MPCE仿真实习报告

MPCE仿真实习报告（精选6篇）

MPCE仿真实习报告篇1

班级：2007级自动化实验班姓名：沈俊鹏

（实习时间：2010年7月12日---2010年7月16日）

实验目的：

1：熟悉使用MPCE软件。

2：掌握如何进行对象特性测试。

3：在MPCE软件上搭建反馈控制回路，静态前馈--反馈控制回路，动态前馈--反馈控制回路。在各个回路上施加阶跃干扰信号，比较各个控制回路的控制效果。

实验原理：

前馈--反馈控制回路的框图是：

基于理论框图来搭建实验控制回路。

实验步骤：

系统开车及正常运行：

1：启动上位机控制系统组态软件，以T5为被控变量，F9为控制变量，构成单回路温度系统TIC-01，控制器处连接到控制阀V9。完成对应的流程盘台连线。将上位机软件置运行状态。

2：开车前检查设备。

3：检查各相关开关，阀门是否处于关闭状态。控制器应处于手动且输入为零。

4：开冷却水泵开关S5。

5：将温度控制器TIC--01手动输出逐渐开大到50%。6：开热流手动阀V10，开度约为10%。7：进行高点排气。

8：手动调整冷却水量。使T5=32度左右。

进行对象特性测试：

1：对控制通道进行对象特性测试。

对控制回路施加阶跃信号。使输出有一个阶跃曲线。对这个响应曲线用切线法，得出T1=55s ； T2=130s ； K0=0.2884 如图所示：

控制回路的PID的三个参数：

P=0.1037;Ti=1.83min;Td=0.5min

2：对前馈通道进行对象特性测：

对前馈通路施加阶跃信号。使输出有一个阶跃曲线。对这个响应曲线用切线法，得出T3=30s ； T4=55s ； K0=0.3945 前馈通路的PID的三个参数：

P=0.1829;Ti=1min;Td=0.5min

如图所示：

搭建单回路反馈控制：

在MPCE上搭建一个反馈控制回路。如图所示：

经验而得的PID参数为：

P=0.1037;Ti=1.83min;Td=0.5min

投自动后：

对控制器进行分析得，原来通过计算得到的PID三个参数，不够准确，需改进。

如图所示：

对控制系统施加一个阶跃干扰信号，得到其响应曲线：

搭建静态前馈--反馈控制回路：

在MPCE上搭建一个静态前馈--反馈控制回路。如图所示：

其中Kff=0.8206 对其施加一个阶跃干扰，得到响应曲线为：

改变Kff=0.92时，其阶跃干扰响应曲线为：

改变Kff=1.5时，其阶跃干扰响应曲线为：

搭建动态前馈--反馈控制回路：

在MPCE上搭建一个动态前馈--反馈控制回路。如图所示：

其中动态Gff的计算如下：

即应对控制器这样设定：

当Kff=0.8206对其施加一个阶跃干扰，得到响应曲线为：

实验数据分析：

1：“前馈”控制效果分析

结论：

当有前馈控制通路的时候，系统对阶跃干扰的响应更加“迅速”，且衰减比增大，系统更加稳定，控制效果更好。

2：在“静态前馈--反馈控制系统”中“Kff”对控制质量的影响： Kff=0.92

Kff=0.82

Kff=1.5

结论：

在Kff合适的范围内当Kff=1.5时控制质量最好。其达到稳定的时间较小。

3：“静态”与“动态”前馈--反馈控制系统对控制质量的影响动态：

静态：

结论：

MPCE仿真实习报告篇2

1 实验教学考核体系存在的问题

目前, 许多高校实验教学体系已完善, 但实验教学考核体系还存在不少问题。

1.1 考核缺乏统一的标准

在以往的实验教学环节中, 有的课程没有具体规定和要求, 有的课程就算有规定和要求, 成绩考核没有进行规范化管理, 缺乏统一的标准, 存在较大的随意性, 难以保证实验教学的质量。这样, 导致许多学生认为, 在实验教学中, 只要去上课, 都能混个及格, 考核只是个形式, 实践教学环节未能得到重视, 影响其教学质量和教学效果。

1.2 考核形式单一

从考核形式来看, 实验教学环节的考核形式主要有笔试和机试, 其中笔试又分为闭卷和开卷。不论采用哪种方式, 都存在不少缺陷。笔试只能考核学生对理论知识的掌握程度, 忽视了学生实践能力的培养。机试只陷于使用计算机软件进行操作的实验课程, 对于非计算机软件的实验课程不适用。

1.3 考核的知识面狭窄

在实验教学环节中, 对学生考核的知识面有限, 只限于某门课程的其中一部分知识点, 不能包含所有实验课程的知识, 无法对学生综合能力进行考核与评价。

2 综合仿真实习成绩考核体系构建框架

(如表1)

3 综合仿真实习成绩考核体系实施细则

3.1 团队绩效考核5 0%

3.1.1 团队绩效考评35%

根据多目标规划原理, 运用功效系数法对每项评价指标确定满意值和不允许值, 以满意值为上限, 以不允许值为下限, 计算各指标实现满意值的程度, 并以此确定各指标的分数, 再经过加权平均进行综合, 从而对公司或机构经营绩效进行综合评价。

评价办法:公司的指标体系见附件。每年度的团队绩效总分折合成35分的标准分。最终的团队绩效总分按年度汇总, 仿真第1~2年各占5%, 仿真第3~5年各占10%, 仿真第6年各占60%。辅助机构的团队绩效考评根据服务满意度综合评分。

评价人:公司的团队绩效考评按公司提报, 审计中心审核, 指导教师汇总, 教务管理教师统计的流程完成。辅助机构的团队绩效考评按服务满意度综合评分。

3.1.2 团队实习报告15%

(1) 团队年度经营报告10%。

评价办法:内容真实、业务清晰、分析深入、措施可行。评价人为指导教师。

(2) 团队专题分析报告5%。

评价办法:选题合理, 结构完整, 分析透彻, 结合实际。评价人为指导教师。

3.2 个人绩效考核5 0%

3.2.1 个人平时绩效考评30%

(1) 实习日记3%。

评价办法:实习日记内容真实丰富, 篇数不得少于实习总天数的。未全部完成的或完成质量差的适当扣减1~2分。评价人为指导教师。

(2) 岗位履责12%。

评价办法: (1) 工作态度2%:工作认真负责、积极主动, 具有带动作用。按优良中差评价, 优良中差是相对值, 所以每个小组必须存在10%人数的优秀和10%人数的差, 优20分, 良17分, 中14分, 差小于12分; (2) 工作量大小5%:根据在实习过程中, 所安排的岗位及实习完成的工作量情况; (3) 工作成果5%:根据实习过程中完成的工作质量情况。评价人:公司CEO/机构负责人。

(3) 突出业绩5%。

评价办法:突出贡献加分, 包括学生活动组织、可行性建议被采纳等。每次贡献加1~2分, 总加分不得超过5分。评价人为指导教师 (公司CEO/机构负责人可向指导教师上报) 、总指导。

(4) 实习出勤10%。

评价办法:按广东白云学院教务处相关规定, 评价人为教务管理教师。

3.2.2 个人实习报告20%

评价办法:一是对所在实习单位基本情况、主要业务及管理流程进行简单描述;二是阐述实习项目、内容、存在问题与改进措施等方面的详细内容;三是在实习期间的感受、体会、对实习的认识、意见与建议等方面内容。要求内容完整, 结构合理, 结合实习情况进行描述。评价人为指导教师

4 结语

随着经济的发展, CDIO教育改革的不断深入, 社会对应用型人才的需求也就越来越高。要提高学生的就业竞争力, 就需要在综合仿真实习课程中建立科学的成绩考核体系, 使其更贴近于社会岗位的实际情况。因此, 不断探索与改进综合仿真实验教学成绩考核体系, 既是培训应用型本科人才的基础, 也是应用型本科院校提高教学质量的重要举措。通过仿真实习实验教学体系的构建, 弥补了实验教学成绩考核体系的不足, 从而使综合仿真实习成绩考核有了统一的评价标准, 考核形式不再局限于笔试或机试, 涉及到学生各方面的知识。

摘要：本文通过分析高校实验教学考核体系存在的问题, 结合综合仿真实习的特点, 提出了建立综合仿真实习成绩考核体系的设想, 并对考核体系实施细则进行了说明。

关键词：综合仿真实习,成绩考核,实施细则

参考文献

[1]郑子武.轮机自动化机舱综合训练成绩考核评估体系探索[J].航海教育研究, 2001 (1) :17-18.

MPCE仿真实习报告篇3

关键词：数控技术；仿真软件；数控教学

数控技术自问世以来，给世界各国制造业带来了革命性的变化。现在数控技术已成为制造业，特别是先进制造业的核心，也是体现一个国家综合国力水平的重要标志。企业的制造能力、适应市场能力和竞争能力都是建立在数控技术之上。随着我国制造业的蓬勃发展，需要大量掌握现代化制造技术的人才，特别对一线数控技术工人的需求量非常大，这就要求中等职业学校培养具有高技能的技术人才。但许多中职学校由于条件的限制，只能传授理论知识，而缺乏实践，学生的实际操作能力欠缺。因此，探索出一种投入小、见效快的教学模式势在必行。

一、数控教学中应用数控仿真软件在的优点

要学好一门技术就要经过大量的实习实践，而数控技术更是一门实践性强的课程，良好实习环境是数控教学必不可少的条件。而数控实习设备属于的高科技产品，价格高，一台数控车或数控铣至少在10万左右，而一台数控加工中心要30万左右，多则达数百万。一般中职学校购置数量不多的几台设备让学生实习。从数量上和成本安全性上考虑，都不大适合学生的普及性教学和实训。如果数控机床的实训完全按照实操进行，需购置大量设备来满足学生实习，这样投入大、消耗多、成本高，一般学校难以承受，而使用数控加工仿真系统是解决此不足的主要途径。它既能解决实训设备不足、学生实习时间少的问题，又能解决初学者由于对数控系统及操作面板不熟悉而造成安全问题，提高学生对数控系统操作及控制面板的熟悉度，让学生大胆地通过仿真对所编程序进行验证，使实习的安排达到多样化，提高学生的学习兴趣和编程能力，使数控技术的教学投入少、见效快，是一种经济实用、安全可靠、功能多样的教学辅助工具。

二、在数控教学中的应用数控加工仿真软件方法

在学习数控加工仿真软件前，一般是学生完成了专业基础理论教学（如机械基础，机械制图等）、专业基础实训教学（如钳工，普通车工等）的基础上进行的，仿真教学的目的是充分利用现有的资源，训练学生实习操作的技能技巧。怎样运用好数控加工仿真系统，使其发挥最好效果，具体应做如下几点：

1.在数控教学初期

在教学初期，主要以理论教学为主，学习数控编程的理论知识（如指令格式、编程方法等问题），一般安排15课时左右。但同时在教学中应穿插数控仿真系统的学习，仿真系统主要解决软件的安装及基本的使用问题。可先用多媒体将数控仿真软件对学生进行集中训练，使学生对仿真软件的使用有全面的了解，然后让学生上机练习仿真软件的使用。

2.教学中期

经过初期的系统学习后，学生基本掌握了数控机床面板及数控仿真系统的操作方法，数控教学应将理论与仿真有机结合起来，理论教学以编程方法和工艺为主，而仿真训练主要进行程序的输入、校验等练习，同时让学生了解不同数控系统（如法那克、西门子、广数、华中等）的操作方式，将理论与实践结合起来。

3.教学后期

数控加工仿真软件只是一种模拟教学软件，是对加工过程的模拟，并非真实的加工过程，它不可能完全代替教学，尤其是数控加工实训。在数控教学中，往往由于过分依赖仿真系统，而忽视了机床加工练习。因为仿真系统与实际机床有着本质的区别，仿真系统无法替代学生在机床上加工时的真实感受，特别在切削用量的选择方面。因此，教学后期要合理安排时间，将仿真训练与实际数控机床操作训练有机结合，尽量让学生在机床上进行零件的加工训练，而仿真系统此时只是对程序验证的工具，学生可先在仿真系统上将零件模擬加工出来，然后再上机床实际加工，这样可以保证程序的正确性，减少在加工的过程中因程序问题而造成的安全事故。

总之，把数控仿真软件用于数控教学中，将有利于改进教学方法，提高教学水平。但同时要正确处理仿真与实际操作的关系，不能用仿真软件完全代替数控实习，应合理安排仿真与实际操作的时间。教育是高投入、高产出的行业，如何利用现有的资源和设备，以最少的成本，培养具有现代化数控技术应用和开发能力的新型机电一体化人才，是我们职业教育探索的方向。

参考文献：

[1]劳动部职业技能开发司《数控车床生产实践》北京.中国劳动保障出版社. 1997年

[2]劳动和保障部教材办公室《数控加工工艺学》北京.中国劳动保障出版社. 2000年

[3]曾月华向虹编著《数控加工仿真教学系统的实现》北京.高等教育出版社.1999年

MPCE仿真实习报告篇4

一、实习平台的建设目标

通过构建模拟企业运作的仿真环境, 让学生在仿真环境中运用已经掌握的专业知识, 进行企业运作的模拟演练, 熟悉企业的运作。通过模拟公司仿真环境, 熟悉公司的运作, 身临竞争环境, 直接参与公司的运作过程和生产流程, 模拟生产经营决策, 及时处理企业发生的经济业务。通过校内企业运作仿真综合实习, 除了可以解决财经类院校普遍存在的学生在实际企业实习无法接触核心业务, 难以体现实习作用及实习基地不足的问题外, 更重要的是可让学生全方位体验和实践企业的管理理念和核心管理思想, 检验学生掌握知识的宽度、深度和对知识的综合运用能力, 提高学生的动手能力、解决实际问题的能力、沟通能力和协调能力, 使学生积累间接的工作经验, 为毕业后的实际工作打下坚实的基础。

二、构建仿真化实习平台

1. 实习组织的仿真化

在仿真综合实习中, 模拟了真实的企业组织形式。在实习时, 按照虚拟的组织架构进行学生的组织。首先设置了以生产制造公司为中心的一系列相关虚拟组织。生产制造企业作为价值的生产者和实现者, 较全面、典型地体现了企业运作与管理的一般规律。同时, 它在创造和实现价值中对人、财、物、信息等基本要素的需求和安排, 必然涉及社会的其它经济组织, 如原材料与设备供应商、产品的购买者 (客户) 、银行、信息中心、人才交流中心等等。为管理协调上述不同主体经济组织各种复杂的利益关系, 又必然引出工商行政管理部门、会计师事务所、税务部门等管理机构。在组建公司团队时, 需要参照实际企业和机构的岗位专业要求, 兼顾各个专业之间的关系, 能够体现企业和机构对各方面人才的要求, 同时也让各个专业的学生在管理团队中充分发挥专业特长, 取长补短, 互相学习, 真正发挥综合性仿真实习专业综合、学科综合的优势, 培养和提高学生的综合素质和能力, 为学生毕业后尽快适应工作环境和工作岗位的职责要求做好准备。

2. 实习环境的仿真化

为了增强仿真实习的实战效果, 在条件允许的情况下尽可能地营造更为仿真化的实习环境。环境的布置上包括场地和设施等。仿真实习是各生产制造公司、外部相关部门 (公司) 进行同步运作, 在实习场地的布置时, 可以按照不同部门类别进行布置。

仿真实习环境由仿真市场、仿真市场管理与服务机构组成。我们设置一个仿真市场由同属一个行业的8家仿真生产制造公司、4家向生产制造公司提供原材料和设备的仿真供应商、8家购买生产制造公司产品的仿真客户公司、1家仿真第三方物流公司组成。仿真综合实习以生产制造公司生产经营活动为主线展开, 因此, 仿真市场的中心是制造企业即生产制造公司。8家生产制造公司同属一个行业, 是相互竞争关系, 它们所处的市场环境完全相同, 但每一家制造企业可以做出不同的决策。其它企业的业务主要是为配合生产制造公司开展相对完整的生产经营活动而设置, 通过交易活动与生产制造公司发生业务联系。市场管理与服务机构是为生产制造公司为主的仿真企业有序开展生产经营活动, 协调不同经济主体的利益关系, 规范仿真市场竞争环境, 提供企业经营所需的信息、资金、人才、物资而设立的, 主要包括工商行政管理部门、税务部门、人才交流服务中心、综合信息中心、银行、租赁公司、认证中心和会计师事务所等部门或公司。

在场地布置上, 对于不同类别的公司我们按照其功能的需要进行不同的场地布置。比如生产制造公司, 我们设置可容纳8家公司同时办公的场地较大的实验室, 每个公司配置一张大圆桌可供15人同时办公, 方便团队成员相互沟通交流和进行本公司生产经营活动的各项业务。其他的外部公司如银行、客户公司、工商、物流、税务等部门都需要设置专门的场所进行业务办理。外部公司相关活动都是围绕生产制造公司的生产经营业务展开的, 他们的活动场所适合于相对集中, 既方便业务办理, 又方便指导教师进行业务的指导。在每个仿真实习场所, 我们都设置了标识的门牌, 每个公司的办公区内都有公司的标识、经营理念和口号等标牌, 营造出仿真实战场景。

在实习的设施配备上, 包括硬件设施和软件设施。硬件设施包括每个公司配有多台电脑, 互联网络和桌椅。软件设施包括实习方案、辅助工具和实习网站等。实习方案主要的基础数据和业务规则等材料。辅助工具主要包括进行企业经营的各类仿真业务单据、模拟流通货币、ERP沙盘和计算机软件等辅助业务处理的工具。其中ERP沙盘主要用于直观、形象和动态地展示企业的内部资源和外部资源, 如厂房、设备、库存等。

3. 业务规则的仿真化

把握市场经济活动和企业生产经营活动主要规律, 并将这些规律转化为对模拟企业开展具体业务活动的各种业务规则, 实习学生能够按照这些接近现实的企业环境的业务规则开展业务。设置的规则主要包括公司的性质、发展战略、公司的各项业务规则还有相关部门如政府、工商管理部门等的业务规则。实习各项业务开展都是参照这些业务规则进行的, 规范了市场的运作, 为公司的规范经营、公平竞争提供了制度的保障。

4. 基础数据的仿真化

实习公司需要模拟企业的经营, 在接管公司之前必须有一套基础数据。为此在实习之前必须设计一套使模拟企业及其运营规则具体化的仿真数据, 这些数据反映模拟企业所处的经济环境、模拟企业的经营历史和未来经营决策的背景与条件。学生就是在这样的仿真市场环境中, 运用专业知识, 参与企业的运作过程, 模拟生产经营决策, 及时处理企业发生的各项经济业务。这些基础数据是各生产制造公司经营的起点和基础。每家公司的起点和基础都是相同的, 不同的是团队的组成和他们的经营策略。

5. 业务流程的仿真化

为了使实习学生能够按照接近现实企业的运营规律、环境、条件、要求经营模拟企业, 我们根据市场经济活动和企业生产经营活动主要规律制定相应的业务流程。业务流程主要包括相关岗位的工作职责和办事流程等。实习学生在办理业务时, 可以按照一定的流程处理, 保证了公司业务的顺利开展。

三、实践效果分析

目前我院2006届、2007届和2008届经济管理类专业部分毕业生通过校内模拟实习, 取得了丰富的成果, 成效显著。仅以2007年下半年的校内仿真实习为例, 共1423名实习学生处理的业务单据多达30多万份, 撰写各种计划、方案、报告、总结多达8720份, 编制的各类管理制度多达580个, 形成的文字材料多达2880多万字。校内仿真实习对培养和提高学生的就业能力起着重要的作用。

1. 对所学的专业知识的一次系统地整合

在校内模拟实习过程中, 通过企业运作的模拟演练, 使每一个实习组织的全体成员都能够直观地认识企业所处环境与企业内外资源, 进行宏观经济环境分析、行业分析、市场分析、企业内部资源的来源、分布情况分析;企业外部资源分布情况分析等。并在充分认识企业资源的基础上, 进一步组织市场调研和竞争对手分析, 以确定公司发展战略、行业地位、企业目标与市场定位, 并制定各项决策方案, 进行科学决策。公司内部各部门以公司战略规划与经营目标为导向, 制定并实施市场决策、产品决策、采购决策、生产决策、销售决策、库存决策、人力资源配置决策、薪酬决策、筹资决策、固定资产投资决策、利润分配决策等, 以便对公司进行有效的战略管理、生产管理、会计管理、财务管理、市场与客户管理、人力资源管理、物流管理等。所有的这些实习内容涵盖了经管类本科所学的大部分课程知识, 提供了多样化的实习岗位, 而这些岗位主要是结合学生所学专业进行配置, 使学生能够从事与所学专业相关的业务, 在业务处理中进一步强化专业知识的理解。同时, 学生在在进行业务处理过程中, 必然会与相关的业务发生关联, 这就要求学生在熟悉自己所承担业务的基础上, 还必须要了解相关的业务知识, 使之成为一个整体, 促进了相关知识的整合和融会贯通。

2. 提高了学生的综合素质和工作能力

在模拟的企业经营活动中, 学生作为公司的管理者需要对所承担的业务工作进行一系列的决策、管理、业务处理、总结等, 感受到经营环境的复杂性和多变性, 决策的科学性和灵活性, 经营管理的整体性、协同性, 体验工作的成功与失败, 感受到了社会的竞争与压力, 体会到团队精神的重要性, 认识到了自身业务素质、理论素质对工作进程的作用。在整个实习过程中, 都是由学生自主经营, 提高了学生的动手能力、解决实际问题的工作能力、沟通和协调能力。

四、结语

实习学生通过参与校内仿真实习, 在受到良好的职业素质的教育和职业技能的训练的同时, 获得了对本专业和相关专业知识的系统理解和认识, 大大缩短了学生走上工作岗位和进入角色的磨合期与适应期, 解决了实习生无法深入完整地接触企业的运作过程等问题。

目前我们的实习平台建立在经管类专业上, 下一步将继续拓宽实习的受益面, 推广到法学、理工和人文社会等学科中, 使更多的学生能够参加仿真实习。这类型的实习更可以拓展到与毕业论文和课题项目等相结合, 让学生自己设计工作流程, 对各种工作业务进行科学的分析和研究。同时也可以进一步与社会服务产业有机结合, 不仅服务于教学, 并为公司和企业各种管理岗位培训和继续教育提供条件。

参考文献

[1]刘良惠, 赵小宁.企业运作仿真综合实习教程[M].北京:高等教育出版社, 2007

[2]秦殿军, 谈璐.建设高职院校企业管理仿真化实习实训平台的实践与探索[J].职业技术教育 (教学版) , 2005, 2

MPCE仿真实习报告篇5

关键词：人机工效；民机驾驶舱；飞行员仿真；环境工效；视觉绩效；复杂系统；PDA模型

Abstract：In this report， the main research work of the program “Research on integrated ergonomic simulation theory and methods of the civil aircraft flight deck” in 2013 was introduced. 6 projects of the program made great progress， which include as below. 1. The pilot model of approach and taxiing has been built. Hierarchical validation method of pilot model is proposed. The validation has two steps： Macro validation that uses the operation sequences and micro validation that uses the eye movement data and so on. 2. Based on the 13 cockpit visual ergonomics studies， a cockpit environmental assessment model was built. It was divided into three sub-modules： security alarm， detection reaction and comfort preferences. 3. Aiming at building a mathematical model for complex intelligent systems to integrate pilot and automatic flying system. a comprehensive evaluation techniques and systematic methods for the ergonomics in the civil aircraft flight deck was established based on the research on the effect mechanism between different intelligent agents. 4. Baesd on the pilot mental workload comprehensive evaluation， visual information flow intensity model was established. The research on complement of attention allocation theoretical model put forward a new forecast model named as “attention allocation model under multi-factor conditions” based on hybrid model and SEEV model. On the basis of the mapping relationship between the automatic level of cockpit human machine system and dynamic display interface， the simulation model of human machine interface in civil airplane cockpit was founded on the dynamic functional allocation strategy in human machine interaction system. 5. A pilot operation coding system was built. A pilot PDA model was established. Pilot Error Simulation and Analysis System （PESAS） was developed. Based on the test platform of cockpit human error， the experiment about cockpit attention distribution was carried on. 6. Flight deck space color integrated ergonomics experiment was carried on. The flight deck ergonomic evaluation research based on confidence level of digital simulation has been done. Parametric entity modeling of flight deck interior was built， and the visual ergonomics evaluation experiment has been done. The marking results are the characteristic line analysis of aircraft cockpit interior modeling and virtual evaluation method of aircraft flight based on digital simulation.

Keywords：Ergonomics；civil fight deck ；pilot modeling；environmental ergonomics；visual performance；complex system； PDA model

MPCE仿真实习报告篇6

关键词：数字化仿真,职业教育,实习实训,仿真软件

0引言

近年来,我国制造业快速发展,大量的企业对于高素质技能型人才的需求越来越明显。就业市场的这一明显变化给职业教育提供了创新发展的大好契机。2008年起,教育部颁发了一系列文件,指出要“大力推动仿真、多媒体课件等数字化教学资源开发”,“重点解决常规的教学手段、技术、设施设备难以实现的实习实训问题,重点满足教学需求急迫且覆盖面较大的模拟仿真实训教学的需要”,这些文件的重要精神给职业学校的创新发展指出了新的方向。

1数字化仿真技术在实习实训教学中的优势

数字化仿真技术是一门多学科的综合性技术。它以图形学、控制论、系统论、相似原理和信息技术为基础,以计算机和专用设备为工具,给使用者提供视觉、听觉、触觉等方面直观性的感受,让使用者如同身临其境,利用系统模型对实际的或设想的系统进行动态试验。例如,飞机的驾驶训练模拟器就是应用数字化仿真技术的成果。数字化仿真技术能够为学生提供生动、逼真的模拟现实环境,如建造水库模型、在电脑上体验星际旅行、分子的结构显示、汽车驾驶、大型机械设备的操作等。因此,利用数字化仿真技术建造的实训教室拥有传统实训室难以比拟的优势。

1.1降低实训成本

常规实训教学中,我们受设备、场地、经费等条件的限制,一些训练项目无法实现。而利用虚拟仿真系统,学生在教室内使用计算机、模型等就可以进行模拟实操训练,获得与真实训练一样的效果。在完成教学任务、实现教学目标的前提下,节省了大量的投资、设施设备等实训成本。

1.2提高实训安全

常规实训或操作往往会带来各种危险,尤其是涉及金属加工或强电的专业。而利用数字化仿真技术进行仿真实训,学生在模拟现实的环境中可以放心地去进行各种危险的操作练习。例如:虚拟的加工中心操作教学系统,可免除学员因编程失误而造成机床碰撞的严重事故。

1.3不受空间与时间的限制

数字化仿真技术的出现彻底打破了时间与空间的限制,大到宇宙天体,小至分子、原子,学生都能够做到近距离或零距离观察。一些需要几个月甚至几年才能实现的变化过程,通过数字化仿真技术可以在很短的时间内呈现给学生。例如,路桥专业中的大桥建设过程,真正的建设要很长的时间,而仿真技术甚至在一堂课内就可以完成整个过程,从而取得良好的教学效果。

1.4节约资源

常规的实习训练需要大量实习耗材。例如,机械加工专业实训需要消耗大量的钢材、刀具与电能,并伴着设备损耗。而利用数字化仿真实训室进行相关的专业技能训练则不需要耗材,节省了各类资源。

1.5保护了生态环境

许多实训项目都会排放出大量的废渣、废水、废气等污染物,如化学专业的实训将产生有毒废弃物,焊接专业的实训将产生废气等。而利用数字化仿真实训室进行训练完全能够避免这些问题的出现,从而保护了生态环境。

2数字化仿真技术在实习实训教学中的应用

数字化仿真技术能够模拟出逼真的实际工作场景和工作流程。在数字化仿真实训教室中借助于计算机、网络或一定设备,不但可以像在真实的环境中一样完成各种实训项目,还可以直接获得操作提示、反馈及评价,有效地进行实训。

2.1工科类专业教学数字化仿真技术的应用

在汽修、数控、电子等专业中,可以利用数字化仿真技术,构建与实物同样的三维立体模型,实现仪器、设备、加工产品的立体展示,并可以在仿真软件上实现加工、装配、接线等操作,让学生熟悉整个生产过程。还可以随时随地观察到设备内部结构与运行状态,了解设备的运行原理;模拟出工厂中实际的工艺流程,展示详细的制作和生产过程。教师可根据需要在各个环节讲述原理,给予提示和说明。在仿真实训项目中,学生可以根据实际的生产知识操作和控制设备,观察各种操作的结果,验证自身操作的正确性,提高技能熟练程度。

在数控专业中数字化仿真技术的优势更为明显。以往在数控机床编程与操作实训环节经常出现学生因技术不熟练发生撞刀、超程等事故,通过引进数字化仿真软件教学极大地减少了这些事故的发生。学生在仿真软件(图2.1)当中,能够经历类似于真实加工场景的全部体验,比如装刀、换刀、工件夹紧、主轴正反转、工作台的移动、手动编程、程序检验等,并且能够看到真实环境中看不到的刀具轨迹线,为学生进一步了解程序运行状态、优化刀路、改善加工程序、熟练编程技巧打下基础。仿真软件提供了各种型号的机床设备供学生选择,不但包含国内常用的一些型号,还包括很多国际上新出现的型号,开阔了学生的视野,拓展了学生的知识面,使学生能够更好地适应复杂的工作环境。这些都是真实的实训车间由于设备更新换代跟不上而无法实现的。

2.2旅游专业教学数字化仿真技术的应用

在旅游课程中,不可能每天领着学生去各个景区进行实地训练,这在人力资源和经济上都难以承受。我们可以将景区、景点进行数字化处理,在大尺寸电子屏幕上显示景点的真实环境(图2.2),通过定制软件实现立体场景的虚拟再现,在数字化仿真实训教室中就可以进行与实际场景中一样的导游能力训练,使学生在锻炼技能的同时掌握了各个景点、景区的资料,使学生能够得到近似于真实的空间体验。还可在仿真软件中设计旅游出行路线,合理安排景点参观顺序,通过线上比对训练完善旅游设计能力与组织能力,收到较好的教学效果,提高教学效率。

2.3各类驾驶专业教学数字化仿真技术的应用

车、船、飞机驾驶专业教学中,学生需要通过大量的重复性练习来掌握驾驶动作要领,进而达到熟练程度,提高操作与应变能力。在挖掘机驾驶及操作专业的教学中,教师可以通过模拟仿真设备进行挖掘机的各种操作教学,实现相关内容的教学和测试,学生可以随意控制挖掘机的工作状态,不必担心磕、碰等危险,得到完整的装、卸过程的训练,进而掌握操作技能。这是每个学生有一台挖掘机进行实地训练,在场地与成本上难以实现的。在飞机驾驶专业教学中,由于飞机驾驶的特殊性,学生的实训有大半时间是在虚拟驾驶平台(图2.3)上完成的。学生在虚拟驾驶平台上完成基础操作训练,降低了实训成本,提高了实训的效益安全性,使职业学校开设飞机驾驶专业成为了现实。

2.4医学类专业教学数字化仿真技术的应用

众所周知,医生的工作就是治病救人。一名合格的白衣天使需要大量的临床经验来造就。在学校学生没有经常接触患者的机会,理论知识很难与实践很好地结合起来,以往的毕业生毕业后需要多年的见习才能达到独立出诊的水平。现在,通过数字化仿真技术可以将大量的病情、病例、医生处置方案等录入信息数据库,建立医患数字平台,通过软件调用平台(图2.4)中的信息生成模拟诊疗系统,让医学专业的学生登陆模拟诊疗系统进行学习,再将结果与合理的医生处置方案进行对比,使学生在学校学习时就掌握大量的实践经验,打下扎实的基础。

2.5其他课程教学中数字化仿真技术的应用

在农林检测方面,虚拟现实技术也有着广泛的研究和应用,例如农林植被生长预测、植被分布统计、环境监测等等。

3数字化仿真类设备开发和应用问题

数字化仿真技术随着高科技的深入发展,正在探索中逐步完善。虽然目前从事教育工作的相关人士———教育管理和一线教师,已经认识到了数字化仿真技术对职业教育实践性教学环节的重要作用和发展前景,但在实际应用中依然存在很多理论与技术上的问题需要解决。

3.1仿真软件对计算机以及相关硬件的要求高

虚拟仿真软件数据庞大,比如三维建模仿真软件的应用对显卡和显示器等有很高要求,将计算机中所设计的场景输出还需要大量的专业辅助设备,如高清投影仪等,也就是说仿真软件的使用需要较高规格的硬件来支持。

3.2没有统一的设备及软件标准

目前,职业学校投入使用与建设中的数字化仿真实训教学资源,严格执行国家技术规范的不多。采购的设备与软件花样繁多,接口不统一,可移植性差。很多设备完全是小厂家生产的非标产品或学校根据自身需要定制的产品,售后维护与功能扩展存在不少困难,给今后的扩建与交流造成不变,不利于优秀教育资源的推广。

3.3应用范围狭窄

各地职业学校各自为政,缺乏交流与共建共享,对数字化仿真实训室的推广和应用力度不够。应尽快建立起政府主导下的企业、学校共同参与的共建共享机制,通过政府的主导、统筹,将分散的各种类资源按照教学需求与统一的技术标准予以集成,进而搭建起全国性教学资源共享平台。

4结语

数字化仿真技术的出现给职业教育实习实训环节注入了新的含义,目前已经在多个专业中得到应用,并取得了良好的效果,展现出了巨大的应用前景。随着计算机、网络等技术的发展,数字化仿真硬件与软件成本的降低,这种新的教学手段必将更多应用于职业教育实习实训教学当中,在职业教育中大放异彩。