此编制整体教学设计、单元教学设计。电气工程山东电力高等专科学校以教育资源数字化虚拟仿真共享为建设目标，推进电力工程专业全领相关专业已开发情境任务式课程标准40余门、行动式教材20余本，同时编制基于岗位标准的实训作业指导书40多部，网络课件100余个，建立了突出岗位特点、对接生产过程的教学资源库。

二、建设方案

通过虚拟仿真技术的应用，带动学校整体的数字化转型，系统整体规划，统筹分步实施。通过虚拟仿真技术应用，推动电气工程相关专业教育教学模式、业态和方式的“三个转变”，打造线上线下相融合的教学新业态、新模式。具体包括如下四方面内容：一是加强数字基础设施建设，推动虚拟仿真技术进一步深化落地。扩容网络链路带宽，实现万兆进楼宇、千兆到桌面。加强5G关键技术研究和网络建设，深化5G在培训教学、学生管理等核心业务领域的试点应用。建设物联管理平台，实现全部智能业务终端统一接入和管控，打造全面感知、高效处理、应用灵活的智慧物联体系。二是集成各专业虚拟仿真系统，建成公用仿真中心，打造虚拟仿真实训云平台。建设基于云端技术的电网运行虚拟仿真培训支撑平台，为各仿真应用提供网络化协同仿真运行环境，为远程网络化仿真培训学习提供技术支撑；部署电网运行人员学习自适应培训子系统，采用统一规范XAPI的学习行为采集技术，实现仿真学习行为数据的采集、存储与分析；构建电网运行专业自适应培训系统模型，研发自适应学习引擎，针对用户知识掌握情况和培训目标进行个性化精准化培训内容推荐，帮助用户快速提升专业技能；部署仿真培训智能引导和自动评价子系统，综合考虑操作仿真行为及电网运行状况指标，实现对网络化仿真学习行为的智能引导和自动量化评价；研发进阶化虚拟仿真学习功能，在仿真系统中增加闯关、多人对抗积分排行、道具、等级提升等元素，提高仿真系统学习趣味性。部署电气工程相关专业的线上虚拟仿真系统，实现传统实训资源的数字化、线上化转型。三是推动电气工程相关专业教育教学的数字化建设。落实学校“双高”建设方案，围绕“一体双育四化”职业教育新模式，主动适应“互联网+职业教育”发展需求。运用培训教学云服务平台及外网公用数字化平台，部署虚拟仿真云系统，探索应用线上教学、远程辅导等教学新方式。推进线上教学方式常态化，实现核心课程线上直播授课、在线测验。全面实施线上线下相结合，推进课堂授课与线上课前自学、在线学习，在线测试、课余辅导等灵活结合。四是强化基于虚拟化技术的培训教学数字资源建设。以职业能力为核心，加快涵盖课程、微课、课件、案例、试题库等教学资源的转化和建设。制定建模标准，构建电力设备模型标准库、电力行业标准运营框架，试点建设涵盖设计施工、运行检修、供电服务、品牌传媒的分布式虚拟仿真实训系统。深化系统集成和开发，推动虚拟仿真培训与生产环境密切结合，营造“时时能学、处处可练”的实训环境。

三、预期成效和考核指标

［摘要］中药学虚拟仿真系统是将中药学专业知识，特别是实践教学内容，设计到计算机软件当中的新型中药学实验实践教学体系。中药商品学实验实训是中药商品学课程的实训教学内容。主要探讨中药虚拟仿真系统在中药商品学实验实训课程中的应用情况，以便为中药学专业教学工作提供参考。

［关键词］虚拟仿真系统；中药商品学；实训教学

中药商品学是中药学类专业课程之一。是研究中药商品（包括药材商品、饮片商品、中成药商品）的外观特征和药用价值的专业性课程。该课程的主要研究内容：真伪鉴别、采收加工、药品流通、质量管理。其中实验教学也是中药商品学的重要构成部分，是中药学专业学生掌握中药商品质量的重要途径[1]。但是，部分实验项目因成本过高，特别是需要见识大量不同规格等级的药材商品，往往无法让该专业学生进行实训。虚拟仿真平台是以已有的电脑软件为载体的一种现代教学体系。这种教学体系是由美国NI（NationalInstruments）公司于1986年第一次提出的[2]。该系统是指在计算机平台上创立一个模拟的仿真实验环境，将已有的实验材料、仪器、条件或其他实验设备设计到该系统中，利用软件及自身操作环境替代各种现实的实验操作，特别是各项实验中的具体实施步骤及条件，从而模拟各种实验项目。2014年，教育部下发了《关于开展国家级虚拟仿真实验教学中心建设工作的通知》（高教司函［2013］94号），号召鼓励国内高等学校，特别是医药类高等院校建立虚拟仿真实验平台[3]。将中药虚拟仿真系统运用在中药商品学实验实训教学中，可以弥补大量中药商品学实验实训内容，增加学生学习该课程的趣味性和主动性，提高学习该课程的学习效率。为了进一步探讨中药虚拟仿真系统在中药商品学实验实训教学中的应用效果，本文从中药商品性实验实训课程的现状、中药虚拟仿真系统在该实验实训课程的应用及期末的实验实训考核三个方面分析了中药虚拟仿真系统在该课程实验实训教学中的应用情况。

一、中药商品学实验实训课程的现状

中药商品学实验实训教学内容符合实验类型课程的特征，围绕该课程中的理论学习内容，并结合中药商品质量评价和质量控制等技术要求开展相关实验实训教学活动，该实验实训课程的主要内容有：中药商品，主要包括药材商品的市场检查项目，如中药中杂质的检查，药材中水分的含量测定，以及药材中总灰分和酸不溶性灰分的限量测定；通过对中药商品的基原鉴别、粉末显微鉴别、横切显微鉴别、性状鉴别及理化鉴别等内容的检测，完成中药商品的真伪鉴别；中药商品质量优劣评价；中药商品的质量标准的评价及制定等内容。目前中药商品学实践教学内容依旧使用传统的普通实验操作进行，多为验证性实验设计内容，并以观察检测市售中药商品为主。

二、中药虚拟仿真系统在实践教学中的应用情况

摘　要：为了适应工业机器人技能应用型人才的培养，针对当前高职院校实训室建设中存在实训场地和实训设备不足的问题，提出了工业机器人应用虚拟仿真实验开发的解决思路。根据工业机器人应用教学内容，开发了典型应用、行业应用和系统集成3个虚拟仿真实验模块，并将3个模块集成到工业机器人虚拟车间中，构建了虚拟仿真实验平台，学习者可根据自身需求选择相应模块进行学习。该虚拟仿真系统有效解决了实训设备不足的问题，通过虚拟实训，学习者较好地掌握了技能。

关键词：工业机器人；虚拟仿真；实训教学

0　引言

随着工业机器人的广泛使用，工业机器人技术已经成为最受关注的高技术之一［1］。推进工业机器人的应用和发展，对提高产品质量和劳动生产率，带动相关学科发展和技术创新，促进产业结构调整、发展方式转变和工业转型升级具有重要意义［2］。近年来，国内高职院校纷纷设立工业机器人技术专业，2018年开设工业机器人技术专业的高职学校超过400家，但是由于工业机器人实训系统昂贵，实训设备维护成本高［3－4］，造成部分院校的实训条件还满足不了相关技术技能人才培养的需求。受到实训场地和设备数量的制约，实训只能分批次进行，限制了学生实际动手操作的机会，利用虚拟仿真进行模拟实训成为解决实训条件不足的可行方案。由此，各职业院校一方面在积极开发适用于专业人才培养的实训设备［5－9］，同时也加强了对仿真虚拟实训能力的建设。辽宁装备制造职业技术学院的吕明珠［10］设计了基于Robotmaster的虚拟仿真实验平台，开发了多种典型实验项目以整合零散的实验内容。广东松山职业技术学院的魏志丽［11］建立了基于ABB工业机器人的虚拟实验实训室，从硬件、软件、项目开发和应用效果等方面对虚拟实训室进行了阐述。无锡商业职业技术学院的李海波等人［12］构建了基于PLC和HMI的机械手码垛仿真系统。本研究在上海市高等职业教育创新发展行动计划（2015－2018年）工业机器人骨干专业建设项目研究基础上，提出了工业机器人应用虚拟仿真实验开发的思路。根据工业机器人应用教学内容，开发了典型应用、行业应用和系统集成3个虚拟仿真实验模块，并将3个模块集成到工业机器人虚拟车间中，构成虚拟仿真实验平台，学习者可根据自身需求选择相应模块进行学习。

1　工业机器人应用虚拟仿真实验开发思路

工业机器人应用虚拟仿真平台开发的目的是为了让学生了解和学习工业机器人的各类应用及集成技术，通过平台可以完成一个个完整的机器人应用项目，达到工程实践能力和工程素养培养的目的。工业机器人应用虚拟仿真平台的开发遵循以下原则。

1虚拟仿真概述

虚拟仿真(VR)即虚拟现实，是一种采用计算机为核心的现代高科技生成逼真的视、听、触觉一体化的特定范围的虚拟环境，用户借助必要的设备以自然的方式与虚拟环境中的对象进行交互作用、相互影响，从而产生如同真实环境的感受和体验。尽管该环境并不真实存在，但它作为一个逼真的三维环境仿佛就在我们周围。由于用户对计算机环境的虚拟物体产生了类似于对现实物体的存在意识或幻觉，用户在计算机所创建的三维虚拟环境中处于一种全身心投入的感觉状态。

2国内外研究现状

2．1国内研究现状

尽管国内虚拟仿真技术起步较晚，但是随着信息技术在社会各领域中的广泛应用，信息化教学已成为信息技术和信息资源与教学相结合的教学形态，以计算机仿真技术、多媒体技术和虚拟现实技术为特征的虚拟仿真实验室开始逐步渗透到教学领域。虚拟仿真技术在医学教学及某些医学手术应用领域得到不同程度的应用和研究。在护理学教学中，作为实践性很强的综合性应用学科－护理学基础，其护理专业实践教学约占该课程总学时的一半，也是培养护生临床实践能力的主要途径之一。然而传统的由教师演示－学生练习－教师指导的护理实践教学模式已经不能满足学生的需要，非常有必要对护理实训教学进行改革和创新。随着虚拟仿真技术在一些实践性要求高的专业中的大量应用及研究，国内某些医学院校的护理学基础实验教学也不同程度地开展了仿真技术在护理实践教学中的应用与研究，如高仿真模拟人技术早已投入护理专业实践教学中，并被应用在《内科护理》教学中并收到良好的效果，还有以主要训练护生的单项护理操作技能为目的的专项护理技能训练，如手臂模型可以模拟人类真实的血管，穿刺过程中有落空感和模拟真实血液流出，高级电脑心肺复苏模型可以进行心肺复苏的模拟训练，大小与真人相仿，在操作时可有语音提示和报警声来显示其操作的正确性。虚拟仿真技术还可以使用在一些不宜在真人身上实练(如鼻饲法、导尿术等)的护理实训课的应用。2007年大连大学职业技术学院以“探索出适合中等职业技术教育的网络教学模式，提高中等职业教育运用现代教育技术手段水平”为目的开展的“护理技术模拟教学系统”项目的研发卓有成效，该研发项目提出了包括13个模块，每个模块由教学演示、模拟操作、考核测评三大部分构成的护理技术计算机虚拟仿真实训教学软件系统，该教学软件系统的研发为虚拟仿真技术在护理实训练习中的开展和推广应用提供了参考。2009年贵州遵义医学院护理系进行了护理学基础虚拟实验室的研发，是一次将虚拟仿真技术应用于基础护理实践教学的一种有效尝试，可推广应用于国内各护理院校和各大医院的实验教学和继续教育培训与考核，有着较广阔的应用前景。重庆市卫生学校已经开展并建成仿真急救护理实训室，为其他护理院校提供了可借鉴的急救实训基地模式和实训方法。同时，虚拟仿真技术在职业技能培训中发挥的作用越来越大，也正被广大的职业教育工作者所接受。目前高职院校招生人数逐年增加，学校实验室及传统的教学模式已经远远不能满足师生的需要，寻找一种行之有效的技术手段来缓解传统实践教学模式所带来的压力，是许多高职院校的当务之急，将虚拟仿真技术应用于护理实践教学是解决以上问题的关键，更是培养最优秀的护理毕业生的必由之路。

2．2国外研究现状