結(jié)合虛擬仿真搭建工科碩士研究生科研平臺方法研究

榮譽 曲夢可

摘 要： 文章對結(jié)合虛擬仿真技術(shù)搭建工科碩士研究生科研平臺的現(xiàn)狀進行分析，闡述了結(jié)合虛擬仿真技術(shù)搭建工科碩士研究生工程科研平臺的搭建途徑，從學校、企業(yè)兩方面總結(jié)出一套符合實際的工科碩士研究生虛擬仿真科研平臺搭建方法，提出虛擬仿真和實物試驗結(jié)合理論。

關(guān)鍵詞： 研究生培養(yǎng) 虛擬仿真 科研平臺

隨著我國工科碩士研究生招生比例的不斷提高，工科碩士課題的選題和相關(guān)科研試驗平臺建設(shè)尤為重要，因為碩士研究生教育與本科教育的最大區(qū)別在于培養(yǎng)人才過程中的科研性。目前，我國高等學校普遍不具有較大規(guī)模的與企業(yè)生產(chǎn)環(huán)境相仿的試驗流水線。如何結(jié)合虛擬仿真搭建工科碩士研究生科研試驗平臺尤為重要，因為結(jié)合虛擬仿真環(huán)境可以在節(jié)省經(jīng)費的同時使大部分科研試驗具有完成條件[1][2][3]。

虛擬仿真技術(shù)就是利用計算機數(shù)據(jù)分析技術(shù)、計算機圖形學、計算機系統(tǒng)動力學仿真技術(shù)等綜合使用，在計算機里面構(gòu)建出與現(xiàn)實空間接近的儀器和設(shè)備科研環(huán)境，從而在虛擬仿真環(huán)境中完成相關(guān)的理論和試驗研究[4][5]。

1.工科碩士研究生試驗平臺的主要問題

1.1試驗設(shè)備及平臺建設(shè)費用高昂

工科碩士研究生課題的特點是具有科研創(chuàng)新性和應用性結(jié)合，基于此科研試驗平臺應該同時滿足創(chuàng)新技術(shù)和理論試驗需要，具有現(xiàn)有儀器設(shè)備的基本功能，這就導致相關(guān)試驗設(shè)備評價價格高昂，是普通高等學校無法承擔的，只有生產(chǎn)性企業(yè)才能負擔設(shè)備建設(shè)費用。

1.2試驗設(shè)備及平臺日常維護費用高昂

由于工科碩士研究生的科研方向一般都需要具有生產(chǎn)實踐意義，要獲得試驗數(shù)據(jù)一般需要生產(chǎn)線真實的生產(chǎn)驗證，通過大量的生產(chǎn)試驗驗證獲得數(shù)據(jù)及理論方法的正確性，這就要求研究人員在實際生產(chǎn)中進行分析總結(jié)，而生產(chǎn)費用和設(shè)備日常維護費用都十分高昂，即使高等學校也無法承受如此高昂的生產(chǎn)費用，更無法投入巨資維護這些設(shè)備平臺，且平臺建設(shè)很難在高校實現(xiàn)。

目前要實現(xiàn)這樣的較大規(guī)模且具有較強現(xiàn)實意義的試驗，只能通過協(xié)調(diào)相關(guān)生產(chǎn)企業(yè)進行開展，而企業(yè)對于新技術(shù)及工藝又相對保守，不愿意花費巨資進行常識性試驗研究。

1.3碩士研究生現(xiàn)場操作能力不足

目前，我國的工科碩士研究生大多都是從普通高等教育的本科院?？既氲?，普遍缺乏現(xiàn)場調(diào)試、生產(chǎn)、試驗經(jīng)驗，對于大型試驗設(shè)備和生產(chǎn)設(shè)備都十分陌生，對于現(xiàn)場環(huán)境需要較長的周期才能適應。這些導致碩士研究生在企業(yè)真實生產(chǎn)環(huán)境平臺開展相關(guān)科研試驗時不熟悉其設(shè)備操作、運行的基本規(guī)律，容易導致誤操作損壞設(shè)備，從而無法獲取需要的試驗數(shù)據(jù)和理論驗證。

1.4缺乏企業(yè)有效支撐

企業(yè)的目標是追求利潤，其社會價值是為社會創(chuàng)造就業(yè)機會和稅收，為教育提供平臺只是其輔助功能。所以，大多數(shù)企業(yè)不愿意讓工科碩士研究生利用其生產(chǎn)線和生產(chǎn)設(shè)備開展實驗性質(zhì)的研究工作，這樣既會耽誤生產(chǎn)任務又容易導致設(shè)備不必要的損傷。所以，目前的高等學校工科碩士研究生課題普遍缺乏企業(yè)的有效支撐。

1.5研究生培養(yǎng)沒和企業(yè)相結(jié)合

目前高等學校工科碩士研究生的課題普遍重視理論數(shù)據(jù)分析而忽視工程實際分析，這就導致其碩士課題沒有和企業(yè)實際項目需求結(jié)合，企業(yè)沒有積極性參與碩士研究生的培養(yǎng)。

2.虛擬仿真科研平臺建設(shè)途徑

2.1充分利用仿真軟件資源

目前的仿真軟件已經(jīng)達到相當高的水平，所涉及的專業(yè)方向已經(jīng)涵蓋機械、電氣、流體、加工、機器人等大部分工業(yè)領(lǐng)域，而且根據(jù)不同領(lǐng)域的特點，其仿真軟件還具有不同的側(cè)重方向。已有的仿真軟件已經(jīng)能夠為開發(fā)設(shè)計人員提供和真實設(shè)備幾乎一模一樣的科研平臺?？蒲腥藛T可以通過虛擬仿真軟件，構(gòu)建起符合其試驗要求的各種虛擬試驗平臺，從而在這些虛擬試驗平臺上進行創(chuàng)新理論和工藝方法的實驗驗證。

2.2利用國家基礎(chǔ)虛擬仿真平臺

中國政府建立了很多基礎(chǔ)性的虛擬仿真國家級平臺，例如中國超級計算中心、國家工程中心等，在這些國家級的虛擬仿真平臺上，可以開展大型的虛擬仿真實驗研究，通過這些政府提供的基礎(chǔ)虛擬仿真資源，完成高校無法提供的相關(guān)實驗驗證。

2.3利用企業(yè)虛擬和實物科研平臺

如果把一些實際工作能力和科研能力較強的工科碩士研究生，牽引到與其研究方向相近的企業(yè)技術(shù)崗位從事企業(yè)實際技術(shù)開發(fā)與研究，則既可以緩解企業(yè)在人才方面的不足，又可以提高研究生培養(yǎng)的質(zhì)量。如果研究生在實際工作崗位上得到企業(yè)認可，就可以在畢業(yè)后直接到企業(yè)工作。

2.4學習國外在虛擬仿真平臺方面的經(jīng)驗

歐美發(fā)達國家在虛擬仿真平臺建設(shè)方面起步很早，美國早在上個世紀八十年代就開始國家級的虛擬仿真實驗室建設(shè)，而且其在每個重要的高等學校還建有專業(yè)性的虛擬仿真實驗室，為從事相關(guān)研究的人員提供基礎(chǔ)虛擬仿真科研平臺。

2.5通過碩士課題完成情況考察平臺建設(shè)效果

科研通過碩士研究生科研課題和論文的完成情況，以考察虛擬仿真實驗研究平臺的建設(shè)效果，從而為平臺建設(shè)提供更豐富的建設(shè)經(jīng)驗。

3.基于虛擬仿真的科研培養(yǎng)體系建立

3.1總體培養(yǎng)體系分析

可以從學校、企業(yè)兩個方面，總結(jié)出一套符合實際的工科碩士研究生虛擬仿真科研平臺搭建方法，提出虛擬仿真和實物試驗結(jié)合理論。

3.2學校虛擬仿真科研平臺的建立

高等學?？梢酝ㄟ^購買虛擬仿真軟件，初步搭建起科研平臺建設(shè)的基礎(chǔ)，然后讓各個研究方向的碩士研究生導師根據(jù)自己的科研方向組織研究生開展基礎(chǔ)性的平臺建模工作，在基礎(chǔ)性建模工作基礎(chǔ)上，匯總各個大的科研方向的全部虛擬仿真成果，從而宏觀上搭建起具有方向性的基礎(chǔ)性虛擬仿真平臺。學?？梢詾檫@些大的科研虛擬仿真平臺提供基礎(chǔ)性的服務器、建設(shè)工具軟件、日常維護人員、數(shù)據(jù)調(diào)用存儲平臺，從而讓其發(fā)揮最大效能。

3.3企業(yè)虛擬仿真科研平臺的建立

企業(yè)可以根據(jù)自己對科研技術(shù)、工藝技術(shù)、人才方面的具體需求，選擇性地搭建符合自己企業(yè)產(chǎn)品和技術(shù)路線的工程建模軟件，然后與高校合作，利用高等學校優(yōu)質(zhì)的人才和技術(shù)優(yōu)勢，搭建起具有現(xiàn)實工程意義的虛擬仿真科研平臺，從而利用這些平臺開展企業(yè)新產(chǎn)品開發(fā)、新技術(shù)驗證、新工藝規(guī)劃工作，大大降低企業(yè)的研發(fā)和試驗成本。對于在此類項目中表現(xiàn)優(yōu)秀的碩士研究生，企業(yè)可以有選擇性地讓其畢業(yè)后留在企業(yè)繼續(xù)從事相關(guān)科研工作，為企業(yè)提前培養(yǎng)出滿足實際需要的高端技術(shù)人才，使企業(yè)的人才隊伍更穩(wěn)定。

4.工程實際能力培養(yǎng)“雙結(jié)合”理念

把“雙結(jié)合理念”（即學術(shù)研究與科研工程實例相結(jié)合；研究生科研實踐與企業(yè)實際工具、手段相結(jié)合）作為理論知識和教育目標之間的“橋梁”，通過“雙結(jié)合理念”把學術(shù)成果轉(zhuǎn)化為工程實際能力，按照產(chǎn)生興趣→初步了解→理解概念→深入思考→靈活運用的順序建立培養(yǎng)方法，從而激發(fā)研究生從事實際工程科研活動欲望。在此基礎(chǔ)上建立一套符合實際情況的工科碩士研究生工程實際能力培養(yǎng)體制。

通過虛擬仿真實驗科研平臺培養(yǎng)體系的建立，能夠同時形成工科碩士研究生的“學術(shù)研究”和“工程能力”的培養(yǎng)方法、相關(guān)制度，完善工科碩士研究生工程實際能力培養(yǎng)的相關(guān)制度，提高研究生教育的工程實際能力培養(yǎng)水平。

參考文獻：

[1]王國祥，戴琛，張春華.大型儀器設(shè)備服務本科生、研究生創(chuàng)新能力培養(yǎng)的研究與實踐[J].科技資訊，2015（8）：174-175.

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[4]肖文，陳勇.研究生導師組培養(yǎng)模式的實證分析[J].中國高教研究，2013（3）：8-9.

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課題來源：河北科技師范學院教學研究項目：工科碩士研究生科研創(chuàng)新能力培養(yǎng)方法研究