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工业训练中心虚拟仿真教学——打造高职沉浸式互动实训平台
发布时间:2022-06-08 发布者: 浏览次数:

在线教学是近几年疫情防控形势下的一个常态,工程实践、实训操作的线上教学方式和效果面临着挑战。工业训练中心提前布局,在2021年全面启动虚拟仿真平台和资源的开发。打破传统实训模式,融合授课、实训、演练、考核为一体,运用虚拟仿真开展教学活动,打造一批高职基于虚拟环境的沉浸式实训平台。

目前中心共有五个实训室,已建设使用电子专业PROTEUS虚拟仿真项目、《电工技术与实训》《机械设计与应用》《大学物理》虚拟仿真实验平台、跨学科融合创新实践虚拟仿真实验平台等六大实训平台。

电工实训室(教研室)“一课七步”虚拟仿真教学

电工实训室(教研室)线下建设实训室18间。通过中国大学MOOC平台及深职i学习平台,开展虚拟仿真教学。疫情防控期间,电工实践课程整周实训,连续8学时线上直播,通过网络教学平台,采取通知群+直播+网络学习平台+虚拟仿真实训+随堂练习+课后作业+作品制作,“一课七步”法与学生互动。教师通过讲解规则规范、明确难重点、仿真示范操作、学生互动、课堂提问交流、评价随堂作业、布置作业等教学活动完成教学计划。

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学生线上实操。

其中《电工基本技能实训B》和《电工操作技能实训》在中国大学MOOC平台开课,课程名称《电工技术与实训》,同时具有学生单机版仿真软件,在教学群共享后学生下载便于离线仿真运行。《电工技能实训A》已在深职i学习超星泛亚平台开课,课程名称《电工技能实训A》,同时在校网建设了虚拟仿真平台,虚拟仿真课程名称《电工专业技能实训(中级电工)》。

电工虚拟仿真课程能在线上完成器件认识、原理分析、操作接线、通电调试等教学活动。通过虚拟仿真,学生能掌握电气原理识图、器件功能和参数、电路连接、电路检测、通电调试等技术。

电子技术(实训室)“校企共建”虚拟仿真平台

电子技术(实训室)尝试与企业合作,开发仿真实训项目,搭建两项线上教学平台。结合项目化课程的开展和“金课”建设的进行,使用线上仿真软件,学生课后在个人电脑便可以完成实训项目,仿真实训耗时短,可以快速看到实验效果,克服了学生在焊接电路上耗时大量时间,搭面包板又容易接触不亮的缺陷。

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虚拟平台授课情况。

与广州风标教育技术有限公司合作,共同开发了适应于本校学生电路、模拟电子、数字电子、单片机等课程几百种项目的PROTEUS虚拟仿真实例,学生足不出户,就可以在电脑端利用虚拟元件和仪器,仿真出电子电路的实训效果,测量出电路的虚拟实训数据。与深圳易星标合作,将学生实验搬上互联网,突破时空限制,云端控制实验室硬件做实验,学生可以在实验室外具备网络条件的任何地方,通过计算机远程操控智能实验硬件平台上的实物电路的搭建和测量,完成课后的实训任务。

虚拟仿真能完成教学中的所有实训项目,从选取器材,调整参数,到芯片之间的连接和仪器仪表的测量,学生们亲自动手在虚拟平台上完成,从而拥有都有清晰的理解。学生们能完成电子琴的搭接与演奏、停车场计数显示、循迹小车、电子时钟等各种难度的电子实训项目。利用虚拟仿真平台弥补了不能在实验室动手实操的不足,又激发了学生的求知欲。

机械基础教研室搭建虚拟仿真教学平台

机械基础教研室现有一门《机械设计与应用》的国家级精品课程,并在该课程的基础上配套建设了《机械设计与应用》虚拟仿真实验平台。该平台的虚拟仿真实验包括齿轮传动效率、带传动效率、材料拉伸和扭转、材料硬度、机械拆装等试验,它将一些具有危险性的机械实训教学实验进行虚拟仿真,方便同学们安全高效的进行操作和学习。

机械虚拟平台操作演示界面。

《机械设计与应用》虚拟仿真实验平台的建成有利于提高学生对该门课程实训内容的学习效率,尤其是在当前疫情期间,同学们只需要通过操作电脑进入该虚拟仿真平台,即可以身临其境的进行各个机械实验的操作,有效解决了学生无法到校进行现场操作的痛点。同时,学生课下还可以对实验进行反复操作,弄懂每一处细节,真正达到了“绝知此事要躬行”的目的。

物理实验室“基础+跨学科融合”双虚拟平台并行推进

物理实验室推进“基础+跨学科融合”双平台建设。其中大学物理虚拟仿真平台中包含了51个经典大学物理实验,包含了力学、声学、光学、电学、热学和近代物理的经典实验。有实验预习系统、实验报告智能评阅系统、仿真实验V4.0等系统功能。

物理虚拟仿真系统平台展示。

大学物理仿真实验平台系统该系统是通过设计虚拟仪器,建立虚拟实验环境,学生可以通过云端远程访问,不受学校IP地址限制。学生可以在这个环境中自行设计实验方案、拟定实验参数、操作仪器,模拟真实的实验过程。仿真平台中仪器的操作方法和现实中的仪器基本一致,未做过实验的学生通过软件可对实验的整体环境和所用仪器的原理、结构建立起直观的认识。仪器的关键部位可拆解,在调整中可以实时观察仪器各种指标和内部结构动作变化,增强对仪器原理的理解、对功能和使用方法的训练。仿真实验不会损坏仪器,也不会使用耗材,可以大大降低物质的消耗,且不害怕失败,允许学生进行各种尝试。

跨学科融合创新实践虚拟仿真线上实验平台,已经在“跨界产品设计”拓展专业课程《STEAM进阶创新实践》中全程使用,这门课程是以理论为辅,实践为主的动手类课程,线上教学平台弥补了学生无法动手实操的缺陷,教师通过直播的形式介绍理论知识、发布实践任务,学生可以将逻辑思维转化为编程语言,控制实物模型发生相应的改变,并通过调整参数,完成任务目标。这种方式达到了线下实践同等教学效果,并且克服了学生实践类课程预习和复习的难度,为跨学科创新实践类课程开展远程教学提供了可能性。

该线上教学平台提供了项目创作、游戏化实验、各类硬件实验等实践功能,支持积木动画编程、python项目编程、notebook项目编程等方式,满足不同层次的学生学习需求,学生反馈界面简洁、操作容易、项目丰富且开放性强,满足学生的创作空间。

下一步,工业训练中心将契合数字化转型升级,融合现代化科技进行的高级人机交互技术,加大建设虚拟仿真实训室、电工VR仿真实训室、机械基础实验室虚拟仿真平台、物理校企合作虚拟仿真平台,把部分实训单元进行数据建模,用仿真技术模拟真实的步骤和流程,率先在全国高职院校打造成工程实践的虚拟仿真基地。

深圳职业技术大学工业训练中心  地址:深圳市南山区留仙大道7098号深圳职业技术大学西丽湖校区格物园A318
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