关键词：模拟仿真软件实习教学技工教育
一、数控加工专业实习教学现状
近年来，数控加工在机械领域占有的比例越来越高，数控技术是以自动化技术、信息技术、计算机技术为主的先进的制造技术，目前得到了大力发展。但是，由于数控加工设备和工具价格较高，使用维护费用也比较高，这对于资金缺乏的技工院校来说，想要参照传统的实习模式进行教学，如每个学生一个实习工位、配备充足的实习材料等，对大多数技工院校是不现实的。
由于技工院校学生文化素质低，怕由于操作不当引起设备故障，学校会想多种办法，比如学生的工艺时间增加，减少实习时间，高消耗或复杂零件的课题不开或少开，或者材料重复利用等等，这样的方法如何能培养出合格的数控技术应用型人才？
技工院校的实习教学过程必须由传统实习内容，向新技术新工艺实习内容转变，这对技工院校、实习指导教师也提出了新的要求。然而，伴随着数控机床的仿真技术的日益提高和计算机应用的普及，我们发现数控仿真软件在实习教学中能使理论和实践有效的连接，并且培养了学生的动手能力。仿真软件在实习教学过程中起到了很重要的桥梁作用，完善了实习教学效果，调动了学生的学习积极性，而且降低了实习费用。
二、数控模拟仿真软件在数控实习教学中运用的优点
1.弥补教学设备不足，降低学校投资费用
如果按照普通实习教学要求，每个实习岗位安排2个学生，要满足40人的数控车工实习，必须要提供20台数控车床的实习场地，按10万元/台数控车床计算，需要200万元设备投资费用。
如果结合模拟仿真进行实习教学，有40台计算机和6台数控车床，同样也能满足教学需要，费用若按0.4万元/每台计算机（含应用软件费用），则只需16万元，再加上6台数控车床，共计费用76万元。并且保证一人一个工位，学生的动手时间也多了一倍。
2.授课方式直观，提高教学效果
由于学生文化程度低，教师在课堂上的讲解，大部分学生难以理解。因此，有很多的授课内容需要教师在数控机床上进行示范操作，示范过程中可能会出现部分学生因听不清、看不清而存在厌学、不学现象。
使用数控加工仿真教学可以使数控机床的操作方法（如机床的开启、回零、对刀、程序的输入和校验、工件的加工过程等）通过计算机显示器清楚地呈现在学生面前，并且能多次讲解、演示，教师也可以通过总机的显示器看到每位学生的真实操作情况，及时掌握教学情况，有针对性地对学生进行指导。
3.提高教学效率、减少出错概率
在实际操作训练中，学生在数控机床上输完程序后，要利用“图形模拟校验功能”来校验程序是否正确，每位学生占用机床时间较长。由于图形校验只能看到加工零件的大致轮廓，若程序中存在一些细小的错误，是判断不出来的，这会影响加工工件的质量。
如果在实际操作之前，学生在数控仿真系统上输入程序、校验，并检查加工的零件是否合格。实际操作时可直接将正确的程序通过数据线传输到数控机床中进行真实加工，这既提高了加工安全性，又节省了加工时间。
4.具备多样化的数控系统及车床
目前数控机床的系统、种类、生产厂家众多，不同系统、型号的数控机床操作面板、方法是不一样的。数控仿真软件提供了目前我国在数控加工中常用的数控机床和数控系统，教学时，可根据需要选择不同系统、不同型号的数控机床进行教学或演示，拓宽学生的知识面。
三、数控仿真软件在实习教学中运用存在的不足
1.真实性差
在模拟的数控仿真系统中进行加工，学生可能对基本的金属材料性能特点、刀具角度刃磨、刀具和材料的匹配等都不了解，尽管能获得成功，但是在实际加工过程中，还会存在这样那样的问题。
所以，仿真操作只能用于提高编程练习、工件的加工过程和工艺制定过程。实际操作训练中只有动手操作，才能提高操作的熟练程度。
2.综合实践性差
由于仿真软件自身的特点，在实习过程中只能作为提高实习效率，缩短实习时间，降低实习成本的辅助手段。要想培养车间的一线技术工人，除掌握基本技能操作外，还要学习数控加工工艺。例如加工路线的优选，车刀的选择，编程软件的使用，数控机床的结构、维护方法等等。
总之，在以“技能操作”为核心的实习教学中，运用数控仿真软件有利于提高学生的学习兴趣和综合能力，能增强创新意识和激发独立思考的能力，但是传统的实习教学模式，仍然是技工院校培养学生提高实际操作能力的基础。在新的形势下，只有将二者完美结合，才能培养出合格的对社会、企业有用的技能人才。
参考文献：
关键词：虚拟仿真；物理实验；多元化
中图分类号：G642.3文献标志码：A文章编号：1674-9324（2012）03-0230-02
一、引言
实验教学是高等教育的重要组成部分，是学生实践能力和创新能力培养的必需环节。1961年摩根扎特（G.W.Morgenthater）首次对“仿真”进行了技术性的定义；1984年Oren给出了仿真的基本概念，提出了“仿真是一种基于模型的活动”的定义，被认为是现代仿真技术的一个重要概念[1]。近年来，随着计算机普及和网络技术的发展，虚拟仿真技术被广泛应用于实验教学，开创了一种新的实验教学方式――虚拟仿真实验[2，3]，它打破了实验时间、空间、仪器套数的限制，采用虚拟仿真实验与实物实验相结合的教学模式，激发了学生的实验兴趣，提高了实验教学质量[4，5]。本文就我校建设虚拟仿真物理实验取得的经验和成果作一介绍。
二、我校大学物理实验教学的现状
大学物理实验课程是理工科学生进入大学后最先接触的实践课，是学生接受系统的实验方法和实验技能训练的开端。该课程中所涉及的实验知识、实验技能和实验方法是后继实践训练的基础，也是学生以后从事各项科学探索和工程实践的基础，同时该门课程涉及知识面广，接触各种类型仪器机会多，为后续课程内容的学习和知识扩展打下基础，是其他课程的实验环节所难以替代的。大学物理实验课在实现我校的人才培养战略中承担如下任务：（1）物理实验的基本理论和知识的学习；（2）实验技能的学习和动手能力的培养；（3）实验数据处理能力的培养和提高；（4）实验结果的综合分析和表述能力的培养；（5）针对我校的研究型大学定位，突出以物理实验为载体，进行实验设计能力、实践探索精神、创新意识和创新能力的培养。根据大学物理实验课程在我校人才培养过程中的的地位、作用和任务，我校物理实验教学中心在实验教学队伍建设和优化、层次化课程体系建设、实验开放教学模式探索、研究性教学实践和实施创新教育以及实验室开放运行与管理机制健全等方面进行改革，取得了长足的进步及具有推广价值的成果。2007年被评为北京市实验教学示范中心。但相比同类院校而言，我校物理实验教学中心所开放的实验项目（40个实验项目）还远远不够。鉴于增加实验开放项目总数所带来的资金的投入、实验用房面积的增加和人员编制等问题及我校实际办学条件，建设虚拟仿真实验室，开设仿真物理实验课是目前解决这些问题的有效途径。
三、虚拟仿真实验概述
虚拟实验室（Virtuallaboratory）最早是由美国的WilliamWolf教授在1989年提出的概念。计算机、多媒体网络技术在网络教育中的广泛运用，使得学习的资源更加丰富，学习的形式更加多样化，学习的安排更加灵活，这些都大大促进了网络教育的迅速发展。同时虚拟仿真技术的蓬勃发展，为成功建设虚拟仿真实验室提供了基本条件。虚拟仿真实验模式有如下特点与优势[3]：（1）降低实验成本，减少校院财政支出。（2）解放学生思想，开发创造性思维。虚拟仿真物理实验系统不会让学生因为担心元器件的损坏而畏首畏尾，为学生提供大胆探索的实验环境。（3）增强学习兴趣，理论与实践有机结合，预习及复习筑固所学知识[6]。我校的学生生源，很大部分来自边远地区，学生在中学时代几乎没有走进过实验室，对实验方面的知识基本上来自课本，对实验没有感性的认识。虚拟仿真实验室的建设提前让学生通过网络了解所作实验，带着问题走进实验室，既提高了学生实验操作效率，又激发了学习兴趣。（4）弥补现实教学中内容的不足，解决供需矛盾，丰富实验内容，拓宽学生学术视野。（5）虚拟仿真物理实验教学可实行网络远程教学[3，6]。学生在本地计算机上通过安装一定的程序便可使用安装在远程服务器上的虚拟仿真实验，完成实验过程。（6）开放性[7]。网络实验打破了传统实验的模式，学生不再受时间、空间的制约，可随时、随地进入虚拟实验室进行虚拟实验操作。
四、我校虚拟仿真实验室建设
我校在引进中国科技大学开发的《大学物理仿真实验2.0forwindows》[8]V2.5版本基础上，架构建成网络虚拟仿真物理实验室。目前我校的大学物理虚拟仿真实验室已初具规模，拥有专门的虚拟实验室及性能良好的IBM（XSERIES_3500）服务器一台，包括力、热、电、光、电子线路、近代物理等学科的50多个实验项目及实验仪器库，不仅包含《大学物理实验》课程开设的实验项目，还开发了傅立叶光学实验、介电常数的测量、喇曼光谱实验、牛顿环测量曲率半径、透射式电子显微镜、受迫振动、扫描隧道显微镜（STM）等实验项目。学生通过我校“大学物理实验教学管理系统”点击“虚拟仿真实验”便可进入虚拟仿真实验的“实验大厅”（如图1），在此页面下双击某个实验，安装完毕后就可对该实验进行操作。如果想初步了解某个实验，单击它便可出现“实验简介”、“实验原理”、“实验内容”、“实验仪器”、“在线演示”及“实验指导书下载”等不同的功能模块。双击该实验便可进行实验操作。如图2所示，击右键在弹出的窗口选择“开始实验”即可进行实验操作，系统自动记录实验数据，完成后实验者可进行数据处理及实验报告的撰写。从2009级中部分学生抽样试运行的反馈信息来看，学生反映良好，取得了一定的教学效果；同学们对这种全新的实验方式、与实验室不一样的教学氛围以及丰富的操作内容感到满意，从而激发对大学物理实验的兴趣，提高了对该实验课程的重视程度。下一步工作，我们希望在软硬件及人员配置各个方面能得到学校的大力支持，开设出大学物理虚拟仿真实验课程，营造多元化教学环境，用更多的实验内容开扩学生的视野。
多元化教学模式必将代替保持几百年的教育教学模式成为一种主流，虚拟仿真物理实验为多元化实验教学模式提供了更有力的工具。该实验结合我校以工为主的多科性石油类高等院校的特色，发挥多元化教学模式的优势，使之在培养学生的创新能力、实践能力和研究能力上发挥重要的作用，为培养有鲜明个性的复合型石油类人才作出贡献。
参考文献：
[1]赵英侠.基于探究式学习的物理仿真实验室的设计[D].长沙：湖南大学，2007.
[2]谭守标，霍剑青，王晓蒲.计算机虚拟技术在大学物理仿真实验教学系统中的应用[J].中国科学技术大学学报，2005，35（3）：429-433.
[3]周燕.虚拟仿真技术在大学物理实验教学中的应用[J].合肥学院学报，2008，18（3）：79-80.
[4]王晓蒲，霍剑青，杨旭，等.大学物理仿真实验和教学实践[J].物理实验，2001，21（1）：28-29.
[5]霍剑青，王晓蒲，杨旭，等.发展教育技术营造多元化教学模式的研究与实践[J].物理与工程，2004，14（2）：53-54.
[6]DongilShin，EnSupYoon，KyungYongLee，EuySooLee.Aweb-based，interactivevirtuallaboratorysystemforunitoperationsandprocesssystemsengineeringeducation[J].ComputersandChemicalEngineering，2000（24）：1381-1385.