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应用电子虚拟仿真实训分析

摘要:基于VR技术的应用电子虚拟仿真实训系统解决了“职业素质养成、知识与技能综合运用、基层管理”三者的融合问题,突破“硬件”资源不能共享及学生厌学的问题,开创隐性知识/技能的显性化及职业素质内化,突破传统实训仅局限于“物理”实训室或企业,突破了实习实训方法的重大瓶颈。

关键词:VR;应用

电子虚拟仿真实训系统依据职业能力素质成长模型、职业成长系统、学习地图,按照基于游戏的虚拟工厂脚本,开发了由《虚拟电子产品生产车间》和《智能测控电子产品实验系统》两部分组成的“基于游戏、虚实结合、3D场景再现”虚拟工厂——应用电子技术专业虚拟实训系统。应用电子技术专业虚拟工厂有效解决了从事电子产品生产、设计等岗位群对应的电子产品生产管理与工艺指导、电路设计与分析等10项专项技能或综合训练难题。通过虚拟现实技术实现真实原型再现,硬件资源软件化、网络化,实现有限资源无限共享,有效地解决了教学实践教学实训资源不足问题,解决了大型、先进、精密电子仪器设备高额购置成本问题,解决了抽象过程形象化问题,为培养学生电子产品生产与管理、电子产品设计与开发等关键能力起到至关重要作用,提高了学生培养质量[1-2]。而文献[1]从技术上分析了虚拟电子产品车间的设计、实现过程以及功能,文献[2]从虚拟实训系统应用角度介绍了系统应用教学的效果,本位主要对其进行创新性分析。

1创建“五生产要素、三职业路径、三能力层级”综合学习训练系统,突破传统职业教育的藩篱,解决了“职业素质养成、知识与技能综合运用、基层管理”三者的融合问题

打破传统的学科性知识体系,依据“人、机、物、法、环”生产要素,以职业人为中心,遵循技能、技术、管理三条职业人职业发展路径,融合电工技术、电子技术等知识,电子仪器仪表与工具的使用、工艺指导等技能、电子产品生产管理与创新能力、职业素质等职业素质,构建“操作工—技术员—工程师”为主轴的三层级职业能力素质成长模型。通过对职业活动进行进阶式的教学化的设计,训练知识技能与素质。创立了“五生产要素、三职业路径、三能力层级”“知行合一”的符合职业人成长规律的应用电子技术专业综合训练系统。将职业素质、专业知识、职业技能综合运用、生产运行管理融会贯通,通过具体工序、工作任务和职业活动来养成和训练,并通过学习地图引导应用电子职业人成长。

2创立教学工厂“硬件软件化”及虚拟化实训理念,突破“硬件”资源不能共享及学生厌学的问题

按照“‘游戏’互动”软件开发理念,以真实电子产品生产工厂领料岗位、预处理岗位、插装岗位、SMT贴片岗位等11岗位以及工厂人文文化真实环境为依托,设计出虚拟工厂操作员、技术员、工艺员、工程师等职业成长历程,以及电子产品生产工序为级别的“游戏练级”。将工厂硬件如设备、工量具、仪器仪表等刚性硬件虚拟化,与岗位的工艺、技术、流程、管理规范、规章结合起来依据“职业人”的职业成长规律,以真实企业“人、机、料、法、环”五个生产要素为起点,设计出电子产品调试与检修等技能提升、职业技能成长的学习地图,以学习地图导航学习者通过选择不同的应用电子职业人角色来实现自己的职业成长需要。引导学生一无所知到成长为一个拥有丰富专业知识、操作技能、职业素质的虚拟“职业人”,其成长过程品味“游戏”的智慧和乐趣。一线操作员学习实训系统中的基本操作和基本技巧;技术员和工艺员则进行一些更深入的探索和体验,比如更深入地了解PE(工艺)、EE(工程设备)等岗位的操作内容,并向着自己喜欢的方向培养和打造角色,以达到挑战自我的目的。

3开创隐性知识/技能的显性化及职业素质内化,突破“素质冰山理论”的实训应用问题

高素质的应用电子技术专业职业人应具备的职业意识、职业道德、职业作风和职业态度等隐性的职业素质很难通过一般课堂得以培养。虚拟真实设备、虚拟真实岗位、虚拟真实环境三个层次3D原型再现企业,学习者在虚拟工厂通过产品生产工序“游戏练级”职业人成长训练,“亲身真实经历”工厂生产组织、过程管理。学习者角色扮演操作员、技术员、工艺员、工程师工厂职员,体验电子产品生产过程中除知识、技能以外对敬业乐业、遵章守纪、责任担当、沟通协作、意志品质、实干巧干、发展创新等职业素质要求,领悟到职业素质对产品质量和职业人成长历程的影响。通过虚拟工厂的电子产品生产过程、品质管理过程“游戏”练级活动,将职业素质社会化和外化,实现隐性知识的显性化。“游戏练级”,“亲身真实经历”发掘学习者内部潜力,激励学习者探寻电子产品生产、管理的秘技,实现综合性职业素质的内化滋生。

4创立应用电子技术专业的泛在性实习实训,突破传统实训仅局限于“物理”实训室或企业,突破了实习实训方法的重大瓶颈

通过虚拟现实技术实现真实原型3D再现,硬件资源软件化,实现对真实电子产品工厂生产过程的逼真模拟重现。让学生不需到实际工厂便可以在3D虚拟工厂体验到电子产品生产的所有工艺、技术及安全生产流程。在学习和训练模式上创新了一种以学习者为中心、以学习任务为基点的虚实结合的实训系统,通过信息技术加强的学习实践环境使学习与训练落实于现实应用,学习者可以更充分地体验、更有效地进行知识建构的泛在学习与训练新模式。其中,学习新模式主要体现在学习者从原来的平面式“适应性”学习模式转变为立体式“导向性”的按需学习模式。即学习者在学习过程中可以在任何地方,任何时间,得到他所需要的文档、动画、操作视频、考核试题等各种学习信息,这些信息的获取是基于学习者自身需求的,因此学习是一种自我导向的过程,是一个适量学习(justinenough)的过程。实践操作的泛在训练新模式主要体现在训练者可以通过虚拟实训系统软件中的企业参观模式来了解企业的组织架构、生产岗位的工艺流程、企业对员工的基本要求等相关知识与信息,在操作模式下通过与软件的交互对话获得独自解决生产工艺(PE)、设备工程(EE)、测试工程(TE)、质量控制(QC)等生产技术问题的知识和能力,在考核模式下使训练者通过教学软件的评价反思工具对学习和训练过程进行反思并为个性化发展定制实现条件。学生可以任意漫游到三维虚拟的车间去体验并操作各种设备、学习(或熟悉)各种工艺的操作技巧等。利用网络技术,将软件网络化,实现有限资源无限共享,学习者可以在任何地方,任何时间,漫游电子产品车间、技术上岗、操作对应设备,得到他所需要的文档、动画、操作视频、考核试题等各种学习信息。同时,泛在训练通过操作和考核模式还能检验训练者是否达到了解决问题的技能和高级思维能力训练的目标,以确保在将来的工作和学习中训练者的能力能够有效地迁移到实际问题的解决中去。

总之,基于VR技术的应用电子虚拟仿真实训系统解决了“职业素质养成、知识与技能综合运用、基层管理”三者的融合问题,突破“硬件”资源不能共享及学生厌学和“素质冰山理论”的实训应用问题,实现了有限资源的无限共享。

作者:谢永超 单位:湖南铁道职业技术学院

参考文献:

[1]谢永超,肖辽亮.虚拟电子产品生产车间的设计与实现[J].自动化技术与应用,2016(6).

[2]刘红兵.游戏互动的3D虚拟仿真实训在职业技术教育中的应用研究[J].价值工程,2016(3).

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