虚拟仿真实训范例

摘要：本文利用数字孪生技术与物联网的结合，以学校物联网虚拟仿真实训基地建设为对象展开了研究。同时，提出“实训+创新+互动”原则，搭建虚拟仿真工作场景，打造虚实结合的沉浸式、体验式实训环境，建立“看得见、进得去、学得牢”的实践教学模式，建设优质教学资源，提升优化基础实训设施。

关键词：数字孪生；物联网；虚拟仿真；实训基地

物联网技术在智慧农业中已应用广泛，当前数字孪生等新一代数字技术正广泛应用于农业领域中，有利于推动现代农业向智慧农业方向快速发展。数字孪生[1]是充分利用物理模型、传感器更新、运行历史等数据，集成多学科、多物理量、多尺度、多概率的仿真过程，在虚拟空间中完成映射，从而反映相对应的实体装备的全生命周期过程。数字孪生是一种超越现实的概念，是一项用数字技术创建真实对象的数字等效物的技术，可以被视为一个或多个重要的、彼此依赖的装备系统的数字映射系统。物联网与数字孪生的结合将进一步增强孪生数据和应用结果的可信性。

1项目的提出

1.1项目的建设背景

以国家《职业教育改革实施方案》、《职业教育提优行动计划（2020-2023年）》、《“福建省高水平职业院校和专业建设计划”项目建设》和福建省职业教育发展政策为指引，结合国家乡村振兴发展战略和省供销社乡村振兴职责，将学校特色与“乡村振兴”作为行业背景，紧密结合物联网和数字孪生技术产业发展，建设具有鲜明供销特色的专业数字孪生物联网虚拟仿真实训基地；选取乡村振兴典型应用场景作为仿真题材，创新职业教育产教融合的教学理念，构建“理、虚、实”一体化教学模式，激发学生学习兴趣，培训学生动手能力，助力学校教学与研究工作，基地具备未来与行业结合将打造产教融合实训基地的能力。

1.2项目的建设思路

摘要：建筑电气虚拟仿真实训系统作为具有沉浸式的“人人皆学、处处能学、时时可学”职业教育数字化教学资源建设项目，主要设计了电缆桥架安装、金属线槽安装等十三个项目的施工工艺和施工质量模型。建立了与职业标准有效衔接的课程体系，构建第一视角的高仿真、高交互虚拟仿真数字化实训平台，创新明显。针对线上线下混合式虚拟仿真教学组织模式，对建筑电气虚拟仿真实训教学质量诊断与改进进行了探索与实践。

关键词：线上线下；虚拟仿真实训系统；诊断改进；研究

一、建筑电气虚拟仿真实训系统设计

建筑电气虚拟仿真实训系统作为我校职业教育数字化教学资源建设项目，在广泛调研建筑电气安装工程的工艺特点，充分考虑教学过程需要，采用当前最为流行的Unity3D引擎，开发出具有沉浸式的“人人皆学、处处能学、时时可学”建筑电气三维虚拟仿真实训系统，主要包括电缆桥架安装、金属线槽安装、镀锌钢管安装、管内穿线、配电柜安装、配电箱安装、电缆直埋敷设、桥架内电缆敷设、灯具安装、开关插座安装、接地电阻测试点安装、接地极安装十三个项目的施工工艺和施工质量模型。模拟那些“看不见、进不去、摸不着、难再现、小概率、高污染、高风险、周期长、成本高”等现场实践教学难以解决的教学问题。

二、线上线下建筑电气虚拟仿真实训系统的创新研究

1.建立了与职业标准有效衔接的课程体系

辽宁建筑职业学院设备工程系经过数年的积淀与修订，对照《建筑与市政工程施工现场专业人员职业标准》(JGJ/T250-2011)梳理了建筑设备类专业学生必须掌握的技能，重新构建了与职业标准有效衔接的课程体系，整体设计了课程内容，实现了实践教学标准与职业标准的统一，保证了学生和教师的实践教学质量。

摘要:虚拟仿真实验教学有助于优化高等教育人才培养模式，对于培养经济新常态下应用创新型人才至关重要。本文探讨虚拟仿真技术应用于旅游管理实践教学的必要性，详细阐述了旅游管理实践教学改革的思路，基于虚拟技术构建旅游管理专业实践课程体系，创新实践教学模式，并且对实践教学的保障体系及效果评估体系开展说明。

关键词:虚拟仿真;旅游管理;实践教学;课程体系;教学模式

一、虚拟仿真技术应用于旅游管理实践教学的必要性

自20世纪90年代以来，虚拟仿真技术因其强大的人机交互手段，与多媒体教学、网络教育共同被看作是教学领域的重大创新，成为教育信息化研究和实践教学应用的热点方向。虚拟现实技术在教学上的应用，促进了教育手段的现代化、信息化。2018年，教育部《关于开展虚拟仿真实验教学项目的建设工作》的通知，以进一步推进现代信息技术融入实验教学项目、拓展实验教学内容广度和深度，延伸实验教学时间和空间，虚拟仿真实验教学对于高等教育教学质量提升具有重要意义。目前虚拟现实技术日趋成熟，并且已经逐步应用于教学领域中，具体包括虚拟仿真实训系统的设计与开发、虚拟仿真实训的教学模式研究等。

(一)虚拟仿真教育技术的优势

虚拟仿真实验与传统实践教学形式相比，其优势更加明显:第一，虚拟仿真实验的自主操作性强，有利于学生创新能力的培养;第二，虚拟仿真实验能够打破时间与空间的限制，灵活性强，受众更多;第三，虚拟仿真实验能够实现高成本与不可逆的实践操作;第四，虚拟仿真兼容性强，理论教学与实践操作可同步实施，教学效果更加明显;第五，虚拟仿真实验可开放共享，解决教育资源分布不均，重复建设的问题。

(二)虚拟仿真教育技术的功能

摘要：“仓储管理”课程实践教学投入大、实施难，随着现代化的教育的发展，虚拟仿真技术越来越多地应用到“仓储管理”课程教学中。文章从虚拟仿真技术在“仓储管理”实践教学中应用的必然性分析入手，阐述了虚拟仿真技术可以应用在“仓储管理”课程中的类型，最后论述了虚拟仿真技术构建“仓储管理”课程实践教学体系策略。

关键词：虚拟仿真；“仓储管理”；实践教学

0引言

仓储管理是物流管理实际运作中的主体工作之一，物流管理岗位中近1/3的岗位是仓储管理岗位。“仓储管理”课程是物流管理专业的专业核心课，提升“仓储管理”课程教学与实际工作的内容匹配性是非常重要的。为让学生掌握现实岗位的实战技能，虚拟仿真技术作为现代教学手段已应用在“仓储管理”核心内容的教学中。虚拟仿真技术和“仓储管理”课程内容不断深入结合，促进了教师角色的转换，提升了学生学习的积极性。

1虚拟仿真技术在“仓储管理”实践教学中应用的必然性

1.1虚拟仿真技术提升了仓储实训的可行性

“仓储管理”实践教学在实际中需要大量投资，需要建仓库，配备货架、叉车、输送机等设备，还需要配套信息控制平台，一个仓储中心少则几百万元，多则上千万元。另外，即使建了仓储中心，也很难在真实环境中让学生深刻体会存储、拣货、出库等具体操作。另外，校企合作也因为深度不够，很多时候也仅仅停留在认知实习上，而通过虚拟仿真技术建立的实践体系，可以很好地弥补校内外实践的不足，虚拟仿真实践可以不受空间和时间的限制，学生的规模不受限制。

【摘要】针对地方应用型高校通信工程专业实验教学中出现的设备昂贵、更新换代慢等问题，建设以电路设计、信号处理、工程实践与虚拟现实平台为内容的虚拟仿真实验室。虚拟仿真实验室的教学内容更加丰富，学生能够充分发挥学习的主观能动性，在虚拟实验环境中完成专业知识的学习和专业技能的训练，教学效果较好。

【关键词】地方高校；虚拟仿真；实验室建设；通信工程

0引言

培养地方经济和社会发展所需的德才兼备的人才，是地方应用型本科高校人才培养的主要目标。近年来，信息与通信技术（InformationandCommunicationsTechnology，ICT）在全球范围内快速发展。我国新一代信息技术的发展、智慧城市的建设和工业信息化的发展等，对我国ICT人才提出了数量和质量上的双重要求。为响应国家战略，满足地方区域发展需求，常州工学院立足培养地方ICT行业急需的应用型本科人才，大力开展通信工程专业虚拟仿真实验室建设。在将前沿信息技术与专业课程、人才培养方案相结合，充实课堂教学，更新学生知识结构，培养学生综合素质等方面，发挥了重要的促进作用。

1通信工程专业实验教学现存问题分析

通信工程专业是ICT领域的主干专业，课程体系的实践性与应用性要求强。地方应用型高校通信工程专业的人才培养目标是培养具有较好的专业基础知识和技能，具备良好的专业实践和创新能力的高素质人才。笔者通过调研，结合教学经验对地方应用型高校通信工程专业实验教学现存问题进行了总结。

（1）实验与实践教学设备技术含量高，购置及维护成本高。通信工程专业实验室的低频通用设备仪器包括稳压电源、信号源、扫频仪、万用表、示波器等，这类仪器设备已完全国产化，价格适中，质量优良，配套服务完善，高校一般都可以较为轻松地完成该类仪器设备的购置、维护及更新。但电子信息产业发展迅猛，微波、毫米波频率的卫星通信技术在世界范围内迅速发展，价格高昂、国产化程度不高的甚高频、射频及微波设备，如频谱分析仪、网络分析仪、信号源等价格较高，地方高校通常难以满足搭建综合测试平台，以及组建综合射频实验室设备的需求，通信工程专业的实验教学面临硬件不足的现实问题。

一、虚拟仿真技术应用于建筑工程技术课程教学的分析

1.采用虚拟仿真技术是解决教学改革难题的重要和有效的手段。

高职院校注重培养学生实践操作技能和勇于改革创新的能力，要求学生能够较快地适应生产第一线的岗位技能工作，是高职学院毕业生在人才市场竞争中所必备的条件，所以搞好实践教学，并为学生创造一个发挥想象空间的氛围是很必要的。随着虚拟仿真技术的在教学中的应用和发展，实训教学内容、实训教学手段、实训教学设备逐渐发生变革。传统的校内、校外集中或分散实训基地模式将转向校内外与虚拟仿真实训相结合的实训模式方向发展。通过传统实训和虚拟仿真实训的融合，相辅相成，相互补充，融入信息化要素的实训基地建设，符合现代职业教育教学技能的发展要求，使学生由浅入深、循序渐进地掌握工程施工的施工工序及工艺流程等施工方法和技能，从而满足学生在不同培养阶段的需要，为促进教学质量和人才培养质量的全面提高起到积极的作用，为高职院校课程改革提供了重要支撑。

2.利用虚拟仿真技术构建建筑工程技术教学中虚拟实训室的优势。

依托校园网，利用现代教育技术构建的建筑工程类虚拟实训室，能够对建筑工程类核心课程的教学起到真正的服务作用。虚拟实训室的构建过程同时也是一个现代信息技术在职业教育教学中运用的过程，其建立在一定的教学理论基础上，依托专业理论知识同时也可以促进理论知识学习。教师通过形象生动的三维数据模型，可以让学生更好的理解施工各阶段的工艺流程，将单调的理论学习上升为可激发学生学习兴趣、思考热情，激发三维空间想象能力和创新思维的学习，让学生更快更好的掌握专业知识。其次，通过计算机网络传输，教师的授课也不局限于传统教室，而是延伸到无限的互联网终端，最大限度提供了课堂的开放度。同时，虚拟实训室的开发构建也在一定程度上缓解了高职实训基地建设条件有限的实际困难。总之，运用现代教育技术进行建筑工程类专业的信息化资源建设，特别是虚拟仿真实训室的建设将是克服人才培养瓶颈，节约办学成本、解决师资力量不足，提高人才培养质量，促进教学手段和教学内容改革的不二选择。通过该虚拟实训室的建设可以改变传统意义上的课堂授课模式，是构建在新型信息化环境下的高职院校现代教育技术教学新模式。

二、建筑工程技术课程虚拟实训室的构建与开发

1.虚拟实训室的系统组成。

摘要:为了解决通信技术专业实训教学投入大，效果差的问题，采用仿真软件改善实训环境。通过实践分析了仿真实训的优缺点，提出通信专业实训室建设方案采用仿真软件与真实设备相结合，从而达到最佳的学习效果。

关键词:仿真实训;通信;VR实训

一、仿真实训在通信技术专业教学中的发展

通信技术专业是一个比较特殊的专业，在信息化的今天，通信技术发展日新月异。如果建设实验实训装置平台，需要学校投入大量的教学场地和大笔的资金，实施起来具有一定难度，而且斥巨资建立的实验实训平台存在因为通信技术更新过快导致使用周期比较短暂，并且设备还存在淘汰较快并且功能单一的情况。若是能够将仿真实训软件运用进去，能够很好的解决上面存在的问题。进行仿真实训实验室建设的时候，对场地的要求比较低，需要投入的资金也比较少，维护的时候成本较低，并且实用性强。进行仿真实训室建设不但能够提高实训教学的实际效果，还能够帮助学校节约资金。通过客户端，学生不但能够进行知识的学习，还能够进行实际操作。特别是最近几年，在进行全国职业院校技能大赛的时候，仿真软件应用已经成为了非常重要的考核环节。建立仿真实训室能够给高职学校教学更好地进行奠定基础。为了将实践和理论更好的结合在一起，笔者根据通信专业本身的特色，研究了仿真通信软件和教学硬件平台的结合，进行了仿真实训室的建立，从而促进通信专业教学的良性发展。

二、仿真实训在通信技术专业教学中的应用实践

我校根据学院情况进行了以下应用实践:

(一)硬件平台搭建

摘要：随着科技的发展，自动化控制技术也有了飞速的发展，其高精度、高效率、高自动化的特点对实现制造业的数字化、集成化和智能化有着重要的作用。鉴于其学习的专业度和高难度，目前各高校也非常注重相关的人才培训，但由于场地有限及设备费用高昴，各高校能够拥有的设备数量都不能够满足学生的实际操作需求，在这个情况下，虚拟仿真技术在教学中的应用大大弥补了这个不足，并能够提高安全性，对于增强学生效果、提高学生创新能力、提升教学质量都有着重要的意义。

关键词：虚拟仿真技术；自动化控制；教学；应用探讨

0引言

目前正处于职业技术教育的变革推进时期，各高职院校纷纷大力开展实践教育改革，期待培养工程素质高、专业能力强、职业适应广、创新能力强的复合型技术人才。如何做好电气自动化技术专业的教学，让每个学生都能掌握实际操作，并适应技术改革和创新需要，是自动化控制教学的重点。虚拟仿真技术正是将多媒体科技技术与虚拟网络通信相结合，构建一个与现实世界相似的教学环境，并带动学生通过虚拟集成与控制模拟操作，让学生多操作多练习多探索，以提高学生技术水平，解决教育面临的问题为最终目的[1-2]。

1发展虚拟仿真系统教学的意义

我国教育方面还存在许多待改进的地方，而虚拟仿真系统注重实践，与职业教育的原理是相匹配的，而且虚拟仿真系统的实践与职业技术的理论相结合，二者是有利互补的，大力发展虚拟技术系统对于控制技术教学是有着重要的意义的。

1.1虚拟仿真技术能够提高学生的学习兴趣