緒論：在尋找寫作靈感嗎？愛發(fā)表網(wǎng)為您精選了1篇工程訓練安全虛擬仿真實訓教學探討，愿這些內(nèi)容能夠啟迪您的思維，激發(fā)您的創(chuàng)作熱情，歡迎您的閱讀與分享！

工程訓練作為高校開展工程實踐教學的必修課程，對學生學習基礎工藝知識、形成創(chuàng)新思維、培養(yǎng)工程實踐能力與創(chuàng)新能力發(fā)揮著重要作用。在“中國制造2025”及工業(yè)4.0的戰(zhàn)略背景下，隨著“互聯(lián)網(wǎng)+”、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能等新技術的發(fā)展，對新興工程技術人才在工程實踐能力、創(chuàng)新能力、國際視野、發(fā)現(xiàn)并解決復雜工程問題能力等方面提出較高的要求。為了更好地培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力、解決復雜工程問題的能力，多數(shù)高校的工程訓練中心在硬件建設與實踐教學過程中，盡可能貼近工廠生產(chǎn)實際環(huán)境。但由于學生自身的安全防范意識和防范能力比較弱，如不了解實訓著裝要求，對安全行走路線不熟悉；不熟悉設備的工作原理和性能，不按照安全操作規(guī)程操作設備或無法及時發(fā)現(xiàn)設備運行中存在的問題。因此，在實踐教學過程中極易出現(xiàn)安全隱患，引發(fā)安全事故，危及師生的人身安全[1]。新形勢下，高校的工程訓練課程體系也在不斷改革與創(chuàng)新。為了培養(yǎng)學生的“大工程”意識，工程訓練已從原有的實踐教學模塊如普通車削加工、鉗工、銑削加工、磨削加工、鑄造、焊接等逐漸拓展為數(shù)控車削加工、加工中心、3D打印、激光加工、工業(yè)測量、工業(yè)機器人、智能制造、人工智能等現(xiàn)代先進的實踐教學模塊，增加了新材料、新工藝、新技術的實踐教學內(nèi)容，注重多學科的交叉融合，在空間和時間上實現(xiàn)了實訓教學資源的全開放，滿足了學生的自主創(chuàng)作與加工要求。但與此同時，工程訓練中心發(fā)生安全事故的概率也在提高，對學生、教學人員及單位將會造成嚴重的不良影響[2]。因此，工程訓練過程中的安全實踐教學改革勢在必行。

1構建工程訓練安全虛擬仿真實訓教學平臺

針對工程訓練安全實踐教學環(huán)節(jié)，提出采用以虛補實的實踐教學方法[3]，開發(fā)工程訓練安全虛擬仿真實訓教學平臺。將原有教學手段難以展現(xiàn)的安全事故呈現(xiàn)在平臺中，以動畫、圖片、視頻的形式講解典型的安全事故實例[4]，為學生和實訓指導教師提供“自主式”“交互式”“開放式”的工程訓練安全實訓教學環(huán)境，使學生對實踐操作有一個較為生動直觀的認識，并主動遵守安全操作規(guī)程，有意識地避免甚至消除一些潛在的安全隱患[5]。

1.1工程訓練安全虛擬仿真實訓教學平臺的總體構建

工程訓練安全虛擬仿真實訓教學平臺包括教師端和學生端。教師端主要包括資源管理系統(tǒng)、數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)、信息維護系統(tǒng)、考試系統(tǒng)等；學生端主要包括過程行為監(jiān)督系統(tǒng)和學習系統(tǒng)。

1.1.1資源管理系統(tǒng)

教師可以通過資源管理系統(tǒng)在線上傳、下載及編輯實訓安全的各類教學資源，如電子課件、動畫庫、視頻庫等，并可以通過視圖選擇實訓內(nèi)容。教師可以根據(jù)本節(jié)課內(nèi)容進行篩選，屏蔽掉多余的模塊。

1.1.2數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)

數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)支持和顯示多種數(shù)據(jù)分析，包含考核成績數(shù)據(jù)分析、學習時長數(shù)據(jù)分析、學習完成度數(shù)據(jù)分析等，并以可視化的形式展示。教師通過數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)可直觀清晰地查看學生的學習情況。

1.1.3信息維護系統(tǒng)

教師可以通過信息維護系統(tǒng)進行創(chuàng)建賬號、刷新賬號、修改賬號信息等操作。信息維護系統(tǒng)支持賬號信息批量導入、批量導出、賬號狀態(tài)可視化功能，教師可以便捷地查看賬號信息。

1.1.4考試系統(tǒng)

考試系統(tǒng)包括登錄模塊、實時考試、自動計算考試時間、密碼校驗、試題維護、考試科目維護、組卷選擇等。其中，登錄模塊采用一學生一賬號模式，確保每名學生通過唯一的登錄賬號進入系統(tǒng)答題；實時考試可以根據(jù)教師組卷方式進行組卷，確保個性化組卷；自動計算考試時間，可以自動保存批閱考生作答情況；密碼校驗是在考試過程中后臺實時校驗考生密碼，在線考試時避免他人惡意登錄，查詢成績時也可避免考試成績泄露；試題維護、考試科目維護、組卷選擇模塊，教師可以批量導入、導出實訓安全考試題目，也可以在線手動對試題進行編輯，可以選擇手動組卷或者隨機組卷?？荚囅到y(tǒng)界面以樹形結構管理所有科目，考試內(nèi)容為分類別、工種測試，最后進行統(tǒng)計分析。

1.1.5過程行為監(jiān)督系統(tǒng)

工程實訓安全虛擬仿真系統(tǒng)采用一學生一賬號模式，學生登錄時會在網(wǎng)絡中簽署使用協(xié)議以確保賬號是本人使用，并對使用過程的行為進行全程記錄。例如學習時長、視頻觀看是否完整、操作是否完成等，如有違規(guī)操作或未操作等情況，系統(tǒng)會保存相應記錄，并不允許其進入考試系統(tǒng)。

1.1.6學習系統(tǒng)

學習系統(tǒng)分為在線學習系統(tǒng)和局域網(wǎng)下單機學習系統(tǒng)。在線學習系統(tǒng)中，學生可以通過互聯(lián)網(wǎng)進行學習，在學習過程中可實現(xiàn)過程行為監(jiān)督、在線考試、在線學習等功能。在單機學習系統(tǒng)中，學生可以進行工程實訓安全虛擬仿真系統(tǒng)的單機學習，通過游戲的方式學習，并可以在學習過程中進行測試。

1.2工程訓練安全數(shù)字化教學資源的建設

工程訓練安全數(shù)字化教學資源主要包括實訓安全總則、各實訓教學模塊中的設備安全操作規(guī)程、易發(fā)生教學事故的安全案例等。實訓安全教學資源庫包括電子課件庫、二維/三維動畫庫、視頻庫。

2工程訓練安全虛擬仿真實訓教學平臺在工程訓練中的應用

2.1安全教育的實訓方式

工程訓練安全教育依托工程訓練安全虛擬仿真實訓教學平臺進行[6]。在平臺中，學生可以通過觀看視頻、模擬實操、還原事故的方式了解實訓著裝要求、安全行走路線、各模塊安全操作規(guī)程及實訓過程中存在的安全隱患等，對實踐操作有一個較為直觀生動的認識，并主動遵守安全操作規(guī)程[7]，有意識地避免甚至消除一些潛在的安全隱患。

2.2實訓內(nèi)容

借助工程訓練安全虛擬仿真實訓教學平臺學習實訓安全總則、安全標識及各個實訓模塊的安全操作規(guī)程，包括機械測量、車工、銑工、刨工、磨工、數(shù)控電火花線切割、數(shù)控車床、鉗工、工裝夾具、機械拆裝、注塑及沖壓、電工電子、工業(yè)機器人、智能制造、氣動液壓、激光加工、3D打印、鑄造、機電一體化、焊工、競技機器人等22個實訓教學模塊、200多條實訓安全操作規(guī)程。

2.3考核方式

安全教育實訓考試借助工程訓練安全虛擬仿真實訓教學平臺中的考試系統(tǒng)完成，要求學生在進入工程訓練學習前，必須通過在線或單機學習系統(tǒng)了解實訓著裝要求、安全行走路線、各種設備的工作原理和性能等，對安全事故的危害有所認識，從而對工程訓練涉及的相關設備使用等安全操作規(guī)程有所掌握。學生通過考試系統(tǒng)完成工程訓練安全的相關考試，達到繼續(xù)工程訓練實踐教學的目的。對于未能通過工程訓練安全考試的學生，不能繼續(xù)工程訓練學習[8]。

2.4應用效果

2.4.1豐富工程訓練實踐教學內(nèi)容

實踐教學是高校工程訓練中心的基本任務，保證學生的實訓安全是實踐教學的重中之重。工程訓練中的安全事故很難用原有教育手段進行展示，如女生長發(fā)卷入車床，頭皮被揭掉；學生戴手套操作車床，手卷入旋轉刀具內(nèi)損傷(見圖1)。采用虛擬仿真與實際實訓教學相結合的教學模式，將實訓著裝要求(見圖2)、安全行走路線、安全教學事故等內(nèi)容整合到工程訓練安全虛擬仿真實訓教學平臺，打破原有工程訓練安全實踐的局限，為教師、學生提供一個更直觀的教學方式，讓學生學習到原有實訓安全教育中無法了解的內(nèi)容[9]。

2.4.2調動學生主動學習實訓安全的積極性

在虛擬仿真實訓條件下，工程訓練安全實踐教學不再局限于實驗室，同樣也不再局限于單純的安全隱患圖片或者是視頻，實踐教學活動的空間得到了擴展。同時，學生對安全知識的掌握也不再僅僅局限于課堂，可以利用課余時間學習，學習時間也有了擴展，有助于加深安全知識的理解和掌握。另外，通過軟件的設置，教師可以統(tǒng)計學生學習的時間、操作是否完成、是否有違規(guī)操作或未操作等情況，可以更直觀地了解學生學習每個安全知識點的時間，提高實踐教學質量[10]。

2.4.3提高工程訓練實踐教學的安全性

工程訓練的實訓內(nèi)容很多，包括加工中心、智能制造、數(shù)控車床、數(shù)控線切割、車床、銑床、焊接、鍛造、熱處理、鉗工等22個實訓教學模塊。在實訓教學過程中，通過觀看視頻、模擬實操、還原事故等方式，讓學生了解工程訓練實踐教學過程中的安全隱患，違規(guī)操作會造成怎樣的傷害。學生通過虛擬仿真的方式掌握各個模塊的安全操作規(guī)程，提高實訓的安全性。

3結語

通過工程訓練安全虛擬仿真實訓教學平臺的建設，使工程訓練安全教育系統(tǒng)化、標準化，并形成教師與學生通過在線考試方可進入實訓的安全管理模式[11]。該平臺的建設有助于增強學生的安全意識，規(guī)范安全行為，提高工程訓練實踐教學的安全性。該平臺面向吉林大學工程訓練A、工程訓練B、工程訓練C，每年有全校機械類、近機械類的4個學部、11個學院37個專業(yè)3700名學生受益。隨著醫(yī)工結合、藝工結合、文工結合等課程的開設，今后將進一步擴大受益面，同時也對其他院校工程訓練安全教育具有重要的借鑒意義。

參考文獻

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作者：楊洋 李金良 曲曉海 黃海龍 周亮 單位：吉林大學工程訓練中心 吉林大學材料科學與工程學院