虚拟实训体系（共8篇）
虚拟实训体系 篇1
0 引言
建设“一型五化”的大营销体系,要求全体营销员工必须迅速掌握和熟练运用大营销体系下的业务流程和专业技能。而传统的营销员工培训考核的模式和内容植根于原有的营销运营体制,专业覆盖面狭窄,培训手段陈旧,培训效果不明显,具体表现为[1]:
1)大量采用现场集中、讲师授课的培训方式,培训受场地和时间限制,培训人员数量受限,培训方式繁琐,且受训者实操机会较少,学员现场技能水平提升缓慢;
2)培训师讲课内容标准化程度不高,授课水平因人而异,且讲课时只有讲师讲授,缺乏学员反馈,不利学员理解,学员学习积极性不强,培训效果不显著;
3)现场实操培训考核存在安全风险,触电、误碰、损坏设备等安全隐患很难得到彻底杜绝;
4)培训考核资源投入较大,一方面学员集中培训考核存在交通、住宿等成本,另一方面现场实训实操场地和设备仪器建设需大量资金,且设备仪器损坏率高;
5)智能化、信息化培训平台未在培训考核过程中得到充分运用,各项业务功能的传授穿透度不强。因此,低效的培训考核模式和滞后的培训体系无法满足目前人才培养战略方向的要求,建设高效实用的营销培训平台势在必行。虚拟现实(virtual reality,VR)技术的应用为解决这些状况找到了突破口[2]。VR技术被美国一家杂志社评为未来十大技术之一,引起了国内外的广泛关注,并且已经在军事、医学、教育、游戏等领域得到了应用[3]。1992年美国开始将VR技术应用于电力行业[4],我国在电力行业的应用起步较晚,主要局限于配电网GIS领域和电网三维展示方面,涉及电力营销技术培训还较少[1,3,5]。
国网江苏省电力公司自2011年开始顺应营销体系变革新形势,响应发展新战略,在传承的基础上,率先尝试将计算机三维虚拟现实技术引入营销技能培训与竞赛中,建立了一套科学完整的营销专业特色的技能培训考核系统。这种方式为营销人员专业技能的全面提升和营销服务水平的不断提高提供了有力的支撑,实现了营销技能教学考试评价管理的信息化、标准化与规范化,提高了业务教学、技能训练、考核评价工作效率;降低了教学、考试工作的繁琐程度,提高了工作准确度,规避了业务风险;满足深入推进“两个转变”,构建“三集五大”体系对于营销业务培训体系能力不断提升的要求,为建设和谐大营销体系目标和持续提升客户服务水平奠定了基础。
1 仿真实训系统总体架构
电力营销专业技能仿真实训系统采用B/S和C/S相结合的架构[5,6],服务端采用J2EE平台,weblogic发布服务端应用程序,客户端安装培训仿真三维软件。总体架构图如图1所示,系统分为数据层、服务端应用层、客户层3个层次。
1.1 数据层
数据层根据数据类型,逻辑上分为三维模型、编码库,业务知识库和教学测评库三种类型。其中三维模型、编码库中包括各电压等级下标准化的全三维电气设备和标识模型库,并对各模型进行编码。电气设备库主要包括变压器、开关柜、刀闸、仪器仪表等电气元素,电气标识库主要包括安全标识、操作标识、方位标识等标识元素。
业务知识库采用多维、多层次、多视角分解的思想,设计并构建用电检查、业扩报装、电费抄核收、装表计量、客户受理、负荷管理、市场管理7大类营销业务专业知识库,并考虑可扩展性与通用性,适应整个营销业务知识体系库的建设,符合电力营销技能实训工作中涉及面广,专业跨度大,各专业联系紧密等特点[8]。
教学测评库具有专业技能训练评估分析方法,确定指标筛选方法、指标检验方法和关键因素,建立评价模型和评价体系,以满足初始学员培训、岗位晋级培训、技能竞赛培训工作的不同阶段与不同要求。
1.2 服务端应用层
服务端应用层主要包括系统权限管理、业务知识体系库管理、智能动态判分体系、多场景/跨平台仿真技术应用和三维动态可配置模型软件平台。实现装接技能培训仿真系统、营销电价电费管理、负荷管理、用检管理、客户受理、业扩等专业业务的技能实训考试评价扩展。
1.2.1 关键技术
Unity3D实时可配置模型库构建、多交互式仿真技术应用和智能动态判分体系是研究和实现营销计量专业装接技能仿真培训系统的关键技术。
Unity3D实时可配置模型库的构建,利用Unity3D引擎技术实现不同电压等级的电气设备库、标识库的模型构建与编码,供Unity3D引擎实现多个精细化高仿真场景调用。
多交互式仿真技术应用,在跨技术平台、多场景切换的技术背景下实现对三维电力设备库、标识库的动态调用与场景渲染。电力营销专业技能实训系统采用多场景平滑切换技术,具体为3.5k V、10k V、110k V变电站、小区居民配电室等各类模拟现场之间采用动态异步加载模式实现实时切换,提高学员操作体验和现场真实感。让学员在掌握各种专业设备、标识知识的基础上,实现学员与仿真场景之间业务过程的互动。模拟7大类业务实操过程中的各类常见问题,要求学员在允许时间内,给出合理的解决方案,从而提升学员的专业技巧与业务能力。
智能动态判分体系针对营销专业的7大类业务,运用云计算并结合大数据分析,实现三维虚拟场景和后台培训考核系统的数据交互与信息交互。重点实现以上多种技术之间的数据交互,将学员三维场景中的操作过程/操作时间、Flash中的表计操作步骤实时记录并传递给后台培训考核系统,由考核评价体系进行判分后记录在技能考核库。这样通过以上一系列操作实现智能考核判分。
1.2.2 Unity3D实时可配置模型软件平台
采用Unity3D技术实现三维动态可配置模型软件平台[9],为营销各业务三维教学考试评价系统提供支撑。Unity3D技术是由Unity Technologies开发的一个轻松创建三维视频游戏、建筑可视化、实时三维动画等类型的多平台的、综合型三维动画开发工具,是一个全面整合的专业3D引擎。
平台可以支持对电力营销7大类业务涉及到的各电压等级应用场景、电气设备、标识进行实时调用和动态搭配,为仿真实训业务系统提供环境、数据支撑,该仿真实训系统中所有的Unity3D电气设备模型库、标识模型库都建立在该模型软件平台上,并通过软件平台实现模型库的扩充与调用。
平台在设计中涉及数据层、服务端应用层、客户层之间的关系,并深入解决了在可配置模型软件平台上基于Unity三维技术的二次开发实现模型库的构建。
1.3 客户端
客户端是仿真实训系统与客户的交互部分,主要包括3D业务学习、3D业务考试、3D技能训练和业务水平评测,客户可以根据需求进行选择。
2 仿真实训系统功能及规范
电力营销专业技能仿真实训系统主要功能如下:
1)业务知识管理。包括新增试题、修改试题、删除试题、试题关联。
2)模型管理。包括模型的建立、模型的组合、模型与场景关联。
3)标识编码管理。包括标识编码的新建、与模型场景的关联。
4)考核管理。包括学员管理、学员登录、学员答题、考核计分、考分查询、考试评价。
5)训练考试场景管理。客户端变电站、变电站虚拟场景管理、小区变模拟场景管理、场景漫游、场景互动。
6)装表计量专业仿真实训。包括电能计量装置通电前检查、电能计量装置异常分析、高压计量装置轮换及现场校验、用电信息采集运维。
7)电费抄核收专业仿真实训。包括抄表实训、电费核算、电费回收、电费账务、电费统计、电力销售状况分析。
8)用电检查专业仿真实训。包括安全巡视检查、变更用电管理、用电事故处理、重要客户管理。
9)业扩专业仿真实训。现场勘查、设计审查、对客户内部售电工程进行中间检查和竣工验收。
10)负荷管理专业仿真实训。负荷管理系统建设、终端安装、终端调试、现场巡视、运行管理、负荷管理、终端检修、电费辅助管理。
11)客户受理专业仿真实训。受理、收费、客户档案管理。
12)市场管理。能效管理、自备电厂、有序用电。
此外,仿真系统开发的有关标准规范可以作为江苏省电力公司营销专业业务技能考评的标准。具体如下:
1)电力营销专业技能仿真实训系统功能规范、接口规范、信息安全规范、实施规范等建设规范。
2)电力营销专业技能仿真实训系统学员考评过程的量化评估标准。
3 应用实例
2011年,国网江苏省电力公司在营销技能培训中心,首次将三维虚拟现实技术应用到电力营销用电检查专业技能竞赛中。在初次尝试中,省公司营销部、技术开发团队,获得了大量基础数据,针对不同电压等级的应用场景,初步构建了动态模型库,建立了评分规则,积累了宝贵经验。
2012年,国网江苏省电力公司在营销技能培训中心成功举办了装表接电专业技能竞赛,并在竞赛中使用了“营销计量专业装接技能仿真培训系统”。仿真软件在竞赛中的实际应用,获得了各参赛队选手和教练的一致好评。
2013年,国网江苏省电力公司在举办的电费抄收专业技能竞赛上应用三维虚拟仿真系统,丰富完善了110k V、35k V、10k V供电场景、用电检查场景、错接线场景。整个系统模拟了抄核收现场真实的状态环境,通过对考生的操作过程进行智能化判定和同步分析,将考题分步骤、分阶段进行评分,实现了真正意义上的无纸化系统评判,体现了竞赛的最高水准。2015年起,日臻成熟的营销三维虚拟仿真系统已经投入日常技能培训教学中,并被广泛应用于营销各主要业务的技能鉴定、竞赛考评,极大地提高了电力营销教培技能水平。
4 结语
在研究Unity3D实时可配置模型库、交互式仿真技术应用和智能动态判分体系的基础上,结合已有的信息互动关键技术、互动信息模型、大数据分析技术,建设电力营销专业技能仿真实训系统,能够满足电网企业营销专业人才的实训要求,帮助学员更好的掌握业务知识和操作技巧,提升营销部门的工作效率、服务水平。电力营销专业技能仿真实训系统的建设和推广,是进一步巩固“大营销体系”建设成果的必然举措,是推动电网企业加快智能化管理和互动化服务的有益尝试,有利于积极推动营销信息系统升级,有利于全面拓展营销信息化应用水平;能够为电网企业运用信息化技术手段开展技能实训与人才培养工作提供新思路,对提升我国供电企业服务水平,提高电网运行效率,提升企业国际竞争力具有重要意义。
焊接虚拟仿真实训平台建设的研究 篇2
关键词：虚拟焊接仿真技术 实践教学 焊接虚拟仿真实训平台
1.虚拟焊接仿真技术应用的必要性
随着社会在日益进步、经济在飞速发展。焊接技术工人日益紧缺、环境资源日益贫乏，这已经是摆在我们面前的实际问题，如何能够以最经济、最环保、最高效的教学方式培训焊接技术人员，是刻不容缓的大问题。
传统的焊接实训模式，要求学校提供充足的资金来保障设备、工位和实训耗材，但是焊接耗材是一次性的，烧完就完，不能重复利用， 而过硬的技术又需要充足的耗材来保证训练，大家都戏称“焊接技术是烧钱烧出来的”。如此庞大的消耗，仅靠学生的学费是根本满足不的，那么将虚拟焊接仿真技术引入焊接实践教学就显得尤为重要。虚拟焊接仿真技术不但可以进一步提高和完善焊接实训教学，而且可以节约成本、绿色环保，在一定程度上可緩解实训工位和材料的不足。同时仿真训练在观察与操练上有绝对的安全性。通过仿真设备学习尽管也有触电、燃烧、爆炸等惊险的场面，但那只是模拟的景像，绝对不会发生人身的灾祸，而且不会有因错误操作所造成的损失。有了虚拟仿真实训系统，学生不仅变得愿意学、主动学，而且在实际操作前能做到心中有数，能有效节约耗材和减少事故发生率。因此，无论是焊接新手还是行家，每个人都能更快、更好、低耗地学习焊接技巧。
2.虚拟焊接仿真实训系统现状分析
2.1虚拟焊接仿真系统现状
由于物理本质的复杂性，焊接过程仿真技术的发展一直比较缓慢，远远落后于实际生产需要和制造业其它领域仿真技术的发展。
JVR-W37Ⅱ型虚拟焊接综合仿真实训系统是由郑州捷安高科股份有限公司研发的新一代环保、节能、通用型操作技能实训与评价平台。本产品采用分布式仿真实训技术、虚拟现实技术、微机测控技术、声音仿真技术及计算机图像实时生成技术。在不需要真实焊机的情况下，通过仿真主控系统、位置追踪系统，将焊接演练过程中焊枪的位置、速度和角度等进行采集处理，并实时生成虚拟焊缝。练过程真实，视觉效果、操作手感与真实一致。在焊接演练的过程中，学员能够看到焊接电弧以及焊液从生成、流动到冷却的过程，同时听到相应的焊接音效。该系统为网络化模式，采用无线网络将系统内各套设备进行连接以便进行信息的交换。
每套设备标准配置包含：虚拟焊接设备若干台、数据服务器1台、教师管理机1台、无线网络设备1套、观摩投影设备1套、劳保手套若干双。在标准配置的基础上，可以增加虚拟焊接演练设备，数量没有限制。
2.2虚拟焊接仿真系统存在的问题
该系统最大的缺点是一台主机只带一个工位，而每台设备价格高达二十多万，对于一个30人的标准班来说，如果用这样的仿真设备，投资就要一百多万，成本太高。而且该仿真设备也只能模拟三种焊接方法，效果如何还无法做结论。但这种仿真设备已经是现有仿真设备中价格较便宜的了，所以，就目前的形势来看，要想大规模的引进教学并使之普及是不现实的。要解决这个问题，必须从技术上改革和创新。
3.焊接虚拟仿真实训平台建设研究方向
3.1焊接虚拟仿真软件的研发
未来的焊接虚拟仿真实训平台建设不但只是虚拟仿真设备的研究，同时应研究设计出能模拟真实工作环境的仿真软件，能将参观工厂、技能实训、技能考核等融与一体，实现从工厂的认识实习、常规焊接技能实训仿真训练，到模拟中级、高级焊工技能考核。
3.2焊接虚拟仿真系统的研发
开发焊接虚拟仿真系统，使该系统能具备常规焊工操作模拟和焊接工艺模拟，并且一套系统满足50电脑（工位）同时工作。主要功能如下 ：
①本模拟焊机系统定位在“焊接学生实训入门教学使用”。
②一个主机能代五十个终端工位同时工作。
③可用于模拟焊条电弧焊、手工钨极氩弧焊、熔化极气体保护焊三种常用的焊接操作过程，模拟器要实现不同焊接接头、不同焊缝（平、角）、不同焊接位置、不同焊接方法的模拟。
④理论知识测试部分能自动组成试卷并支持打印。能支持联机，像驾驶证考试一样让学员在不同计算机上完成理论考试。
⑤系统中集成一些常用焊接资料，支持常用资料的查询。例如常见钢材的化学成份、焊接标准等等。
⑥理论学习建成一个自主学习系统，学员可以根据自己所需进行不同内容的学习。系统要能支持内容更新，能根据用户需要自由导入、更新内容。
⑦能仿真显示在操作过程中缺陷的产生情况，并能自动计分显示。如操作不当，造成焊缝成形不良，咬边、夹渣、未熔合等缺陷。
总之，焊接虚拟仿真实训平台建设是一项综合而复杂的工程，只有在解决了上述难题后，才能真正的将虚拟焊接仿真技术应用到实际教学中去，否则都只能是纸上谈兵，即使研发出仿真设备，那也只能是昙花一现。
参考文献：
[1]数字化焊接技术的发展趋势判断和需求分析.中国工业网，2006（5）.
[2]在培训和鉴定领域推广应用仿真模拟技术的情况综述.劳动和社会保障部职业技能鉴定中心，2002（8）.
综合布线虚拟实训系统开发 篇3
在职业院校中,往往有些像计算机网络技术类课程如《网络组建及综合布线》,在实践教学中满足不了学生反复观察和操作的教学实训要求,有限的教师很难在有限的时间内细致地指导大批的学生,难以达到工作岗位业务要求的水平,而且网络类教学设施与设备不仅品种多、数量多、价格高,而且更新快。这势必造成职业技术教育的投入量大,收获小。因此在职业学校网络课程的设计中,应用虚拟现实技术来构建开发虚拟实验室作为教学实训的补充成为人们一个很好的选择。
网络类课程中虚拟实训室就是通过WWW创建一个可视化三维立体环境,其中每一个可视化的三维物体都代表一种试验对象,通过鼠标点击等操作,用户可以进行虚拟控制等操作从而能够达到试验和训练目的。
2 系统开发过程
系统总体界面以蓝天白云及威海职业学院信息楼三维模型为背景,下方是结构化综合布线的6大系统模块图标,点击任一系统模块图标可进入平台进行学习,如图1所示,任意系统包含参观、学习、操作、考核等4种模式。
2.1 参观模式
在进入系统后点击参观模式进入参观模式,在参观模式下点击进入任何一个系统即进入该系统三维空间,如进入垂直干线子系统可以对该系统的三维空间进行上下浏览,在三维空间内对该系统的典型组件用文字标明该组件的名称,旁白解说介绍该系统的组成及基本性能,旁白解说是在系统的右侧配有文字说明,如图2所示。
2.2 学习模式
在进入系统后点击学习模式进入学习模式,在学习模式下点击进入任何一个系统即进入该系统,如点击进入工作区子系统,此时系统界面变为如图3所示。
此时可对系统各个组件进行学习认识,如点击水晶头,则在“系统组件三维展示区”内展示水晶头的三维模型,可以用鼠标控制在各个角度进行观察,同时在“系统组件功能介绍区”对该组件的功能进行介绍,如图4~图6所示。
2.3 操作模式
在进入系统后点击操作模式进入操作模式,在操作模式下点击进入任何一个系统即进入该系统,如点击进入工作区子系统,此时系统界面变为如图7所示。
此时可演示系统内各种典型操作,如点击“制作水晶头”,则在“系统典型操作区”内展示水晶头的制作过程,如图8所示,模块制作过程如图9所示。
2.4 考核模式
在进入系统后点击考核模式进入考核模式,此时系统界面变为如图10所示。
考核模式设计为能够激发学生学习兴趣的互动游戏模式,类似于拼图游戏,学生可以拖动下面的典型综合布线操作图标放置到上面的顺序图标中,只有顺序正确才能放入,使学生在游戏互动中完成综合布线典型操作的学习
3 结语
虚拟实训室的主要优点有:(1)使用非常方便,无需回到现实的实训室,随时随地只要能上网就可以开展训练;(2)成本低廉;(3)减少干扰,可以避免现实训室中无关干扰,比如设备故障等;(4)应用广泛,以网络为载体,适应性好。
摘要：网络综合布线是技能性、实践性很强的课程,对现实的操作环境要求高,需要大量的实训耗材,在实际教学中是不容易做到的,为此开发了综合布线虚拟实训系统。利用还系统,学生可通过网络随时随地进行课程实验,使得实验者具有身临其境的现实感觉,提高了实践学习的兴趣和效率。
虚拟实训国内外研究现状 篇4
关键词：虚拟现实,实训,职业教育
一、虚拟实训
虚拟实训, 即虚拟培训, 英文全称是Virtual Training。虚拟实训是指利用虚拟现实技术生成实时的、具有三维信息的人工虚拟环境, 学生通过运用某些设备接受和响应环境的各种感官刺激而进入其中, 并可根据需要通过多种交互设备来驾驭环境、操作工具和操作对象, 从而达到提高培训对象各种技能或学习知识的目的。与传统的训练方式相比, 虚拟实训有如下优点:摆脱时空限制、避免真实操作带来的危险、激发学生的学习兴趣、降低教学成本。
二、虚拟实训国内外研究现状
(一) 虚拟实训国外研究现状
将虚拟实训运用于运动技能方面的研究由来已久。早在1985年, 训练投篮的虚拟现实系统已被开发。训练者戴上特制的手套和眼镜, 在虚拟的空间里练习投球。与在真实环境中相比, 在虚拟的空间里练习投球有其显著的特点及优势。如模仿真实世界中球的运行轨迹, 并控制其运行的速度以适应训练者的训练进程。开始时, 球下落的速度非常缓慢, 以便使训练者看清球运行的路线, 找出偏差, 调整自己的动作。随着训练者投篮准确率的提高, 球速也开始加快, 直到球速与现实中的完全相同。最终, 训练者掌握了投篮技巧, 并且这与在真实的世界里练习的效果没有多大区别。
对球类运动的训练中, 运用虚拟现实技术不仅可以有效训练球员掌握投篮技巧, 也适用于对团体的技能训练。美国Michigan大学虚拟实验室的学生开发了一套运用于足球训练的系统——Virtual Football Trainer。这套系统是以CAVE (Cave Automatic Virtual Environment) 为基础的。利用这套系统, 使用者可作为一名队员参加足球比赛的训练, 感觉到自己就像站在一群队员之中, 使用者可以向各个方向任意走动, 可以飞跑去抢球。这套系统为使用者提供了一个近乎真实的训练场景, 非常适合训练足球队员的实战能力。
随着虚拟现实技术的不断发展和成熟, 在其他领域的应用中虚拟现实技术也取得了不错的成果。在医学领域, 日本Nagasaki应用科学技术研究所建立了一种基于“动作接口”的增强环境, 用于病人的生理功能和定位能力测试, 提供有效的康复训练计划。Rutgers大学设计成了一种敏感手套, 用于记录手指的运动和力, 手套利用记录数据和力反馈信息启动相应的康复疗法。德国国家信息技术研究中心开发的一种交互式应用程序, 借助Virtools VR Pack, 通过因特网或企业内联网, 更好地为学生提供课堂环境下的医疗培训。这种极其详细的3D模型所产生的真实感, 使学生能够像在现实环境下一样进行各种各样的心脏病理实验。
在航天领域, 美国航天局曾在“哈勃太空望远镜的修复和维护”计划中采用了虚拟现实仿真训练技术。宇航员训练时坐在一个模拟的带有传感装置的椅子上, 用于在虚拟空间中作直线运动的位移控制器和调节宇航员朝向的旋转控制器。宇航员戴的立体头盔可以显示望远镜、航天飞机和太空的模型, 并用数据手套和系统进行交互。训练时宇航员通过虚拟手抓住“模块更换仪”, 就可以利用座椅的控制器在虚拟的太空中飞行了。经过反复的维护训练以后, 宇航员最终升空成功更换了哈勃太空望远镜上损坏的模块更换仪。
此外, 在虚拟现实技术在物流管理等经济领域的应用也大有前景。AUTOMOD是由美国Automation推出的三维物流仿真系统, 为用户提供了一系列的物流系统模块来仿真现实世界中的物流自动化系统。
(二) 虚拟实训国内研究现状
虚拟实训在国内的研究主要集中在高校和职业院校应用。例如, 北京航空航天大学计算机系是最早进行虚拟现实研究、最具权威的单位之一, 研发了用于飞行员训练虚拟现实系统、虚拟现实演示系统, 研究了虚拟环境中的物理特性的表示和处理并提出相关算法和实现方法。北京科技大学钟延炯教授研制的VR-4的汽车驾驶模拟器, 模拟仿真各种路况上进行驾驶技能的学习和训练, 产生逼真的效果。VR-4可以提供多项教练场的正常条件下无法提供的训练项目, 如恶劣天气下的训练, 跟随前车的训练等。
此外, 虚拟实验室作为虚拟实验、虚拟训练的场所也受到了高校的重视。例如, 深圳大学基因工程虚拟实验室通过综合运用虚拟现实技术、网络技术和多媒体技术构建的三维实验室环境, 学习者可以在虚拟实验室场景中, 自由操纵实验器材进行模拟实验, 缓解了基因工程实验昂贵的实验费用和学生实验需求之间的矛盾。同时, 虚拟实验室的研究也存在一定的不足。陈小红等通过对虚拟实验系统及其国内外现状的研究, 分析了虚拟实验系统研究的不足及发展趋势, 指出现阶段虚拟实验室的研究存在不够深入、系统等问题, 尤其对效果评价方面的研究较少。
参考文献
[1]虚拟现实技术在技能训练中的一些实例[J].中国教育网络, 2006, z1:48-49
[2]MILES H C, POP S R, WATT S J, et al.A review of virtual environments for training in ball sports[J].Computers&Graphics, 2012, 36 (6) :714-726
[3]许微.虚拟现实技术的国内外研究现状与发展[J].现代商贸工业, 2009 (2) :279-280
铝电解虚拟仿真实训系统开发 篇5
高职冶金技术专业的人才培养特别强调对学生动手能力的培养, 作为冶金技术专业核心课程的铝电解尤其如此。但传统铝电解实训教学—主要通过到铝电解厂进行工种认识实习、生产工艺实习、课程设计等来实现。这就带来以下几个方面的问题:
(1) 学生只走马观花的看, 无法动手实操;
(2) 实习的时间安排无法与理论教学有机结合, 学的时候不看、看的时候学的内容已淡忘;
(3) 铝电解厂生产进度与教学进度不协调, 使学生无法看到课程标准规定的生产实践或具体操作;
(4) 由于工厂实际条件学生无法通过反复练习来掌握基本技能;
(5) 工厂当中实训操作所带来的各种危险无法完全避免;
(6) 基础知识与设计、操作等实际有脱节。
以上几个方面的问题造成铝电解实训教学的效果欠佳。为了提高教学质量, 培养符合高职教育特点的、适合企业和社会需求的铝电解高技能人才, 开发铝电解虚拟仿真实训系统来解决铝电解虚拟仿真实训系统是一条切实可行的路子。
2铝电解虚拟仿真实训系统开发
2.1开发思路
铝电解虚拟仿真实训系统应该达到:
(1) 满足铝电解实训教学的需求 (使学生能够掌握铝电解槽的焙烧、启动、正常生产、测量管理、故障判断与处置等模拟实训操作) 。
(2) 满足工种认识实习及生产实习的要求 (铝电解厂组成, 铝电解车间概貌、铝电解槽及附属供料净化系统设备组成) 。
(3) 兼顾铝电解工技能鉴定培训与考核的要求。
2.2系统组成
2.2.1电解设备
使学生通过软件能够说明铝电解槽 (阴极结构—槽壳及内衬、上部结构—门式支架和大梁、阳极提升装置、夹具和阳极组、筒式下料器、母线结构) 打壳装置及附属设备 (短路口装置、天车、烟气净化系统) 各部分的名称与作用, 正确认识铝电解厂各车间组成
2.2.2电解工艺
使学生直观认识焙烧 (铺焦粒、安装阳极、装炉、安装软连接、安装分流器、通电焙烧) 、电解槽的启动 (灌电解质、捞炭渣、灌铝液) 、正常阶段操 (定时加料——基准加料、欠量加料、过量加料、非正常加料、阳极更换、抬母线、效应熄灭、出铝作业、扎边部、捞炭渣) 作具体过程。
2.2.3.工艺仿真
使学生能够按照安全规程、技术规程、设备规程和管理制度的要求进行焙烧、启动、正常操作 (定时加料、槽电阻调整、阳极更换、效应熄灭) 。
2.2.4.电解故障
使学生能够按照安全规程、技术规程、设备规程和管理制度的要求判断及处理病槽、阳极故障、漏槽、设备事故。
2.3系统功能
2.3.1配合金属铝熔盐电解课程理实一体化教学
按照金属熔盐电解课程标准的要求, 可以在设备、正常生产管理、物料输送与净化等教学环节中, 使用金属铝虚拟仿真系统进行理实一体化教学, 激发学生学习兴趣, 提高教学质量。
2.3.2进行金属铝熔盐电解仿真实训
金属铝熔盐电解虚拟仿真实训系统可以进行仿真实训, 进行铝电解焙烧、启动、正常生产管理、测量、故障判断与处理等仿真实训操作。
2.3.3进行铝电解工技能鉴定培训及考核
利用铝电解仿真实训系统对在校学生和企业职工进行铝电解工技能鉴定培训及考核, 有力地促进在校学生“双证书” (毕业证、职业资格证) 制度推行和企业职工培训的补充, 同时还将现代信息技术引入职业技能鉴定培训及考核工作。
3系统使用效果
某校冶金技术专业联合铝电解企业和软件开发企业按照以上所述的思路和功能, 开发出铝电解计算机虚拟仿真实训系统, 并经过三年的使用取得了良好的效果:近三年毕业生到铝电解企业就业的比例占到毕业生总人数的20%, 而且企业反馈的信息是学生到企业一线上手快, 学生对企业工作的实际情况表现出了良好的适应性;通过对在校学生进行教学质量进行跟踪调查反馈的结果分析, 学生对仿真系统的使用非常欢迎, 认为通过理实一体教学和仿真实训对铝电解操作和技能掌握得比较好;对铝电解仿真实训系统在职业技能鉴定及考核中的运用, 劳动及社会保障部门给予了高度评价, 认为这是对冶金相关工种鉴定考核及培训手段的创新。
4结论
作为铝电解虚拟仿真实训系统的开发及成功使用经验总结, 可以得出以下几点结论:
(1) 对系统开发必须由学校提出构建思路 (包括典型设备和企业生产流程选择、系统总体结构、系统功能及组成) , 基础资料收集和软件开发企业、铝电解生产企业选择.
(2) 选择具有良好合作的铝电解企业作为开发系统的参照对象, 将有力地推进前期资料收集和调研 (主体设备和辅助设备图纸、安全规程、技术规程、设备规程和管理制度、现场操作视频采集) 后期系统开发效果的评价工作, 为系统开发及成功应用打下坚实的基础。
(3) 选择具有相关实训系统开发软件的企业, 可以加速系统开发进度和保证后期使用效果。
总之, 只有形成以学校、铝电解生产企业、软件开发企业“三位一体”, 协作开发的机制, 才能开发出融合了最新铝电解职业教育理念、现代铝电解生产特点和计算机最新技术趋势的, 为学校教师和学生喜闻乐见、企业和社会欢迎的铝电解虚拟仿真系统。
参考文献
[1]徐征, 周怀敏, 等.拜耳法生产氧化铝工艺仿真培训系统的开发[J].云南冶金, 2011, (06) :65-68.
软件虚拟实训平台的研究与开发 篇6
随着信息技术与网络技术的发展和普及,构建基于Internet和Intranet的远程培训系统的需要日益迫切。在我国,软件开发人才的培养成为重中之重,目前高校的软件开发人员培养侧重理论教学,学生缺乏实际的软件开发经验,对软件开发项目理解不深刻,往往需要一个很长的磨合期才能适应真正的开发工作,而且开发方法规范性差。另外,由于培养费用、实践条件的限制,使得每个学生都参加项目开发和实训存在很大难度,因此,基于软件开发过程的模拟实训平台的研究和开发意义重大。
1 系统总体设计
1.1 系统架构
系统采用B/S模式,在ASP.NET环境下开发,分为用户界面层、业务逻辑层和数据访问层三层结构。其主要功能模块如下:课件管理模块主要包括实训相关课件的发布和阶段管理,由教师按照实训的计划安排归类、管理及发布;实训任务管理模块规定不同阶段各个角色应该完成的任务,包括相关代码和报表模板,老师对学生的提交所作出的相应评审报告;实训进度管理模块主要规定实训各阶段的时间安排;考核系统模块包括各阶段学生任务的提交,知识的检测,最终实训结束的测评及对实训的调查等;实训结果评审模块提供老师对学生各阶段任务提交的评定和审核,完成每个学生的成绩报告;老师讲课子系统提供实训老师的授课和答疑功能;实训成绩报告模块提供学生在实训期间的所有考核成绩,包括各阶段的任务完成情况和最终的测评成绩等,实现查询、编辑、打印、数据导出等功能;在线答疑模块给用户提供相互讨论及答疑空间,用户可以相互私聊,也可以公开探讨;界面管理模块包括系统主页上项目经理通告的建立发布及一些常用连接的编辑功能;用户信息管理模块主要实现用户信息的查询、编辑功能。
1.2 数据库设计
系统使用SQL Server 2000数据库和ADO.NET数据库访问技术。
系统主要数据库分类:用户信息库:包括老师和学生用户信息数据表等。考核成绩数据库:包括学生各阶段的考核成绩数据表。系统数据库:包括任务安排、进度管理、公告通知、交流数据、提交任务和界面管理等数据表。课件资料库:包括课件各阶段数据表,及任务和考核文档数据表等。
1.3 案例资源库设计
实训案例资源库的构建要与人才培养目标相一致,以专业岗位需求为根据,突出“能力”目标。实训案例课件取自真实开发案例,以规范的软件开发过程为主题,结合微软解决方案构架(Microsoft Solution Framework,简称MSF)的过程管理模型和团队管理模型,按照角色和过程分类,包括:远景规划(Envisioning)、计划(Planning)、开发(Developing)、稳定(Stabilizing)等阶段的任务与资料,每阶段都有相应分工要求和详细说明。通过课件实例中的讲解与描述,学生可以非常条理地对项目进行分析、设计、开发与测试,从而达到虚拟实训的目的。
2 采用的关键技术
2.1 利用ADO.NET技术访问数据库
ADO.NET是在微软的.NET中创建分布式和数据共享的应用程序开发接口(API)。ADO.NET提供了一个一致的、高性能的、高兼容性的数据访问接口,涵盖了从一层到多层数据库应用的解决方案以及基于Web的数据驱动解决方案,专门用于结构松散的、本质非链接的应用程序。
以下是系统数据库操作部分的简要代码:
2.2 选择课件的XML遍历算法
用户在课件Data Grid Doc Info列表中选择相应的课件后,系统从数据库Document Info表中检索出课件的Doc Id,并由此在数据库Catalog Info表中找到相对应的课件目录,再次转换Xml目录文件的格式,对应生成Catalog.xml目录文件,配合课件浏览模块菜单的动态生成。
利用这个算法可以很方便地帮助我们把数据库中的数据迁移到XML数据源中。选择课件算法如下所示:
2.3 基于存储过程的数据库安全性措施
对于一个数据库系统而言,用户名和密码的验证是必不可少的,一般都是通过类似的语句来限制用户的访问权限,如:Sqltext="Select*from用户表where用户名='"+Name ID+"'and密码='"+Password+"'"。Name ID和Password分别代表用户表中的用户名和密码字段,通过这条语句来判断用户录入的用户名和密码与用户表中的对应数据是否一致。然而,上述语句却存在着致命的缺陷,如果用户在录入用户名时加入了以下语句:111'or'1=1时,那么刚才的SQL语句就变为:Sqltext="Select*from用户表where用户名='111'or'1=1'and密码='"+Password+"'"。这时候密码输入任何内容都可以通过用户名、密码的验证。
而采用存储过程来替代SQL语句就可以在很大程度上防止上述SQL注入式攻击的出现。存储过程的SQL参数传递方式将防止攻击者利用单引号和连字符实施攻击。此外,它还使得数据库权限可以限制到只允许特定的存储过程执行,所有的用户输入必须遵从被调用的存储过程的安全上下文,这样就很难再发生注入式攻击,保证了系统的安全。
3 结论
利用网络技术将培训、学习与管理有效结合起来,界面友好、使用简单,是现代培训教育发展的方向。本系统设计模式,配合项目案例资源库的建立,可以共同构建远程教学体系,真正实效地建立起学生对于软件开发过程的概念,有利于系统的功能扩充,同时基于互联网架构,保证了系统具有优秀的安全性、开放性和共享性。
参考文献
[1]王月青.高职院校计算机软件开发课程实训模式探索[J].硅谷,2009,5.
[2]田蕾,董波.使用ADO.NE T技术轻松访问数据库[J].科技论坛,2006,1.
数字化虚拟情境实训教学探索 篇7
传统教学中学校为了减少实验室维护工作量及硬件损坏等问题, 机房通常都通过硬盘保护卡来实现对计算机系统的保护, 这样学生就不能对计算机进行频繁分区、格式化、安装操作系统等操作。为了解决传统教学中的问题, 可通过数字化虚拟实训情境教学, 如用VMware虚拟机软件等。
一、数字化虚拟实训情境概念及特征
1、情境
情境 (Situation) 这词从20世纪80年代开始被教育领域关注, 将“情境”引入到教育当中来。狭义上来说, 指教学坏境中对学生引起积极学习情感反应的教学过程;广义上来说, 使学习主体产生一定情感反应的客观环境。
“情境”与环境有关。环境是学生获得知识不可缺部分, 知识的获得在于学生与环境的直接交互作用。虚拟中的“情境”往往是模拟现实的环境。
2、数字化虚拟情境实训
信息技术的高速发展后, 把信息技术应用于教与学的过程当中, 实现课程与信息技术相互整合, 利用虚拟情境来进行实训的方式—数字化虚拟情境实训, 它能促使教育的功能和内涵全面提升, 并将教育形式从“传道、授业、解惑”向“知识的继承、传播、使用、创新”转变, 提供更快捷、更密切的实训方式和各种丰富的教学资源, 实现了一种全新的实训方式。虚拟情境可用VMware虚拟机软件来实现。
3、虚拟机
虚拟机是一台在物理计算机上虚拟出具有独立逻辑的计算机, 与独立的计算机一样, 它拥有自己的硬盘和操作系统、CMOS, 可以像用普通计算机一样对它们进行分区、格式化、安装系统和应用软件等操作。虚拟机就是一种应用软件, 可以说Word也算是虚拟机, 只不过是只能做文字处理的机器而已。虚拟机也就是相对于物理机来说它是假机。
主流的虚拟机软件主要有VMware Workstation、MicrosoftVirtual PC和Virtual Box。
二、VMware 在安装系统中的典型实训
1、新建虚拟机 WINDOWS XP PROFESSIONAL, 20G;
2、设置好虚拟机的 BOOT 为 CDROM 等其它 CMOS 设置;
3、放入维护光盘, 分区及格式化;
启动光盘时选光盘中的一键分区, 分三个盘, C盘为10G, 其他随便, 然后再格式化;
4、启动光盘时选某一选项装克隆版的 WINXP。
这四步就可以简单实现安装系统了, 从中可以看到过程, 学会后就可以在真机中运用了。一些虚拟光驱等常用软件的安装就可在虚拟安装好的系统中实训了。
三、结束语
数字化虚拟情境实训是现代信息技术发展所引导的一种新的实训方式, 它突破了传统实训的瓶颈, 把学习的自主权还给学生。通过数字化实训, 学生能够自主掌握学习的空间和时间、进程等。数字化实训使学生的实训变得易懂和显著、直观, 为学生的实训提供了良好平台。
摘要：针对《常用工具软件》实训中存在的硬件损坏等问题, 探索应用VMare虚拟机于实训中的数字化虚拟情境实训教学改革。
关键词：VMware情境
参考文献
[1]王春海.虚拟机配置与应用完全手册[M].北京:人民邮电出版社, 2003.
[2]张彬彬.应用虚拟机于计算机组装与维护实训中[J].电脑知识与技术, 2009.
虚拟实训体系 篇8
1 虚拟公司项目实训
虚拟公司项目实训起源于五十年代的德国, 最早应用于经济类专业实训教学, 是指人为创造的经济活动仿真模拟环境, 作为经济类专业的实践教学场所和组织形式。近年来, 我国的一些高校在经济类专业实践教学方面进行了积极的探索和改革, 相继建立了财会模拟实验室、商务模拟办公室等形式的虚拟公司场景。实践证明, 虚拟公司项目实训能够有效地解决经济类专业实践教学的难题, 有助于培养学生的实践能力和增长相关知识。虚拟公司教学模式正在逐步被人们所认识和接受。
信息类专业如计算机软件、信息管理、电子商务等, 在课程设置中都包含有软件分析、设计与开发的内容, 并且处于相对重要的地位, 此类课程的显著特点是强调学生的实际操作能力, 因此在教学环节中设置了大量的专业实践实验, 如上所述, 软件项目实训是提升学生实践能力的重要教学方式。
其实虚拟企业教学法不仅适用于经济类专业的实训, 同样适用于软件项目的实训。软件开发项目具有明显的过程性, 典型的软件开发需要经历需求分析、系统设计、系统开发、系统运行维护等过程, 在虚拟企业实训模式中, 学生可以经历全部的业务操作过程, 了解和弄清各环节之间的差别和联系, 学生可以在沟通技巧、数据库设计、网络建设、程序开发、运行平台搭建等多个技术领域得到锻炼。
2 虚拟公司软件项目实训的组织实施
2.1 虚拟公司的组织
面向软件项目实训的虚拟公司应该具有一般软件公司的组织架构, 包括公司经理、项目经理等角色。为保证实训的质量, 公司经理和项目经理一般由实训指导教师担任, 负责公司和项目的管理。为了让学生更多地接触和学习项目管理相关知识技能, 可设置项目副经理, 由学生担任, 主持项目管理的实际工作, 作为项目经理的指导教师在背后给予建议和指导。
虚拟公司将学生分成若干项目组, 不同项目并行进行。项目组数量取决于学生人数和项目复杂程度, 项目组不宜过大, 否则学习效果难以保证。为了顺利开展项目实训, 指导老师需要事先了解各个学生的学习情况、组织协调能力, 在项目分组时尽量让能力强的学生均匀分布于各项目组, 以起到传帮带的作用。
项目分组在实训过程中并非一成不变和相互隔离的, 项目组之间的交流是值得提倡的, 有利于学生在讨论中相互学习。同时, 在项目进行中也可进行人员的流动, 这样的设计与真实公司的现实情况是类似的。
2.2 逼真性设计
项目实训的关键在于“实”, 因此在虚拟公司设置上应该尽可能地做到逼真, 营造一种接近真实的实训环境, 这有助于师生互动, 特别是学生主动参加学习, 保证了实训效果。
首先应该对实训教师进行一定的培训, 让其摆脱课堂讲授的惯性思维与习惯, 预让学生转化身份至职工, 教师转化身份为职业经理。指导教师不缺乏专业技能, 缺乏的是职业经理人的职业技能和职业习惯, 因此需要从这些方面进行培训。
另外, 虚拟公司需要一个独立的空间和环境, 一般由实验室或实训室改造而来, 将空间布置成类似软件公司格局。同时配置办公设备、协同软件等必要的软硬件设施, 为软件项目实训营造逼真的硬环境。
借鉴现实软件公司, 制定完善的管理制度:考勤制度、绩效制度等, 做到有章可循, 有章必遵, 严格管理, 为软件项目实训营造逼真的软环境。
2.3 实训效果管理与评价
软件项目实训属于团队合作学习, 而且在项目实训过程中学生的角色、工作内容往往是不固定的, 因此针对具体学生的实训表现、学习效果的评价和管理是个亟待解决的难题。可借鉴现实软件公司关于职工业绩、薪酬管理的相关规定, 制定学生项目实训成绩的评定方法。
在软件项目实训中应该给予研讨会足够的重视, 一方面是因为, 通过研讨可以解决项目过程中遇到的真实问题, 让学生在解决问题的过程中相互学习, 不断进步。另一方面, 通过研讨, 可以发现不同学生的表现, 可以及时地给出针对性的帮助和管理。
在实践中, 我们设置了虚拟货币, 对于学生在实训中的表现随时进行奖罚, 项目结束时学生获得的虚拟货币的多少成为其实训成绩评定的重要依据。
3 结语
虚拟公司项目实训模式不但适用于经济类专业的实践教学, 同样适用于计算机软件类专业。通过虚拟公司软件项目实训学生可在逼真的操作环境中进行“手脑并用”的学习, 在这种情境中, 他们通过反复操作, 进而会预期形成自然的、符合现实软件工程活动要求的行为方式、智力活动方式和职业行为能力, 即在专业能力、方法能力、社会能力和个性方面得到全面发展。
参考文献
[1]王聪利.德国职业教育实训教学环节的优势分析及其对我国的启示[J].西安建筑科技大学学报, 2011 (1)
[2]曹建春, 马海洲.项目引领知识贯穿《C#程序设计》课程设计与实践[J].电子商务, 2011 (1)