1.选题依据（研究现状及研究意义）

（一）研究现状分析

1.本课题研究的理论和实际应用价值

系统仿真是20世纪40年代末以来伴随着计算机技术的发展而逐步形成的一门新兴学科。仿真（Simulation）就是通过建立实际系统模型并利用所见模型对实际系统进行实验研究的过程。最初，仿真技术主要用于航空、航天、原子反应堆等价格昂贵、周期长、危险性大、实际系统试验难以实现的少数领域，后来逐步发展到电力、石油、化工、冶金、机械等一些主要工业部门，并进一步扩大其他领域。可以说，现代系统仿真技术和综合性仿真系统已经成为任何复杂系统，特别是高技术产业不可缺少的分析、研究、设计、评价、决策和训练的重要手段，其应用范围在不断扩大，应用效益也日益显著。仿真系统在教育教学中的应用已经非常普遍，好多理论与实践结合的学科几乎都可以通过虚拟演示在仿真系统上完成，特别是一些投资大、占地大、数量有限且高危的系统，更是不可或缺。目前，职业教育发展如火如荼，虚拟仿真实训中心的建设在职业技能实践、训练、培训、职业技能大赛、职业技能认证等过程中同样发挥着越来重要的作用。

2.目前国内外研究的现状和趋势

数控技术是职业教育中为培养从事机械制造业技术人才必须学习的一项技术，随着职业教育的发展，传统教学无法满足教学要求，一是数控加工设备费用高，维修成本高；二是受学生数量的限制，真实机床投资大，耗材也多，经济负担重；三是初次操作过程中一些不可预测的潜在危险，不利于教师组织教学；四是数控系统类型多，所配备的真实机床是有限的，不利于学生上岗后的适应性；五是从毛坯至成形是一个系统过程，很难在一台机床上系统完成，很难实现系统化实践。所以使用仿真虚拟系统是非常必要的，虚拟工厂逐渐被职业院校所青睐，利用虚拟工厂，有效弥补传统教学的缺陷，促进“理论、实践”教学巧妙融合，打破时空限制，在理论教学的同时，实时以形象、生动、丰富的仿真验证、展示操作过程或数据及结果，优化了实训环境，且对于推进信息化教学手段、优化课堂教学、改革教学方法和手段体现出了强大的优势。虚拟仿真趋于“低成本、高性能”的方向发展，虚拟仿真系统可进行人机对话交互方式模拟现实。随着现代工业的飞速发展，虚拟仿真数控加工技术有了更大的进步，其向高速、高精、复杂化、智能化、柔性化、高可靠性、网络化方向发展。近年来数控仿真系统的发展趋于实践环境，经过三维建模、物理仿真、刀轨优化等大量的计算，使其仿真与实际加工结合更紧密。虚拟仿真技术在国外的应用，已集中在整体综合的基础上，可通过人机对话改善模拟系统，使用户身临其境，国内的虚拟仿真虽与国外有差距，但正朝着深度和广度方向发展，可以实现人模同步，虚拟仿真与可视化新技术跨越式的发展。

（二）本项目研究意义

1.实现“岗课赛证”融通教学

本项目研究目标是依据虚拟仿真实训中心对《数控加工工艺与编程》课程进行教学设计改革，并在教学中进行实施，以期得到良好效果。虚拟仿真实训中心是根据工厂的要求建设的虚拟仿真教学系统，针对《数控加工工艺与编程》教学从理论知识到虚拟仿真、进一步延展到实践操作的一个阶梯型的教学过程革新。根据数控加工技术过程，制定与课程、实训、岗位要求相适应的教学目标，合理的设置教学内容，通过虚拟工厂熟悉真实工厂的相应岗位工作流程、工作任务、工作要求、操作方法、技术等，并且与数控加工技术类大赛、1+X认真紧密相容，实现与企业岗位的零距离对接。

2.信息化教学手段的高效应用

在数控理论与实践教学过程中，单纯的理论知识比较枯燥，编制的程序不易得到检验，在零件实际加工过程中出现的干涉、过切、碰撞等问题不易发现和解决。利用虚拟仿真系统，学生初学时在仿真软件上定制工艺，进行参数设置、模拟刀路，有针对性学习理论知识点，且能实现人手一机，保证所有学生都能参与，学生的学习结果能够得到及时验证，提升了课堂教学质量，调动学习积极性。特别是对于操作过程中的一些难点和重点，利用仿真实训中心平台可以通过虚拟仿真、虚拟现实、虚实混合等信息化技术手段来解决，教师在虚拟环境中针对设备规范操作、有效示教，学生可以大胆尝试，突破重点和难点，提高学生基于任务（项目）分析问题、解决问题的能力。。

3.思政素养提升方面

虚拟仿真实训中心系统可以最低成本进行系统的即时优化，使学生及时了解到更多最新前沿的技术，及时了解我国制造业设备及系统的发展，深刻理解科技强国、科技报国的重要意义。虚拟实训中心平台的利用，使学生充分体验学习效果，享受到成功的乐趣，大大激发了学生的学习热情，并且带动引领更多的学生参与，营造良好学习氛围。学生能互帮互助、互相沟通与交流，培养学生的职业素养，使学生全面提升。

4.推进“模块化”教学改革

虚拟实训中心可实现基于典型生产案例进行系统化展示与虚拟操作，这对教师的知识结构、教材、教学方法提出更高要求，如何将一项系统工程进行知识结构与技能训练的“模块化”重组，便于更有效的教学，是值的研究与探索的。

2.研究目标和主要研究内容、拟解决的关键问题

（一）研究目标

基于虚拟仿真实训中心的“岗课赛证”融通模块化教学模式研究与实践项目研究，是在学院已经建有省级虚拟仿真实训中心的基础上进行的。通过项目研究，最有效发挥实训中心的作用，推动信息化教学手段在职业教育中的应用与“模块化”教学改革”，使职业教育更好地实现“岗课赛证”融合。具体目标有：

1.通过学习理论知识、虚拟仿真、实践操作实现了与工厂企业零距离对接；

2.通过虚拟仿真实训中心，有利于学生进行数控加工相关“1+X”认证的培训；

3.通过虚拟仿真实训中心的虚拟环境中工作流程清晰、机床系统齐全，操作规范性要求高，有助于各类相关赛项的赛前训练；

4.“岗课赛证”融通教学设计、教学资源、教学模式的改革与创新成果的实现。

（二）研究内容

1.根据虚拟实训中心平台，调研真实工厂岗位，“模块化”课程内容；

2.通过学习理论知识、虚拟仿真、重新设计教学过程，与工厂企业零距离对接；

3.研究相关“1+X”认证要求，借助仿真平台，将虚拟操作训练与“1+X”认证培训操作相融合；

4.借助仿真实训仿真，认真研究相关技能大赛的知识与技能，通过设计“模块化”教学单元，融入技能大赛的培训过程中。

5.提出课程体系改革意见与建议，撰写改革方案。

（三）拟解决的关键问题

1.解决在职业教育过程中以虚拟仿真平台为桥梁，将岗位、课程、大赛、证书还不能有效融通的问题；

2.解决虚拟仿真实训中心在信息化教学中有效应用问题；

3.解决目前针对培养目标，课程体系难以改革，“模块化”教学难以实现的问题。

3.研究方法

（1）调研法：企业岗位调研，针对数控加工及制造领域的企业岗位工作，工作流程，知识与技能要求，进行全面调研，便于课程体系重组与改革；

（2）头脑风暴法：团队成员针对岗位、大赛、证书所涉及技能点，头脑风暴式提出融通思想与策略；

（3）实践法：基于虚拟仿真实训中心，将改革想法、思路不断进行实践，在实践过程总结与提高；

4.可行性分析

“岗课赛证”融通是职业教育目前急需研究与解决的问题，基于虚拟仿真实训中心实现“岗课赛证”融通是实现这一目的的新途径，并在实施过程中推进课程体系改革，加速“模块化”教学内容的重组，最大限度实现教学手段的信息化。特别对于需要耗资大、数量有限、危险性高的加工类行业，在虚拟仿真实训平台下进行研究与改革，可操作性强，便于最大学生群体的参与，促使学生主动参与和实践课程，培养学生的操作技能、分析问题、解决问题和创新能力，培养学生安全意识，而且成本低，避免了因操作不当造成的设备损坏，材料的浪费等现象。此实训有利于培养学生自主学习和自主探究创新能力，虚拟仿真实训中心的有效利用也推动了教学改革，在职业教育教学中具有深远意义，该成果也将在许多专业教学中具有借鉴意义。