基于项目教学的虚拟仿真实训平台构建

摘要：项目教学法已成功运用于高职类院校的日常教学活动中，文章在分析了当前实验实训环节中存在问题后，探讨了如何在项目教学理论的指导下构建虚拟仿真实训平台，并通过课程《电工技术基础》加以实践。

关键词：项目教学 任务驱动 虚拟实验 仿真实验 电工技术

一、引言

当前，“项目教学法”作为一种较新的教学模式，逐渐被成功应用于高职类院校的日常教学活动中。为企业培养一线的技能型应用人才，实验实训的实践环节对高职学生的实际操作技能的培养起了关键作用。

经调研发现，在实验实训教学过程中，存在不少问题：（1）教师缺乏先进教育理论的指导，精力有限，未能对每一实训进行系统的教学设计；（2）院校实验实训设备有限，或因设备本身昂贵，不能保证所有学生可以亲自实践；（3）高职类学生理论基础相对薄弱，经常出现对设备的非规范性操作，设备受损严重，维修费用剧增。

针对上述情况，我们试图在项目教学理论的指导下，构建适合高职类学生使用的虚拟实验实训平台，减轻教师工作量，提高学生学习效果。

二、项目教学指导下虚拟仿真实训平台的功能分析

“项目导入、任务驱动”教学法的理论基础是教育家陶行知先生所提倡的“在学中做，在做中学”的教育理论，为通过完成完整的工作项目，让学生获得相关知识与技能，并发展职业能力的教学方法。归纳起来，要求虚拟仿真实训平台应具有以下基本功能：

1.导航清晰，“项目-任务”式组织

项目教学法以应用为着眼点，紧密结合工程实践项目，将复杂和烦琐的学科体系项目化，然后将一个个项目划分成一个个较容易掌握的“任务”，把教学内容巧妙地隐含在每个任务之中，注意分散重点和难点，通过这些任务来实现总的教学目标。平台的导航应充分体现“项目”和“任务”，并以此为逻辑组织内容。

2.虚拟仿真，实现情境教学

平台应运用多媒体工具，创设任务情境，激发学生的学习动机，使学生的学习与实际问题紧密联系起来；具有示范讲解功能，注重动手操作，交互性强，使学生具有独立的进行虚拟的技能性操作锻炼的机会。

3.多用户模式，支持协作学习

教师通过平台根据学生的兴趣和能力，也可经过小组协商自主选择角色，承担相应的任务。这要求平台支持多用户，允许一组学生同时对一个项目进行操作，组内成员对项目的实施具有相应权限，项目的进展情况实时更新，而且组内可以通过网络的形式进行的经验交流和问题探讨，提高团队协作能力。

4.资源适度整合，支持探究式自主学习

针对每一任务，平台需整合必要的资源，驱动学生开展探索活动，寻找、搜索相关知识，归纳完成任务的方法和步骤。对学生提出的任务不宜过细，应留有余地。教师扮演的是一个学习的指导者、合作者的角色，整个学习过程以学生的自主学习为主。

5.学习过程可控，支持过程式学习

项目教学法要求在任务设计时要考虑任务的前后知识的联系，应该让学生的知识学习和应用有一个逐步上升的过程，这要求平台可以对任务实施的进程顺序进行控制，使学生完成简单任务后才进入较复杂的任务，只有完成所有任务时，才能进行成果展示。对每一任务应有阶段性成果的阶段性评价和考核。

6.考核评价，多种方式综合

项目教学既要有形式性评价，即任务阶段性评价（段段清）；又要有结论性评价，即整体项目设计与制作的结果。要充分利用数据库技术，记录学生整个实践过程表现，使评价贯穿在整个学习过程中。

7.成果展示，沟通交流

在完成所有任务后，平台能对最终的学习成果进行虚拟仿真，在全班学生面前展示、交流，让学生深感成就感，并将完成任务过程中积累的经验进行交流。

三、基于项目教学的虚拟仿真实训平台的构建

1.平台运行模式的选择

传统的多媒体课件都是单机版的，项目教学理论要求平台能支持多用户模式。C/S模式和B/S模式都可以达到要求，但B/S模式更具优势。C/S模式一般用于局域网，如在一个实验室里使用，而基于Internet的B/S模式允许学生不受地点、时间的限制进行实验实训，所以B/S模式优先考虑。

2.开发工具的选择

常见的课件开发软件有Authorware、Flash、PowerPoint等，相比之下，在网页设计和多媒体创作大展拳脚的Flash更适合与B/S模式的软件开发，它可以方便地将声音、文字、图片、视频融合为网页动画，而且其功能强大的Action Script足以满互性的实现。为将不同的Flas进行有效组织，需要网页制作工具使其形成系统，Microsoft Visual Studio、Dreamweaver和FrontPage都是不错的选择。此外，因平台需要支持过程式学习，能记录整个实训过程中的表现，需要开发动态网页，所以还需要动态网页编程语言和数据库的支持。网页编程语言常见的有Asp、、Jsp和PHP，常见的数据库有Microsoft SQL Server、MySQL和Access。具体可以根据个人偏好选择，对于初学者，“Flash、Dreamweaver、Asp、Access”是不错的选择。

3.平台构建的原理与方法

平台采用Web的B/S三层体系结构，即逻辑上分为表示层、业务逻辑层和数据存储层。

平台构建原理：首先，平台导航的组织设计。根据教学大纲要求，结合实际工程项目，合理的划分若干“项目”，再将项目合理地分成若干“任务”。其次，对每个项目，做以下工作：（1）项目导入。讲解项目背景、任务间的内在关系、逻辑结构，使学生对项目有整体了解、认识和把握，让学生做好项目设计和制作的相关准备。（2）任务分工。教师通过平台，根据小组成员的成熟程度，进行合理分组。把不同学习能力、学业水平及具有不同兴趣爱好的学生分到一个组，可以在一定程度上实现优势互补。（3）任务实施。学生在登陆平台后，根据自己的分工，对每一任务进行实施，主要包含学习了解可利用的资源、学习示范操作、亲自动手操练、接受阶段考核等环节。（4）成果展示。在完成所有任务后，平台对学生最终的成果进行虚拟仿真。（5）评价交流。学生对实践过程中的心得体会进行交流，教师通过平台进行结论性评价。

平台开发步骤：首先将每一个任务分别用Flash封装成一个网页动画；其次将所有的动画在Dreamweaver开发环境下组织成一个网站；最后是利用ASP动态网页开发，对师生账号信息、项目任务信息、每一次实训的过程记录信息、教师点评和学生成绩通过数据库加以存储与读取。

4.多种媒体融合表现

通过上述的技术实现，可以达到以下多种媒体表现形式：（1）图文并茂，学生自主观察学习；（2）声音动画示范讲解，创造轻松学习环境；（3）实物逼真虚拟，创设真实的学习情境。（4）过程交互仿真，提供学生反复动手操练机会；（5）游戏式做题，实现寓教于乐。

四、应用实例

《电工技术基础》是一门理论性和实践性都很强的专业基础课。我们将本文的方法应用于实际，开发了“面向项目教学法的电工虚拟实训室”。本平台荣获浙江省第七届多媒体作品竞赛高职组二等奖，浙江省第五届青年教师教学技能竞赛优秀奖，并在我校06级的机电一体化、数控、汽车等专业有较好的应用。

图1给出的是项目“三项异步电动机正反转控制电路的安装与调试”的主界面。图2显示了平台提供给学生反复动手操练的机会，对所学的电路进行虚拟连线，操作正确与否，平台将给予提示反馈。

图1 项目一的主界面

图2 任务中的交互性动手操练

五、结束语

基于项目教学的虚拟仿真实训平台，为学生提供了反复操练的场景，缓解学生对操作技能需求与学校有限的实验室资源之间的矛盾，可作为学生实战前的预练，学会规范的操作流程与方法，减少对设备的损坏，节约成本。具有以下特色：（1）引进了“项目导入、任务驱动”的先进教育理论；（2）强调学生的主体地位，学生主动寻找完成任务的方法和构建自己的理论体系。（3）培养学生分析和解决问题的能力，学生在操作中学会资料利用、数据处理、原理分析和问题判断。（4）体现交互和过程性，对实际的技能操练进行虚拟仿真。（5）融合多种媒体表现，将文字、声音、图像、动画以及人机交互融合一体。

参考文献

［1］曾鸿.基于项目的软件工程综合实训教学模式.中国职业技术教育，2008（4）.

［2］杨洪雪.任务驱动式教学方法的特点及过程设计.教学与管理，2006（10）.

［3］白植真.以项目教学法开发零件测绘教学［J］.教育与职业，2006（10）.

［4］邹冰，陈晓东，何文学等.培养水工专业应用型人才的探索与实践.浙江水利水电专科学校学报，2004（12）.

［5］陈志阳.多媒体创作软件Authorware与Flash的比较.中国职业技术教育，2003（5）.

作者单位：

1.浙江水利水电专科学校

2.浙江工业大学

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