淺談基于虛擬仿真教學(xué)的頂崗實(shí)習(xí)模式

沈毅 魏穎娜 張學(xué)麗 崔燚 魏恒勇 裴東升 劉燕 曾雄豐

摘 要 對(duì)于工科類本科院校來(lái)說(shuō)，頂崗實(shí)習(xí)是一種不僅可以推動(dòng)校企雙方合作順利進(jìn)行，還可以使學(xué)生從中受益的創(chuàng)新型實(shí)習(xí)模式。但是，隨著社會(huì)的不斷進(jìn)步與發(fā)展，現(xiàn)在的一些生產(chǎn)企業(yè)不僅重視員工的基礎(chǔ)理論知識(shí)，更加注重員工的實(shí)踐動(dòng)手能力，因此，本文以無(wú)機(jī)非金屬材料專業(yè)為例，重點(diǎn)介紹了如何建立基于虛擬仿真教學(xué)的頂崗實(shí)習(xí)模式及其優(yōu)點(diǎn)。

關(guān)鍵詞 虛擬仿真；頂崗實(shí)習(xí)

0 引 言

實(shí)習(xí)教學(xué)是工科類本科院校教學(xué)過(guò)程中的重要環(huán)節(jié)，是對(duì)學(xué)生進(jìn)行職業(yè)教育，培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐能力、強(qiáng)化創(chuàng)新意識(shí)和積累工作經(jīng)驗(yàn)的重要途徑。學(xué)生通過(guò)該教學(xué)環(huán)節(jié)，了解實(shí)際的生產(chǎn)過(guò)程，深化對(duì)理論知識(shí)的理解，并加強(qiáng)對(duì)生產(chǎn)工藝過(guò)程、生產(chǎn)設(shè)備、生產(chǎn)組織及其管理等方面的認(rèn)識(shí)，從而擴(kuò)大知識(shí)面、增加感性認(rèn)識(shí)，有效提高學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和工程應(yīng)用能力。

然而，由于學(xué)生實(shí)習(xí)不能為企業(yè)直接創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)效益，相反會(huì)給企業(yè)帶來(lái)許多管理上的不便，許多企業(yè)越來(lái)越不愿意接收學(xué)生實(shí)習(xí)。目前，聯(lián)系實(shí)習(xí)企業(yè)一般通過(guò)教師的個(gè)人關(guān)系，學(xué)校從實(shí)習(xí)中獲得利益，這種“單贏”的方式很難持久，從而造成了“建立實(shí)習(xí)基地難，穩(wěn)固實(shí)習(xí)基地更難”的局面。要想與企業(yè)建立長(zhǎng)期穩(wěn)定的實(shí)習(xí)關(guān)系，必須與企業(yè)建立深層次的合作關(guān)系，達(dá)到長(zhǎng)期互惠互利的雙贏局面。

目前，針對(duì)上述問(wèn)題，河北師范大學(xué)于2006年首先提出并實(shí)施頂崗實(shí)習(xí)這種創(chuàng)新實(shí)習(xí)模式，該實(shí)習(xí)模式是指學(xué)生在基本上完成教學(xué)實(shí)習(xí)和學(xué)過(guò)大部分基礎(chǔ)技術(shù)課之后，到專業(yè)對(duì)口的現(xiàn)場(chǎng)直接參與生產(chǎn)過(guò)程，綜合運(yùn)用本專業(yè)所學(xué)的知識(shí)和技能，以完成一定的生產(chǎn)任務(wù)，并進(jìn)一步獲得感性認(rèn)識(shí)，掌握操作技能，學(xué)習(xí)企業(yè)管理，養(yǎng)成正確勞動(dòng)態(tài)度的一種實(shí)踐性教學(xué)形式。這種創(chuàng)新的實(shí)習(xí)模式不僅可以使校企雙方合作順利進(jìn)行，還可以使學(xué)生從中受益。

但是，目前一些生產(chǎn)企業(yè)不僅重視員工的基礎(chǔ)理論知識(shí)，更加注重員工的實(shí)踐動(dòng)手能力，對(duì)此，本文提出以無(wú)機(jī)非金屬材料專業(yè)為例，建立基于虛擬仿真教學(xué)的頂崗實(shí)習(xí)模式，首先在虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室對(duì)學(xué)生進(jìn)行崗前培訓(xùn)，使學(xué)生熟悉和了解工廠的布局以及工作流程，然后讓學(xué)生進(jìn)入相應(yīng)的企業(yè)單位進(jìn)行頂崗實(shí)習(xí)。

1 虛擬仿真教學(xué)簡(jiǎn)介

虛擬仿真教學(xué)是利用虛擬現(xiàn)實(shí)、多媒體、人機(jī)交互、數(shù)據(jù)庫(kù)和網(wǎng)絡(luò)通訊等仿真模擬技術(shù)創(chuàng)設(shè)相應(yīng)的虛擬環(huán)境或工具，并模擬真實(shí)事例進(jìn)行操作、驗(yàn)證、設(shè)計(jì)、運(yùn)行等實(shí)踐的教學(xué)方法。虛擬仿真教學(xué)平臺(tái)能夠創(chuàng)造一個(gè)與實(shí)際生產(chǎn)近乎相同的真實(shí)環(huán)境，把本來(lái)需要建立在真實(shí)場(chǎng)地上的機(jī)器、設(shè)備、工具等移植到了虛擬的仿真網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，借助于網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，讓學(xué)生模擬實(shí)際的生產(chǎn)環(huán)節(jié)，親身操作和體驗(yàn)專業(yè)學(xué)習(xí)過(guò)程，不僅大大節(jié)約了學(xué)校的資金，也解決了實(shí)習(xí)過(guò)程中學(xué)生無(wú)崗可頂，工學(xué)難以結(jié)合的問(wèn)題，且具有形象性、交互性、節(jié)約性與高效性等顯著特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)。

2 基于虛擬仿真教學(xué)的頂崗實(shí)習(xí)模式

（1）改進(jìn)基于虛擬仿真的教學(xué)計(jì)劃

建立基于虛擬仿真教學(xué)的頂崗實(shí)習(xí)模式，首先應(yīng)該改進(jìn)教學(xué)計(jì)劃，將理論與實(shí)踐結(jié)合起來(lái)，共同促進(jìn)學(xué)生的進(jìn)步發(fā)展。教學(xué)計(jì)劃中不僅應(yīng)包含原材料理化性質(zhì)、工藝流程等專業(yè)理論知識(shí)，還應(yīng)當(dāng)包含工廠的生產(chǎn)組織過(guò)程、主機(jī)設(shè)備工藝參數(shù)的控制、崗位操作方法、提高產(chǎn)品質(zhì)量的措施、質(zhì)量檢驗(yàn)與控制方法、生產(chǎn)設(shè)備的維護(hù)管理等方面的生產(chǎn)知識(shí)。使實(shí)踐教學(xué)任務(wù)和企業(yè)生產(chǎn)一線的實(shí)際工作相一致，從而保證學(xué)生頂崗實(shí)習(xí)過(guò)程中能夠更好地適應(yīng)實(shí)際生產(chǎn)崗位，培養(yǎng)學(xué)生的職業(yè)崗位能力。挑選具有代表性的、技術(shù)先進(jìn)的設(shè)備及工藝技術(shù)，如陶瓷、水泥以及耐火材料等，基于工作過(guò)程的知識(shí)與技能，設(shè)計(jì)能夠與完整的工作流程、操作模式和崗位具體情況相符的教學(xué)計(jì)劃，從而能夠與相關(guān)的頂崗實(shí)習(xí)崗位聯(lián)系起來(lái)，讓學(xué)生掌握完成工作任務(wù)的方法及解決相對(duì)復(fù)雜的綜合問(wèn)題的技巧，能夠適應(yīng)頂崗實(shí)習(xí)崗位。

（2）建立虛擬仿真教學(xué)平臺(tái)

無(wú)機(jī)非金屬材料生產(chǎn)工藝種類繁多，我院主要包括陶瓷、水泥及耐火材料三個(gè)方向，建立基于水泥廠、陶瓷廠和耐火廠的虛擬仿真教學(xué)平臺(tái)，針對(duì)較為復(fù)雜的實(shí)習(xí)內(nèi)容以及復(fù)雜的工藝流程，開展虛擬仿真教學(xué)，應(yīng)用Matlab、LabVIEW仿真工作平臺(tái)、FLUENT仿真軟件等技術(shù)，完成生產(chǎn)虛擬仿真系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)整體生產(chǎn)線的虛擬控制及虛擬生產(chǎn)等目標(biāo)。

例如，以理想的日用陶瓷工廠為模擬對(duì)象，在虛擬仿真教學(xué)平臺(tái)對(duì)相應(yīng)的工藝流程進(jìn)行模擬，分別建立具有高仿真度、高情景化、高沉浸感、高參與性和交互性的特點(diǎn)的虛擬的原料制備車間、成型車間、燒成車間和化驗(yàn)室等，使學(xué)生可以進(jìn)行某個(gè)或多個(gè)產(chǎn)品虛擬仿真生產(chǎn)，模擬完成生產(chǎn)加工制造全過(guò)程。

教師在通過(guò)虛擬仿真教學(xué)平臺(tái)講授工藝類課程時(shí)，可利用多媒體教學(xué)系統(tǒng)，上課時(shí)邊演示教學(xué)內(nèi)容，邊利用虛擬仿真系統(tǒng)生動(dòng)地講解物料在設(shè)備中發(fā)生的物理化學(xué)變化，使學(xué)生深入了解相應(yīng)的設(shè)備和工藝流程，快速地步入專業(yè)知識(shí)學(xué)習(xí)的大門，為以后的頂崗實(shí)習(xí)及工作奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。此外，學(xué)生可通過(guò)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)登錄自己的賬號(hào)，再次觀摩影像視頻，反復(fù)學(xué)習(xí)，遇到不懂或疑惑的地方可通過(guò)在線交流和答疑的方式與專業(yè)教師進(jìn)行互動(dòng)。

3 基于虛擬仿真教學(xué)的頂崗實(shí)習(xí)模式的優(yōu)點(diǎn)

虛擬仿真教學(xué)平臺(tái)可以擴(kuò)展傳統(tǒng)課堂教學(xué)的內(nèi)容，在信息化環(huán)境下構(gòu)建新的實(shí)習(xí)模式。傳統(tǒng)教學(xué)模式以教師講解授課、學(xué)生在課堂上被動(dòng)聽課為主，教學(xué)內(nèi)容也以理論知識(shí)為主，使得學(xué)生脫離實(shí)際生產(chǎn)，缺乏必要的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)。在虛擬仿真教學(xué)平臺(tái)進(jìn)行學(xué)習(xí)、仿真練習(xí)，然后再到工廠進(jìn)行實(shí)際操作，不僅會(huì)培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，拓展學(xué)生的想象空間，使學(xué)生充分理解書本上知識(shí)的含義，而且把抽象內(nèi)容具體化，復(fù)雜問(wèn)題簡(jiǎn)單化，微觀內(nèi)容宏觀化。除此之外，利用虛擬仿真教學(xué)平臺(tái)模擬實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程，學(xué)生可以不受時(shí)間、空間的限制，為學(xué)生創(chuàng)造了更好的自學(xué)環(huán)境，還可以促進(jìn)學(xué)生適應(yīng)由學(xué)生到企業(yè)員工角色的轉(zhuǎn)變。

虛擬仿真教學(xué)平臺(tái)模擬實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程，相對(duì)于真正工廠，它運(yùn)行成本低、環(huán)保、安全、效率高，維護(hù)起來(lái)也比較方便。同時(shí)經(jīng)過(guò)虛擬仿真教學(xué)平臺(tái)的培訓(xùn)后，在頂崗實(shí)習(xí)過(guò)程中，虛擬仿真教學(xué)平臺(tái)能夠更加有助于學(xué)生理解和掌握專業(yè)知識(shí)和操作方法，并讓學(xué)生的操作水平達(dá)到熟練操作的程度，使得頂崗實(shí)習(xí)的效果達(dá)到預(yù)期的目標(biāo)。學(xué)生還可以通過(guò)頂崗實(shí)習(xí)與企業(yè)的聯(lián)系溝通，明確企業(yè)對(duì)專業(yè)人才的需求情況及各崗位的職業(yè)技術(shù)要求，進(jìn)而及時(shí)進(jìn)行教學(xué)改革及人才培養(yǎng)方案調(diào)整。此外，企業(yè)可以縮短對(duì)新員工的培訓(xùn)時(shí)間，并且學(xué)生也可以給企業(yè)創(chuàng)造一定的價(jià)值從而使校企合作達(dá)到共贏。

目前，很多教師畢業(yè)后直接從事教學(xué)工作，缺少在工廠的實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)，使得他們?cè)谂c企業(yè)合作時(shí)由于缺少必要的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)而無(wú)法解決制約企業(yè)發(fā)展的技術(shù)問(wèn)題。虛擬仿真教學(xué)系統(tǒng)將現(xiàn)代化企業(yè)以立體、動(dòng)畫的模式呈現(xiàn)，達(dá)到直觀而形象的效果，為專業(yè)教師提供大量的信息，教師通過(guò)視頻軟件，快速、形象地獲取工廠的信息，充分認(rèn)識(shí)和了解工廠的生產(chǎn)組織過(guò)程、主機(jī)設(shè)備工藝參數(shù)的控制、崗位操作方法、提高產(chǎn)品質(zhì)量的措施、質(zhì)量檢驗(yàn)與控制方法、生產(chǎn)設(shè)備的維護(hù)管理等方面的生產(chǎn)知識(shí)，提高了專業(yè)認(rèn)識(shí)的效率和深度，深化了產(chǎn)、學(xué)、研一體化的教學(xué)模式，使教師能夠更好地為企業(yè)服務(wù)，解決其實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中遇到的問(wèn)題，進(jìn)而促進(jìn)產(chǎn)品升級(jí)和技術(shù)革新，推動(dòng)社會(huì)的不斷發(fā)展。

4 結(jié) 語(yǔ)

采用基于虛擬仿真教學(xué)的頂崗實(shí)習(xí)模式不僅可以加深學(xué)生對(duì)本專業(yè)的認(rèn)識(shí)，夯實(shí)基礎(chǔ)，還能提高學(xué)生的動(dòng)手能力以及職業(yè)崗位能力，培養(yǎng)出既有扎實(shí)的基礎(chǔ)理論知識(shí)，又有過(guò)硬實(shí)踐能力的大學(xué)生。此外，這種頂崗實(shí)習(xí)模式還可以促進(jìn)校企合作順利達(dá)到共贏，提高頂崗實(shí)習(xí)的效果和效率。

參 考 文 獻(xiàn)

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