黄银蓉

广安职业技术学院 四川 广安 638000

关于核电机组虚拟仿真实训室建设的研究

黄银蓉

广安职业技术学院 四川 广安 638000

针对我国核电机组的快速发展，以及目前高职院校核电机组实训设备的短缺，本文探讨引入虚拟现实技术，建立虚拟仿真实训室，从根本上解决学院实训设备数量不足、实训场地不够、技术更新缓慢、经费支出大等问题。

核电；仿真实训室；资源共享

0 引言

随着我国核电的快速发展，核电机组出口世界各地，到2025年我国核电机组将达到120台左右，成为第一核电大国，而核电专业维修技术人员非常紧缺[1]，因此培养相关专业人才，发挥四川省核电设备制造大省与人口大省的优势，为核电维修输送合格维修人才。

1 核电类虚拟仿真实训室建设的必要性

核电设备维修属于高技术服务行业，维修质量安全要求高、维修现场空间狭小、放射性剂量高、单个设备的价值高，并要求维修一次性成功，这样就更加考验维修人员的维修技术水平，因此对维修人员的专业培训与实践就体现得尤为重要了。

目前我国高职院校相关专业的教学内容存在教学手段和教学条件落后的问题，学生所学的理论知识与实践相脱节，对所学对象缺少感性认识，动手能力普遍较差，学生的创新能力得不到很好的培养和挖掘，造成上述问题主要有以下几方面原因：

（1）实训设备价格昂贵，运行、维护费用较高；（2）设备种类单一，不能同时兼顾教学和科研；（3）实训设备占用实验空间大，需要专门建设实训场地；

（4）实训设备更新慢，与市场脱节严重。

经过大量调研，引入虚拟现实技术[2]，能大量的降低设备维护、维修的费用和实训过程中的不安全因素，从根本上解决学院实训设备数量不足、实训场地不够、技术更新缓慢、经费支出大等问题。

2 虚拟教学平台建设规划

（1）虚拟仿真开发平台

虚拟仿真开发平台包括两个平台，一是硬件开发平台，另一部分为软件开发平台。开发平台部分是整个虚拟仿真系统的核心部分，是整个虚拟仿真系统最基本的物理平台，负责开发、运算、生成，此外，还要负责连接和协调整个系统的其它各个子系统的工作、运转，从而共同组成一个完整的虚拟仿真系统。

（2）虚拟仿真显示系统[3]

在虚拟仿真应用系统中，一般都具有有多种显示系统、设备，例如：头盔显示器、立体显示器、虚拟三维投影显示系统以及大屏幕监视器，目前应用最为广泛的系统就是其中的虚拟三维投影显示系统。因为虚拟三维投影显示系统最能满足虚拟仿真技术要求应用系统具备沉浸性的这项功能。同时，虚拟三维投影显示系统也是国际上目前采用最多的、最典型、最实用、最高级别的虚拟仿真的实现手段和方式。

（3）虚拟仿真交互系统

虚拟仿真技术最本质的特征和要求之一和精髓是多自由度实时交互。如果不能实现实时交互，虚拟仿真应用也就没有它存在的价值和意义了，这也是虚拟仿真、三维动画以及多媒体应用之间的最本质的区别。

（4）虚拟仿真集成控制

虚拟仿真系统由很多部分组成，包括几台投影机、音响设备、多路视频输入及切换、辅助的灯光和窗帘等等。以上这些设备通过相互连接、相互依赖，从而实现联合工作，。

3 实践教学和管理队伍配套建设研究

（1）配套师资队伍建设

在虚拟仿真方面应形成专业配套、层次合理、年龄结构优化的教学科研团队，组建以教授、高级技师为学术带头人，以基础扎实、工程实践经验丰富的中年教师为核心骨干，以具有硕士学历的青年教师为主体的教师梯队。

教学队伍应建设成一支教育理念先进、专业知识扎实、教学水平高、实践教学能力强、企业工作经验丰富、课程开发和教学能力强，专兼结合的“双师结构”教学团队。

（2）配套管理队伍建设

虚拟仿真实训中心应有一整套管理制度，统一在学院领导班子下，坚持教学与工作的质量考核，确保最大限度地发挥中心全体工作人员的积极性，同心协力为建设中心努力工作，中心施行岗位责任制度，系主任、教学副主任、教研室主任、实训室管理员和专任教师都有明确的分工和职责。系主任负责中心的统筹安排管理，教学副主任负责监督落实，日常教学、实验、实训等工作，教研室主任负责耗材单的汇总、实训项目的检查等工作、实训室管理员负责中心的日常管理、耗材的验收和使用情况等，专业教师负责各自课程实训区域的学生管理、设备保养、实训教学等相关事宜，这种模式的最大有点在于有利于资源共享，有利于降低管理成本，确保最大限度地发挥中心全体工作人员的积极性，同心协力为建设中心努力工作。

（3）校企合作，助力虚拟仿真实验教学中心的发展

应通过不同方式和不同内容的合作，为虚拟仿真实验教学中心的发展提供了有力的支持。

（4）环境与安全

学校要非常重视网络基础设施的建设，应投入大量经费对校园网进行大规模的改造扩容建设，搭建高速、稳定、安全的网络环境。并大力推进实验室信息化、网络化的建设与应用。

仿真实验教学中心应采用内网“专网专用、设备独立”的机制，确保网络安全。为确保实验室整体的安全和有效运行，实验室设置了专人维护、专人值班及设备责任制，维护和责任落实到具体个人，楼层内设有监视摄像头，实时监控和记录实验室内情况。

4 预期成效分析[4]

（1）实验教学内容来自科研成果，实验教学平台技术先进

虚拟仿真实验教学平台是目前川内高职院校中较早建成的满足不同层次专业人才培养的教学和科研平台，平台所使用的硬件系统和工具软件均为先进的教学设施，主要应用于教学，使学生在实验教学过程中可以接触到先进的设备、技术、方法和研究成果，有助于开拓视野，提升知识结构，培养综合设计和创新能力，极大地提高了虚拟仿真实验教学平台的技术水平。

（2）教学资源丰富，专业特色鲜明

虚拟仿真实验教学平台教学内容覆盖了“机电一体化专业、应用电子技术专业、工业机器人专业”三个方面的多门基础课和专业课，具有鲜明的专业特色，能够满足不同层次、不同课程的实验教学需要。不仅因为实验设施昂贵、实验费用高昂、实验项目危险而不能开展的实验提供虚拟仿真实验手段，还为学生提供了实践和创新的平台，实现了大学生素质教育和创新教育的有效结合，为提高人才培养质量和水平提供了有力的技术手段。

（3）实现资源共享

虚拟仿真实训中心资源共享是通过网络信息化建设，以虚拟仿真实训中心软件资源为核心，基于校园网的网络教学资源共建共享。利用资源共享，可以更加充分地发挥虚拟仿真教学平台的作用，但是目前存在以下几个方面的缺点，一是仿真平台实训项目偏少，导致共享资源库资源不全面，二是目前公共互联网的带宽也限制了虚拟仿真程序的动态加载运行。

针对上述问题， 计划开展以下几方面工作：

①增加已建成的虚拟仿真实验平台的仿真实验项目；

②扩大虚拟仿真实验教学资源的共享范围：从虚拟仿真实验项目共享范围与建设同步、校内外共享同步、底层开发平台的开放和共享、虚拟仿真实验教学管理资源的共享等四个方面建设完善中心虚拟仿真实验资源的网络共享平台；

③加强中心系统仿真网络实验平台的建设，将实训中心的机房提供网络开放的新模式，基于校园网络，通过虚拟设备平台搭建合理的典型实验项目，并通过网络平台不受时间、地点的限制完成项目，使实训中心真正做到24小时不间断的开放实训。

[1]李小萍,我国核电产业发展政策分析[J].企业经济，2012（5）：164-167

[2]朱伟暐,核电机组厂用电系统仿真分析方法研究[D].中国电力科学研究院,2015.

[3]代飞,林闽,张莹高.高职实训教学中网络虚拟仿真实训室的重要性研究[J].信息与电脑(理论版)，2014（9）：199.

[4]管煜,虚拟仿真实训平台的研究与设计[J].山东工业技术，2015（22）：149.

TM623.4

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黄银蓉(1984-), 女, 硕士研究生，广安职业技术学院，助教, 主要从事应用电子及控制系统研究.

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