高校仿真實踐教學(xué)現(xiàn)狀及建議探討

王斅+孫文志+潘一+李倩冬+趙濤巖

[摘 要]高校仿真實踐教學(xué)以虛實結(jié)合、能夠模擬復(fù)雜實際環(huán)境的優(yōu)越性得到廣泛關(guān)注。通過結(jié)合仿真實踐教學(xué)的調(diào)研情況，依據(jù)教育部對仿真實踐教學(xué)工作的總體部署，以石油化工產(chǎn)業(yè)鏈實踐教育基地為例，分別從平臺開放、師資力量、考核制度、課程管理、設(shè)備管理五個方面探討仿真實踐教學(xué)的現(xiàn)狀，并提出了相應(yīng)的建議。

[關(guān)鍵詞]仿真；實踐教學(xué)；師資力量；考核制度；課程管理；設(shè)備管理

[中圖分類號] G642.0 [文獻(xiàn)標(biāo)識碼] A [文章編號] 2095-3437（2018）01-0060-03

高校仿真實踐教學(xué)是以實體裝置或虛擬軟件模擬實際生產(chǎn)環(huán)境，以相關(guān)專業(yè)的理論知識和現(xiàn)場實際操作為基礎(chǔ)，在模擬環(huán)境中完成教學(xué)內(nèi)容和實踐訓(xùn)練。[1]2015年1月教育部下發(fā)通知，批準(zhǔn)了百所高校的虛擬仿真實驗中心獲封“國家級虛擬仿真實驗教學(xué)中心”，同時指明了建設(shè)下一期工程的總體工作思路：進(jìn)一步推進(jìn)仿真教學(xué)平臺的建設(shè)工作，充分實現(xiàn)實體仿真與虛擬仿真相結(jié)合、實體仿真為主虛擬仿真為輔、兩者相互補(bǔ)充的原則。同時指出，應(yīng)著重加強(qiáng)仿真教育平臺設(shè)施的開放共享、提高師資隊伍水平、完善管理體制等方面的工作力度，以合理規(guī)劃促進(jìn)仿真實踐教育平臺的長期可持續(xù)發(fā)展。[2]

筆者所在學(xué)校結(jié)合自身辦學(xué)特色，建立了石油化工產(chǎn)業(yè)鏈實物仿真實踐教育基地，實現(xiàn)了油氣鉆采、油氣集輸、石油加工、石油化工、精細(xì)化工全流程一體化實踐教學(xué)模式。實踐教育基地自投入教學(xué)以來，在立體化認(rèn)知理論知識、提高學(xué)生實踐能力等方面發(fā)揮了巨大作用。筆者在對仿真教學(xué)內(nèi)容和仿真設(shè)施深入了解的基礎(chǔ)上，結(jié)合教育部總體工作思路，從仿真實踐教育平臺開放、師資力量、考核制度、課程管理、設(shè)備管理五個方面闡述仿真實踐教學(xué)的現(xiàn)狀及問題，并探討了相應(yīng)的解決方法。

一、平臺開放

仿真實踐教育平臺的開放共享，能夠從根本上解決重復(fù)購買儀器設(shè)備的問題，能夠使有限的資金、資源得到更深層次的利用，實現(xiàn)優(yōu)質(zhì)教育資源的優(yōu)化配置。四川大學(xué)制定了關(guān)于虛擬仿真平臺共享的措施，在全校范圍內(nèi)實行師生憑校園卡賬號申請使用平臺設(shè)施的制度。西北農(nóng)業(yè)科技大學(xué)也提出了森林生物學(xué)仿真實驗教學(xué)中心的申請使用制方案，師生不僅可在仿真實踐中心完成實驗及實訓(xùn)內(nèi)容，并且可在此開展創(chuàng)新性的實驗項目及研究課程。筆者所在學(xué)校制定了關(guān)于仿真實踐教育平臺開放共享的相關(guān)方案并取得了一定的成績，在滿足全校師生教學(xué)、科研、課程設(shè)計使用的同時，也面向其他院校提供仿真教學(xué)服務(wù)、面向石油石化企業(yè)開展崗前培訓(xùn)服務(wù)，前期的教學(xué)、培訓(xùn)效果良好并獲得了社會各界的高度贊譽(yù)。但是筆者注意到，高校本身還具備一定的社會職能[3]，有責(zé)任促進(jìn)社會政治、經(jīng)濟(jì)、文化事業(yè)的整體發(fā)展，帶動民眾提升整體知識水平。具體來說，可以從如下兩方面加大平臺開放力度。

1.高等院校仿真實踐教育平臺的部分實驗設(shè)施可以面向社會對公眾開放，以公眾感興趣的熱點問題、熱點現(xiàn)象作為切入點，由指導(dǎo)教師帶領(lǐng)市民親身參與實驗，以相關(guān)的科學(xué)實驗來解釋熱點理論，讓更多的市民感受到科技發(fā)展給生活帶來的便利，讓市民能夠在潛移默化中了解科學(xué)技術(shù)的發(fā)展程度，養(yǎng)成崇尚科學(xué)、愛科學(xué)、勤于思考的全民學(xué)習(xí)風(fēng)氣，并在一定程度上能為市民提供創(chuàng)新實驗場所，促進(jìn)科技創(chuàng)新工作的全面發(fā)展。19世紀(jì)末至20世紀(jì)初，“威斯康星思想”[4]在美國高校廣泛傳播并逐漸打破了“關(guān)門辦學(xué)”的教育理念，美國高校的部分實驗室、儀器設(shè)施面向本州州民提供教育教學(xué)服務(wù)，美國也由此把知識、技能和研究問題的方法普及給更多的民眾，這促成了美國政治、經(jīng)濟(jì)的繁盛。

2.高?？梢砸苑抡嫫脚_為依托，定期開展面向社會的“科普宣講”活動。以筆者所在學(xué)校石油化工產(chǎn)業(yè)鏈實物仿真實踐教育基地為例，可以面向中小學(xué)生、社會群體開展“油氣知識科普宣講”活動，使市民了解“一滴油的前世今生”：從油氣的產(chǎn)生、油氣資源的流動、勘探開發(fā)、輸送、煉制至精細(xì)化利用。這能讓市民深刻認(rèn)識到石油是全人類的寶貴財富，它與人們的生活息息相關(guān)，油氣資源得來不易，每一個過程都?xì)v經(jīng)艱難險阻，現(xiàn)今油氣資源的綜合利用凝結(jié)了人類的智慧和辛勤勞動，以此來號召民眾珍惜資源、抵制浪費。

二、師資力量

目前高校仿真實踐教育平臺的指導(dǎo)教師一部分由理論教師兼任，另一部分則由直接從校園走入實踐教學(xué)崗位的青年教師擔(dān)任。他們具有扎實的理論基礎(chǔ)和較高的學(xué)術(shù)水平，但都相對缺少實際工作經(jīng)驗和實踐指導(dǎo)經(jīng)驗。這導(dǎo)致了他們的實踐教學(xué)乃至創(chuàng)新實踐工作的開展受到限制，這顯然不能順應(yīng)現(xiàn)如今互聯(lián)網(wǎng)+、創(chuàng)新2.0、中國制造2025等建設(shè)創(chuàng)新型社會的總體發(fā)展要求。[5][6]因此，高等院校還需要進(jìn)一步調(diào)整仿真實踐教學(xué)隊伍的師資結(jié)構(gòu)，帶動科技創(chuàng)新工作的開展。對于這個問題，可以從以下兩個方面著手解決。

1.提高教師隊伍的實踐能力。鼓勵理論教師進(jìn)入企業(yè)學(xué)習(xí)，參與企業(yè)生產(chǎn)、幫助企業(yè)解決生產(chǎn)經(jīng)營難題。德國的一些高校在選聘教授時明確提出，應(yīng)聘者除了必須具有一定的學(xué)術(shù)水平之外，還必須擁有在相關(guān)企業(yè)任職5年以上的工作經(jīng)歷。[7]理論與實踐經(jīng)驗兼具的教師隊伍有助于培養(yǎng)學(xué)生的實踐創(chuàng)新能力。教師在入廠學(xué)習(xí)提高自身實踐能力的同時，能夠發(fā)掘企業(yè)的實際需求，從而更有針對性地帶領(lǐng)學(xué)生開展科研創(chuàng)新工作，這勢必會帶動所涉獵行業(yè)的創(chuàng)新發(fā)展。

2.合理配備師資隊伍。合理的師資力量能夠給學(xué)生提供卓有成效的指導(dǎo)。目前，筆者所在學(xué)校正在籌備組建一支由相關(guān)專業(yè)理論教師、實踐指導(dǎo)教師與企業(yè)高技能等級專家組成的師資隊伍，共同進(jìn)駐仿真實踐教育中心指導(dǎo)實踐教學(xué)，其優(yōu)勢在于他們能夠發(fā)揮各自所長，協(xié)同完成教學(xué)工作。但是考慮到創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大環(huán)境下的發(fā)展需求，筆者建議在師資隊伍中加入創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)專家，以仿真實踐教育平臺作為開展實踐創(chuàng)新工作的試驗場，聘請具有相關(guān)經(jīng)驗的資深創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)專家定期到學(xué)校指導(dǎo)師生的仿真實踐創(chuàng)新工作，引導(dǎo)學(xué)生理順創(chuàng)新方向，制定可行的實踐方案，提高創(chuàng)新實踐項目的質(zhì)量。例如，在第二屆“互聯(lián)網(wǎng)+”大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練營中，云南開放大學(xué)的“復(fù)雜設(shè)備虛擬仿真”項目，得到了來自創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)投資服務(wù)聯(lián)盟中創(chuàng)業(yè)專家們的指導(dǎo)。[8]專家們以政府長期規(guī)劃、政策發(fā)展的角度有針對性地指導(dǎo)修改創(chuàng)業(yè)項目，這就為項目研究成果的轉(zhuǎn)化奠定了堅實的基礎(chǔ)，進(jìn)一步促使創(chuàng)新工作落到實處。endprint

三、考核制度

仿真實踐教學(xué)著重鍛煉的是學(xué)生的動手能力、創(chuàng)新能力、協(xié)同完成既定實踐任務(wù)的能力。筆者通過調(diào)研發(fā)現(xiàn)，我國目前的仿真實踐教學(xué)課程基本上都以考察課的形式存在，成績考核不夠嚴(yán)格。各高校普遍將仿真實踐教學(xué)分為三個階段；第一階段為平臺認(rèn)知階段，由教師講解平臺功能和設(shè)備原理；第二階段為實際操作階段，由教師指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行平臺操作；第三階段為課程創(chuàng)新階段，由教師根據(jù)平臺設(shè)施設(shè)置創(chuàng)新題目，學(xué)生自主完成作業(yè)。在仿真實踐課上，平臺認(rèn)知及實際操作階段學(xué)生都還有接觸新鮮事物的熱情，但是進(jìn)入到課程創(chuàng)新階段時，學(xué)生往往表現(xiàn)得很被動、不愿意去思考，這就導(dǎo)致仿真實踐課程流于形式，學(xué)生課上開小差等；對于教師布置的任務(wù)，某些學(xué)生則交給同組其他學(xué)生代勞、應(yīng)付了事。針對這些問題，筆者建議制定嚴(yán)格的課程考核制度，考核制度可以采用如下方式進(jìn)行。1.將最終成績考核分為課堂表現(xiàn)、操作能力、創(chuàng)新能力三項內(nèi)容并設(shè)置“斃點”，即如若其中任意一項考核不合格，那么最終成績即為不及格，以此約束學(xué)生積極參與仿真實踐及創(chuàng)新學(xué)習(xí)，并在其中有所收獲。2.在學(xué)校層面增設(shè)仿真實踐創(chuàng)新學(xué)分或創(chuàng)新獎學(xué)金，鼓勵學(xué)生參與創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)方向的開放性仿真實踐課程，切實促進(jìn)學(xué)生個人能力及綜合素養(yǎng)的提高，讓他們能夠在殘酷的社會競爭環(huán)境中占據(jù)一定的優(yōu)勢。例如，美國南加州大學(xué)石油工程專業(yè)學(xué)生在畢業(yè)時除了能夠獲得本專業(yè)的學(xué)歷證書外，還需要通過參與石油工程創(chuàng)新實踐項目來獲得創(chuàng)新實踐證書。該校也因此培養(yǎng)出了兼具理論與實踐能力的高素質(zhì)人才，這一舉措也獲得了美國企業(yè)界的高度認(rèn)可。

四、課程管理

在課程管理方面，目前各高校將仿真實踐教育作為一種輔助教學(xué)手段，學(xué)生通過親身動手操作加強(qiáng)了對理論課程的理解，同時也提高了自身的實踐操作能力。但是仿真實踐教育也應(yīng)該在培養(yǎng)學(xué)生綜合學(xué)習(xí)能力等方面發(fā)揮更大的作用，例如可以以仿真實踐教育為媒介促進(jìn)多學(xué)科學(xué)習(xí)。實踐是工程學(xué)科的基石，培養(yǎng)高層次工程學(xué)科人才的關(guān)鍵是實踐教學(xué)。各個學(xué)科之間從表面上看或許并沒有什么聯(lián)系，但實際上它們之間是互融互通的。早在19世紀(jì)初A.S. Parkard 教授就提出，在大學(xué)教育中過于專業(yè)化的學(xué)術(shù)分科會嚴(yán)重破壞知識體系在工程領(lǐng)域中的應(yīng)用，這甚至已經(jīng)阻礙了社會發(fā)展的進(jìn)程，這推動了美國高校教育策略的革新。以工程學(xué)科教育享譽(yù)世界的麻省理工學(xué)院為例[9]，學(xué)生需要完成涉及機(jī)械、計算機(jī)、電子科技甚至光學(xué)系統(tǒng)的綜合化工程設(shè)計、評價及實踐課程，并且為了滿足技術(shù)革新及綜合運作的需求，學(xué)生還需要進(jìn)一步涉獵政治、經(jīng)濟(jì)、社會及技術(shù)系統(tǒng)中的原理和方法論。這種完備的實踐與學(xué)科多樣化的教學(xué)體制培養(yǎng)出了美國1/3的宇航員。我國清華大學(xué)于2016年提出建立跨院系協(xié)同培養(yǎng)人才的新機(jī)制[10]，但明顯看出，這種教育制度在我國起步較晚。針對這一問題，可以采用如下方式解決：在我國高校中以目前建成的仿真實踐平臺為基礎(chǔ)，開展多學(xué)科共同學(xué)習(xí)的模式，促進(jìn)不同學(xué)科間的交流合作。例如，在仿真實踐中心，指導(dǎo)教師設(shè)定工程應(yīng)用中出現(xiàn)的問題，要求學(xué)生進(jìn)行課程設(shè)計解決工程實際問題。學(xué)生首先需要組建多學(xué)科研究小組，然后通過相互討論、共同分析實際問題、一起論證解決問題的方式來完成課程設(shè)計任務(wù)。這一過程強(qiáng)化了學(xué)生取長補(bǔ)短、彼此配合、相互學(xué)習(xí)的能力，學(xué)生通過這個過程對其他學(xué)科在本領(lǐng)域的應(yīng)用情況也會有更直接的了解。多學(xué)科學(xué)習(xí)能夠跨越學(xué)科壁壘，在實踐中促進(jìn)知識多元化應(yīng)用的實現(xiàn)，推動工程科技水平的全面提升。以仿真實踐促進(jìn)多學(xué)科學(xué)習(xí)的培養(yǎng)教育方式，能夠為提高學(xué)生的創(chuàng)新思維、創(chuàng)新能力奠定良好的基礎(chǔ)。

五、設(shè)備維護(hù)

仿真實踐教育以軟件與硬件結(jié)合、虛擬設(shè)備與實體設(shè)備結(jié)合的獨特性能，承擔(dān)了眾多教學(xué)、科研、課程設(shè)計、仿真實習(xí)等教學(xué)任務(wù)，并在其中發(fā)揮著不可替代的作用。仿真實踐教育平臺的穩(wěn)定運行離不開后續(xù)對設(shè)備進(jìn)行不斷地維護(hù)和保養(yǎng)。針對這一問題，筆者建議從如下方面著手解決。1.可以借鑒嚴(yán)格的企業(yè)化設(shè)備管理模式，建立設(shè)備臺賬，標(biāo)定登記現(xiàn)有的設(shè)備設(shè)施，依據(jù)廠家說明詳細(xì)記錄設(shè)備的出廠時間、保養(yǎng)及檢修維修周期，按規(guī)定時間定期開展巡查及檢修工作。2.制定詳細(xì)的操作規(guī)程，把每一項操作內(nèi)容和步驟具體化，在設(shè)備使用過程中實現(xiàn)規(guī)范操作。堅持“誰使用，誰負(fù)責(zé)”的原則，將設(shè)備使用情況登記在冊，把責(zé)任落實到個人，促使師生精心操作。教師在指導(dǎo)實踐操作時應(yīng)密切關(guān)注設(shè)備運行的情況，對異常情況做到“早發(fā)現(xiàn)，早處理”，解決不了的情況及時上報并聯(lián)系專業(yè)維修人員協(xié)助修繕。3.高校教師因長期從事科研工作的關(guān)系在實驗過程中都能順利操作儀器，但在設(shè)備保養(yǎng)維修時往往顯得束手無策，并且有些仿真實踐設(shè)備具有危險性，這就要求維修人員應(yīng)具備一定的資質(zhì)。為此，學(xué)校可以組建專業(yè)化的維修班組，選用具有多年企業(yè)生產(chǎn)及設(shè)備管理經(jīng)驗的工程技術(shù)人員作為技術(shù)指導(dǎo)，選用具有設(shè)備維修經(jīng)驗的人員、持有特殊作業(yè)證等相關(guān)人員參與檢維修工作，使設(shè)備的長期使用得到有效的維護(hù)保障。

六、結(jié)語

為了適應(yīng)新一輪技術(shù)革新的需求，高等院校在傳授學(xué)生理論知識的同時，加大了對學(xué)生實踐能力、創(chuàng)新能力的培養(yǎng)力度。為積極探索能夠提高學(xué)生理論素養(yǎng)及實踐能力的新思路，仿真實踐教育應(yīng)運而生。眾多高校以此作為平臺開設(shè)了一系列的仿真實踐課程，切實有效的鍛煉了學(xué)生的實踐能力。但是在仿真實踐的實際教學(xué)過程中也暴露出一些有待解決的問題，相信通過管理制度的不斷完善、改革方案的逐步實施，仿真實踐教學(xué)會在培養(yǎng)應(yīng)用型人才、專業(yè)技術(shù)人才、卓越創(chuàng)新人才的過程中發(fā)揮更大的作用。

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[責(zé)任編輯：陳 明]endprint