探究材料類專業開展虛擬實習的可行性

摘要：為提高學生的實踐認知能力，本文通過介紹虛擬實習主要解決的教學問題以及解決問題的方法，探究材料類專業開展虛擬實習的可行性。

關鍵詞：虛擬實習仿真系統生產錄像

1. 前言

實踐性教學環節在本科教育中占有舉足輕重的地位，是專業培養目標、教學計劃和課程設置的有機組成部分，是理論教學的完善和補充。學生通過實踐了解和掌握某項產品的典型生產環節，建立產品生產流程的概念，深入了解生產工藝。培養學生鞏固所學的理論知識，加強理論聯系實際的能力。同時，通過實踐環節，可以檢查學校教學中存在的問題，對推進教學改革，增強高校培養人才與企業發展的適應性，進一步提高教師的思想水平，拓寬教師業務能力具有積極作用。

1999年，美國學者楊和肖（S.Young G.Shaw）研究大學有效教學特征時發現，判斷大學教學有效性的標準有：教學內容對學生的價值、激勵學生學習、教學內容組織得合理、有效地與學生交流與溝通、營造愉快的學習氣氛、關心學生的學習、完全尊重學生[1]。虛擬實習在實踐教學環節中的積極開展和應用，能夠很好地提高實踐教學環節的教學效果。

2. 主要解決的教學問題

材料類專業一向致力于將實習作為學生運用所學知識、直接參與生產實踐、提高動手能力的主要實踐環節[2]。然而，近年來由于種種原因，學生實習存在不少問題，主要表現在以下幾個方面：

2.1 實習場地難以落實

近年來隨著社會主義市場經濟的發展，企業越來越將經濟效益放在首位。大批學生在同一時間進廠實習會影響企業的正常生產秩序。學生缺乏實踐經驗，很難為企業直接創造利潤，而且目前企業沒有承擔支持大學辦學的義務，所以對企業而言，接受學生實習是一件吃力不討好的事情。

2.2 實習方式受客觀條件限制

由于企業的自動化程度與學生的實踐動手能力等多種因素的制約，高校專業實習大多以參觀為主，沒有或很少有直接參與生產和動手操作的機會，學生只能獲取一定的感性認識，學不到生產基本技術，不可能全面完成生產實習任務或達到教學目標。

2.3 實習經費短缺

隨著高校擴招，學生人數急劇增長，而且企業不同程度的提高了實習收費的標準，使得實習所需費用（住宿費、交通費、實習費）上漲，但是學校對實習經費的投入遠遠滯后于企業收費、物價等的增長速度，因此，造成實習經費不足，繼而影響了實習單位、實習地點和實習時間的選擇，這無疑給實習安排帶來新的困難。

2.4 實習質量不容樂觀

實習過程中，教師的主要精力集中于如何保證學生紀律與安全問題，同時尋找機會讓學生多接觸先進設備和工藝或者管理模式，故而影響對學生的實習指導。一些學生實習態度不端正，對實習不夠重視，自主性不強，造成實習效果不理想，實習質量難以保證，學生實踐能力的培養更是無從談起。

2.5 指導教師實踐能力欠缺

通常實踐教學環節中的指導教師由剛剛完成學業，走上工作崗位的青年教師擔任。雖然他們掌握豐富的理論知識，但是實踐能力欠缺，不能將理論與實踐相聯系，在實習過程中無法很好的指導學生。

由于上述原因，目前學生到企業的現場實習難以達到預期效果，因而有必要對現有的、單一的實習模式進行改革，需要探索其他形式的實習模式，打破空間、時間限制，為學生建立一個靈活的，通過自主學習獲得知識和技能的學習方式。因此，我們推行虛擬仿真教育，探索新的實踐教學模式。

3. 解決問題的方法

虛擬仿真指利用計算機模擬技術，建立虛擬實習平臺，模仿企業生產現場的操作系統。包括觀看生產錄像、研究設備模型、操作仿真系統、在線學習[3]。

3.1 觀看生產錄像

生產錄像能夠真實、形象地反映企業的生產現狀。教師結合生產錄像進行實習環節教學，輔助以講解和說明，使得學生首先從視覺上感知生產，對生產工藝流程和生產設備工作情況有初步了解，有效地激勵學生學習，提高學生對工程實踐的認知能力，使教師的教學能夠更好地符合教學有效性的標準，取得更好的實習效果。

3.2 研究設備模型

模型是企業實際生產設備的按比例縮小，“麻雀雖小，五臟俱全”，同時采用電子技術，自控技術，金屬動態模型制作技術、多媒體等技術形成生產工藝過程和設備的直觀實習、實訓系統。學生通過對設備模型的研究學習，對企業生產流程及設備運行情況有一定的宏觀認識，提高實習質量。

3.3 操作仿真系統

計算機虛擬仿真可以將生產過程直觀、動態地反映出來。針對目前企業很難保證每個學生都能親自參與，仿真完全可以做到一人一機，可以在一臺計算機上虛擬仿真具體的生產工藝流程和生產設備，保證每個學生都能得到充分訓練。而且虛擬仿真實踐周期短，學生可以反復地進行多次練習，以加深對生產原理、工藝流程、注意事項等的理解和掌握，提高其學習的效果和效率，增強其工程實踐能力[4]。

虛擬仿真教育在實踐教學環節中的積極開展和應用，能夠很好地提高實踐教學環節的教學效果、節省實習經費。虛擬仿真教育費用只需生產錄像拍攝或購買、設備模型購買、軟件開發費或軟件使用費，大大地節省有限的實習經費。傳統實習由于企業限定、實習費用高、危險性大等原因而無法深入全面。可將虛擬仿真實習與現場實習相結合，保證實習的時間和質量。

4. 總結

在教學過程中推行虛擬仿真教育，通過觀看生產錄像、研究設備模型、操作仿真系統以及在線學習，解決工科專業實踐環節存在的實習經費緊張、實習效果不理想等不足之處。依據教學大綱，合理規劃虛擬仿真教育環節，總體協調，學科發展需求滲透其中，提高了虛擬仿真系統的利用率，促進了理論與實踐協同并進，有力支撐了學科建設[5]。同時，調動了學生的積極性、激發了創新靈感，提高學生的實踐認知能力，培養學生發現問題、分析問題、解決問題的能力。

參考文獻：

[1]柯中爐， 牟惠康， 楊林生. 虛擬技術：提升高職專業課實踐教學的有效策略[J]. 職業教育研究，2008，（10），158-160.

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[3]王芃.仿真實驗室在高職食品專業教學中的建設及應用[J]. 農產品加工學刊， 2007， （9） ： 54-55.

[4]吳重光. 仿真技術[M]. 北京： 化學工業出版社，2000.

[5]高明，侯慶森，榮長軍，郭立.運用虛擬仿真提高電工電子課教學質量[J].科技信息.？2011，（08），595.