于飛　向東　吳強(qiáng)

摘要：任職教育注重學(xué)生的設(shè)備操作使用及維修能力的培養(yǎng)，分析了目前任職教育中的實(shí)踐教學(xué)方式及其不足之處，并在此基礎(chǔ)上，提出了一種采用虛擬儀器技術(shù)開展設(shè)備虛擬操作及虛擬維修的實(shí)現(xiàn)方法，解決了目前任職實(shí)踐教學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)備不足、設(shè)備陳舊、更新慢、場(chǎng)地欠缺等問題，有效提高了任職教育的實(shí)踐教學(xué)質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：任職教育；虛擬儀器；實(shí)踐教學(xué)

中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2017）06-0109-02

一、引言

任職教育的目的是培養(yǎng)學(xué)生的崗位任職能力，使學(xué)生能夠在畢業(yè)后勝任崗位裝備操作使用和維修保障的任務(wù)，實(shí)現(xiàn)院校教育和工作崗位的直接對(duì)接[1]。人才培養(yǎng)方案中也對(duì)任職教育中實(shí)踐環(huán)節(jié)所占的比重做了很高的要求，目的就是提高學(xué)生的綜合實(shí)踐能力和崗位任職能力。然而目前任職教育的課程設(shè)置卻很難滿足實(shí)踐教學(xué)的要求，難以達(dá)到任職教育的目標(biāo)。這主要是因?yàn)槊嫦蛉温毜膶?shí)驗(yàn)設(shè)備側(cè)重于裝備，而實(shí)際裝備價(jià)格昂貴、臺(tái)套數(shù)量少，不能形成規(guī)模，一些設(shè)備的利用率也不高，造成資源浪費(fèi)[2，3]；即使采用教學(xué)訓(xùn)練模擬器也面臨著開發(fā)周期長(zhǎng)、開發(fā)費(fèi)用高、數(shù)量少、占地大的問題。因此目前無論是實(shí)驗(yàn)設(shè)備還是實(shí)驗(yàn)場(chǎng)地都限制了任職教育實(shí)踐教學(xué)的發(fā)展需要。為此，可以采用基于虛擬儀器技術(shù)的三維虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)[4，5]，彌補(bǔ)實(shí)裝教學(xué)的不足之處，提高任職教育的質(zhì)量。

二、任職教育實(shí)踐教學(xué)現(xiàn)狀分析

以我校船舶電氣設(shè)備維修專業(yè)來分析任職教育中的實(shí)踐教學(xué)狀況。船舶電氣設(shè)備維修專業(yè)的崗位是船舶電氣工程師，其主要職責(zé)是對(duì)船舶所有電氣設(shè)備進(jìn)行管理和保障維修。在業(yè)務(wù)上要求比較系統(tǒng)地掌握本專業(yè)的基本理論和基本知識(shí)，掌握任職專業(yè)崗位電氣裝備的構(gòu)成、性能、原理和使用維護(hù)方法；熟練掌握本專業(yè)必需的基本技能，具備船舶損管組織訓(xùn)練和指揮能力；具備更新專業(yè)知識(shí)和改革創(chuàng)新意識(shí)。該專業(yè)的職業(yè)核心課程包括《船舶電氣設(shè)備》、《電氣設(shè)備故障診斷技術(shù)》、《船舶電站自動(dòng)化》、《電氣設(shè)備維修實(shí)踐》四門課程。各門課程的學(xué)時(shí)分配情況如表1所示。

從實(shí)際課時(shí)分配情況來看，實(shí)踐課時(shí)所占比重較小，這并不是因?yàn)檎n程標(biāo)準(zhǔn)制定不合理，而是實(shí)際實(shí)踐條件滿足不了要求。目前能夠支撐的這四門課程的實(shí)驗(yàn)室及實(shí)驗(yàn)設(shè)備包括：電氣控制線路連接實(shí)驗(yàn)平臺(tái)12套、船舶電站操作訓(xùn)練模擬器1套、船舶錨機(jī)控制實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)1套、船舶不間斷電源供電系統(tǒng)1套、船舶液壓舵機(jī)控制系統(tǒng)1套、船舶滑油泵控制故障排查裝置4套。從實(shí)驗(yàn)裝置組成看，種類少、臺(tái)套數(shù)少的現(xiàn)象非常明顯，有的實(shí)驗(yàn)設(shè)備花了大量人力財(cái)力開發(fā)，但是只能提供一兩次結(jié)構(gòu)原理演示或操作使用訓(xùn)練實(shí)驗(yàn)課程，實(shí)驗(yàn)開出數(shù)低，如錨機(jī)控制裝置、滑油泵故障排查裝置等。另外，上課學(xué)生比較多，一臺(tái)裝置多人輪流使用，實(shí)踐效果也打了折扣，造成實(shí)踐效果不理想，任職能力培養(yǎng)目標(biāo)難以實(shí)現(xiàn)。

三、基于虛擬儀器技術(shù)的實(shí)踐教學(xué)

所謂虛擬儀器技術(shù)就是利用設(shè)備特性仿真軟件、三維建模軟件等建立的能完全模擬實(shí)際設(shè)備界面狀態(tài)、結(jié)構(gòu)狀態(tài)與工作狀態(tài)的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)。任職教育的最終目的是使學(xué)員能夠掌握未來崗位任職所需要的基本技能，達(dá)到勝任崗位任職的要求。具體到船舶電氣專業(yè)的學(xué)生來說，就是能夠掌握船舶電氣設(shè)備的結(jié)構(gòu)、原理、操作使用及維修保障方法。從這些要求來看，實(shí)際上結(jié)構(gòu)、組成之類的實(shí)踐教學(xué)通過三維虛擬軟件來進(jìn)行演示會(huì)得到更好的效果，因?yàn)閷?shí)裝很難拆解開來觀看，如電機(jī)、泵類裝置等，但是利用三維虛擬軟件可以對(duì)設(shè)備進(jìn)行方便的拆解和演示，可以對(duì)每一個(gè)細(xì)節(jié)觀察得很仔細(xì)。圖1所示的三維電機(jī)結(jié)構(gòu)演示軟件，可以全方位的展示電機(jī)各個(gè)組成部分及其結(jié)構(gòu)關(guān)系，比采用實(shí)際的電機(jī)裝置進(jìn)行教學(xué)的效果更好。另外，對(duì)于裝備操作使用類的教學(xué)一般都要通過實(shí)際操作才能達(dá)到很好的教學(xué)效果。但是電氣設(shè)備的操作動(dòng)作一般都比較簡(jiǎn)單，比如合上開關(guān)、按下按鈕等，更多的要求是掌握操作的流程、要領(lǐng)和時(shí)機(jī)。這種操作使用類實(shí)踐也適合采用虛擬儀器的方式進(jìn)行。

對(duì)于維修保障類的實(shí)踐，電氣專業(yè)更注重的是故障查找能力的訓(xùn)練，故障查找到之后，只需要簡(jiǎn)單的換線、更換元器件就可完成，而這部分內(nèi)容在基礎(chǔ)實(shí)踐訓(xùn)練的時(shí)候就可解決，不必在裝備專業(yè)訓(xùn)練中進(jìn)行，因此這類實(shí)踐內(nèi)容也可以在虛擬實(shí)踐教學(xué)中進(jìn)行。例如基于Labview、3DMAX等軟件開發(fā)的海水淡化裝置虛擬操作及故障排查訓(xùn)練裝置。通過鼠標(biāo)操作可以實(shí)現(xiàn)如同實(shí)際裝置一樣的管路操作、起動(dòng)控制操作等功能，而且可以模擬實(shí)際的萬用表對(duì)電路進(jìn)行測(cè)量、對(duì)線路和器件進(jìn)行拆卸等，應(yīng)用十分方便。使用虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的主要好處是：基本不受場(chǎng)地和規(guī)模的制約，一臺(tái)計(jì)算機(jī)就可以運(yùn)行多種虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，一個(gè)場(chǎng)地多臺(tái)計(jì)算機(jī)即可滿足教學(xué)規(guī)模要求，學(xué)生也可以把開發(fā)好的虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)在自己個(gè)人計(jì)算機(jī)中運(yùn)行，隨時(shí)隨地自主進(jìn)行裝備訓(xùn)練，有效彌補(bǔ)了實(shí)裝教學(xué)和模擬器教學(xué)的不足。

四、結(jié)語

目前任職教學(xué)中的實(shí)踐教學(xué)方法主要有兩種形式：基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)教學(xué)和裝備教學(xué)。基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)教學(xué)基本可以滿足實(shí)踐教學(xué)要求，但是裝備實(shí)踐教學(xué)由于臺(tái)套數(shù)少、種類少、價(jià)格昂貴、開發(fā)周期長(zhǎng)等因素較難滿足裝備實(shí)踐教學(xué)要求，因此提出采用基于虛擬儀器技術(shù)的實(shí)踐教學(xué)方式來彌補(bǔ)實(shí)裝和模擬器教學(xué)的不足之處。開發(fā)出的三維虛擬設(shè)備在操作界面與電氣邏輯關(guān)系上與實(shí)際裝置完全一致，在操作使用訓(xùn)練以及故障排查訓(xùn)練方面不但可滿足規(guī)模性實(shí)踐教學(xué)的需要，在故障設(shè)置以及考核等方面還具有更好的優(yōu)勢(shì)。本單位開發(fā)了一套海水淡化裝置操作使用及故障排查虛擬教學(xué)裝置，在60平方米的實(shí)驗(yàn)室中布置了15套裝置，經(jīng)過兩屆學(xué)員的使用，取得了非常好的訓(xùn)練效果。

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