基于線上+線下混合模式的認識實習改革研究

謝素超 張靜 鄭詩偉 劉子楠

摘? 要：隨著信息技術的高速發(fā)展，以及疫情形勢下對認識實習開展方式的考究，對傳統(tǒng)教學模式下的認識實習進行改革，以所在交通設備專業(yè)為例，提出基于線上+線下混合模式的本科認識實習改革模式研究，線上聘請多位現(xiàn)場生產(chǎn)單位、運維單位內經(jīng)驗豐富知識儲備足夠的專家開展專題講座，并利用網(wǎng)絡資源開展視頻教學，線下開展運營和生產(chǎn)單位實地實習，嵌入虛擬現(xiàn)實技術輔助教學，綜合課程設計激發(fā)學生創(chuàng)新能力，在一定程度上提升認識實習的效率，為高校的實習模式提供借鑒。

關鍵詞：混合模式;教學模式;虛擬現(xiàn)實;實習改革;創(chuàng)新能力

中圖分類號：G642? ? ? ? 文獻標志碼：A? ? ? ? ? 文章編號：2096-000X（2023）15-0038-04

Abstract： With the rapid development of the information age， as well as the investigation of the ways of Cognitive Internship under the epidemic situation， this paper carries out reform on the internship under the traditional teaching mode. Taking the Cognitive Internship of the transportation equipment major as an example， this paper puts forward a research on the reform mode of undergraduate Cognitive Internship based on online and offline mixed mode. Experts with rich experience and sufficient knowledge reserve are employed to hold online lectures from on-site production units and operation and maintenance units， and video teaching is carried out by using network resources in the online field. The internship in operation and production units， combined with virtual reality technology to assist teaching， is integrated curriculum design to stimulate students' innovation ability in the offline field. It provides certain reference significance for internship mode to colleges and universities.

Keywords： mixed mode; teaching mode; virtual reality; practice reform; innovation ability

隨著信息技術的快速發(fā)展，傳統(tǒng)的被動“灌輸式”教學和新時代高校學生日益增長的對信息、知識、技能學習的需求之間的矛盾日益凸顯，在“互聯(lián)網(wǎng)+”時代背景下，混合教學模式逐漸被應用到高校的課程中?；旌鲜浇虒W指網(wǎng)絡線上與現(xiàn)實線下的混合，其概念最早由國外的培訓機構提出[1]，混合式教學在大體上描述了三個方面的共同特征：教學方法的組合;在線教學和面對面教學的組合;教學方式或教學傳播媒體的組合。基于網(wǎng)絡在線的微課、MOOC、SPOC以及相應的線上線下混合教學模式已成為當今高校教學改革發(fā)展的必然趨勢?；旌辖虒W模式把傳統(tǒng)教學的優(yōu)勢和網(wǎng)絡化教學的優(yōu)勢相結合[2]，既發(fā)揮了教師引導、啟發(fā)、監(jiān)控教學過程的主導作用，又充分體現(xiàn)了學生作為學習過程主體的積極性、主動性和創(chuàng)造性。

2020年度受新冠病毒感染疫情的影響，交通設備專業(yè)學生在認識實習中開展了線上教學平臺的建設并順利地實施了線上實習環(huán)節(jié)，隨后隨著線下教學活動的恢復，課程新的實習模式有待考究。疫情期間，教育部印發(fā)《關于在疫情防控期間做好普通高等學校在線教學組織與管理工作的指導意見》的相關文件，結合本專業(yè)認識實習，通過改革創(chuàng)新教學模式，不斷總結經(jīng)驗，以《中國教育現(xiàn)代化2035》《深化新時代教育評價改革總體方案》《教育部關于加強高等學校在線開放課程建設應用與管理的意見》（教高〔2015〕3號）等文件為指導，以習總書記提出的“堅持顯性教育和隱性教育相統(tǒng)一”政策為依托，對本專業(yè)的集中實踐環(huán)節(jié)認識實習進行混合教學模式改革，在新工科背景下[3]，以科技革命和產(chǎn)業(yè)變革為驅動，整合多學科領域知識，達到培養(yǎng)既有前瞻交叉思維，又能解決復雜工程問題的綜合型鐵路交通人才的目的。

一? 高校實習教學改革的現(xiàn)狀

對于高校的實習教學改革，研究學者從教學內容、教學模式和教學場景等方面著手，進行教學模式的改革研究。山東交通學院的朱峰等[4]針對本科院校土木工程專業(yè)的生產(chǎn)實習現(xiàn)狀，進行了生產(chǎn)實習模式調整：在滿足學生工程能力培養(yǎng)需求的同時優(yōu)化延長生產(chǎn)實習期、順應工程建設需要合理變更生產(chǎn)實習的時間段、整合教學內容靈活調整教學計劃和教學進程。浙江理工大學的任佳等[5]設計了基于MOOC的混合式教學模型的“課前—課堂—課后”三環(huán)節(jié)教學模式。桂林理工大學的張烈平等[6]設計了異步SPOC和雨課堂的數(shù)字電子技術課程混合式教學模式，激發(fā)了學生的學習自主性和內在學習驅動力。無錫太湖學院的張亞勤等[7]根據(jù)學生總體特性，改進教學方法和教學手段，將金工實習與課程結合起來，規(guī)范化管理，開放式教學強化專業(yè)知識，以項目式進行任務驅動教學，進行分類培養(yǎng)，添加虛擬工場教學，加強現(xiàn)場制造技術。烏魯木齊職業(yè)大學的吳芳[8]結合實際案例，對專業(yè)實習進行了教學改革，提出：產(chǎn)教融合培養(yǎng)創(chuàng)新人才、加強師資隊伍建設、探索專業(yè)對接產(chǎn)業(yè)與項目對接技能實習、建立“學習型教學工廠”。沈陽工業(yè)大學沈國良等[9]從培養(yǎng)學生知識應用能力和工程實踐能力出發(fā)，將過去單一的生產(chǎn)實習劃分為新的四個階段，分別為化工仿真實習、化工單元操作實訓、化工現(xiàn)場生產(chǎn)實習、化工生產(chǎn)操作實訓，實施“仿真—實習—實訓”新的生產(chǎn)實習教學模式，適應現(xiàn)代化企業(yè)對人才工程能力的要求。蘭州工業(yè)學院的李彩娟等[10]針對電氣工程及其自動化專業(yè)實習存在的內容不充實、與工程實踐結合不夠緊密等問題，進行了基于虛擬仿真和實體操作的綜合實習教學改革，形成理實一體化的特色校內實習模式。從高校實習改革研究現(xiàn)狀來看，高校充分利用本校資源和靈活運用教學新手段，以學生為中心，開發(fā)更適用于現(xiàn)代化教育的實習模式。

二? ?認識實習存在的問題

從過去的專業(yè)認識實習模式及實施效果來看，交通設備專業(yè)學生的認識實習主要存在兩個問題：認識實習通常持續(xù)時間比較短（一般為兩周），因為地點、時間、經(jīng)費及實習基地允許人數(shù)的限制，交通設備專業(yè)的學生只能線下去就近地點如長沙車輛段、長沙動車所等進行學習，無法去高鐵生產(chǎn)基地（如中車長客廠、四方廠和唐山廠等）進行參觀實習。在實地參觀學習時，由于場地限制，在相關專業(yè)人士講解時，有很大一部分同學很難聽清講解內容以及跟上現(xiàn)場講解人員的思路，只有少部分同學受益;在2020年度，由于疫情原因開展線上的認識實習，同學們無法深入現(xiàn)場實地考察，對機車車輛的結構原理停留在課本表面，與實際結合不夠緊密，對理論知識的掌握不夠全面。單一的線下實習和單一的線上實習模式均無法使同學們全面掌握知識和提升綜合素養(yǎng)，并且會降低學生們的學習熱情，影響學習效率，削弱學生們理論實踐相結合的能力，難以達到認識實習的理想效果和目的。

通過對現(xiàn)有實習模式的思考，為進一步提升交通設備專業(yè)學生的實踐能力和綜合素養(yǎng)，開展線上+線下混合模式的本科認識實習改革模式研究，通過線上與線下相結合的方式對認識實習逐步改善，以線上教學改善線下片面學習狀況，以線下實踐深化對線上教學的認知，線上線下相輔相成、同向同行，充分發(fā)揮各自的優(yōu)勢，進行全方位的課程改革。

三? 基于線上線下混合模式的認識實習改革措施

認識實習是交通設備專業(yè)學生的集中實踐環(huán)節(jié)，認識實習以工程為背景，實踐為主線，著重于培養(yǎng)學生的理論應用能力、創(chuàng)新思維能力和專業(yè)綜合素養(yǎng)。學生在學習專業(yè)理論知識如機車車輛工程、測試技術與信號處理時，需要靈活運用到實踐中，達到理論與實踐相結合的目的。線下通過實地實習，學生深刻理解理論知識，學會在實踐中發(fā)現(xiàn)問題、思考問題并提出解決問題的方案，在地點、時間、經(jīng)費及實習基地允許人數(shù)的限制等情況下，彌補學生們無法到達高鐵生產(chǎn)基地進行參觀實習的遺憾，同時，在線下利用本校虛擬現(xiàn)實實驗室及相關設備，將難以展示和講解的模型利用虛擬現(xiàn)實平臺進行教學，使學生沉浸式學習，高維空間提供海量信息，體感技術使學生身臨其境，更加深刻全面地學習相關知識。線上聘請多位現(xiàn)場生產(chǎn)單位、運維單位內經(jīng)驗豐富知識儲備足夠的專家開展專題講座，利用騰訊會議等平臺開展線上授課。在課程學習之余，將課程設計融入認識實習，激發(fā)學生創(chuàng)新思維，提升實際應用能力。認識實習集中實踐環(huán)節(jié)的教學模式如圖1所示。結合各方面條件，基于線上線下混合模式的本科認識實習改革模式研究具體內容如下。

（一）? 運營生產(chǎn)單位實習，加強實地教育

認識實習主要實現(xiàn)方式是去相關運營及生產(chǎn)單位進行實地學習，將機車車輛工程、列車牽引與制動、內燃機構造與原理等課程理論與現(xiàn)場實體、實物結合，使學生能夠直觀觀察相關零件及組裝件的構造與工作原理，幫助學生深入理解理論知識。

為保證學生的線下實習效果達到最佳，在校內，帶領學生前往鐵路園，針對三臺機車（蒸汽機車、內燃機車、電力機車）進行相關結構的講解;在校外，充分利用學校資源和校友力量，前往相關地點進行認識實習。在實習期間，帶領學生前往長沙機務段、長沙車輛段、長沙動車所、長沙市軌道交通集團有限公司、株洲電力機車廠、株洲車輛廠和株洲車輛段等就近的機車車輛相關部門進行實地學習。在實習中，為加強現(xiàn)場教學的效果，聘請該單位經(jīng)驗豐富的工程師為學生進行內容講解，進行現(xiàn)場互動教學，在得到生產(chǎn)單位許可下，學生參與到鐵路交通領域的實際作業(yè)中來，如車鉤的掛鉤和摘鉤，轉向架的組裝和拆解等，在實際操作中，學生體會到機車車輛及其相關組成件的生產(chǎn)、組裝、維護及檢修的過程，并與理論知識緊密聯(lián)系，進一步加深學生對知識的理解與應用，在現(xiàn)場學習中，通過發(fā)現(xiàn)、分析和解決實際生產(chǎn)中存在的問題，學生產(chǎn)生獨立思考的能力，學會舉一反三。

現(xiàn)場教學，主要培養(yǎng)學生的理論運用能力和實踐能力，學生既加強了對課本所學知識的記憶和理解，又加深了對交通設備與控制工程專業(yè)的認知。

（二）? 線上課堂實時教學，遠程專家授課

在線下認識實習基礎上，開展線上課堂教學，聘請多位現(xiàn)場生產(chǎn)單位、運維單位內經(jīng)驗豐富知識儲備足夠的專家開展專題講座，突破地點和時間限制。

線上課堂主要利用騰訊會議等多媒體平臺，深入了解中鐵科工工程機械研究設計院、廣州地鐵集團公司、中聯(lián)重科、戚墅堰機車公司、中車四方機車車輛股份有限公司、中國鐵建高新裝備股份有限公司、九方集團和南寧車輛段等，實現(xiàn)遠距離專家授課，講解機車車輛、高鐵動車組、城市軌道車輛、工程機械和磁浮交通等內容，拓寬學生的學習視野，增長學生的學習見聞，激發(fā)學生的學習熱情。為進一步加強學生學習效果，在專家授課之余，安排了專家與學生互動環(huán)節(jié)，更好地解決了學生在學習中遇到的專業(yè)知識、就業(yè)指導等相關問題，同時，周期講座之后，結合線下認識實習與線上專家授課和視頻資料學習，開展專題討論，分享學習心得與自身思考，進行思維碰撞。

線上教學，以專家的權威講座展開，主要拓寬學生的學習視野，了解企業(yè)的研究內容和先進技術，提升學生的綜合素養(yǎng)。

（三）? 虛擬現(xiàn)實輔助教學，激發(fā)學生興趣

實習過程中，學生會接觸到多種復雜又難以拆解的結構，涉及的機車車輛內容面廣而深，僅使用文字、圖片、視頻，缺乏空間立體結構的場景表現(xiàn)，學生將很難消化知識點，在線下現(xiàn)場實習和線上專家講座的基礎上，以虛擬現(xiàn)實為技術依托搭建教學平臺，突破三維空間展示特點，實現(xiàn)沉浸式學習。

利用虛擬現(xiàn)實技術搭建虛擬環(huán)境，首先根據(jù)教學內容需要建立三維模型，進行相關材質的渲染與貼圖，將模型導入可生成虛擬環(huán)境的軟件中如unity3D，放到三維場景合適位置中，利用編程語言編寫人機交互腳本和GUI系統(tǒng)開發(fā)界面，從而生產(chǎn)教學所學的虛擬空間，學生借助頭戴顯示器、體感傳感器等實現(xiàn)人機交互，讓學生在虛擬環(huán)境中得到充分學習。在虛擬現(xiàn)實實驗室構建教學所需環(huán)境，在虛擬空間構建復雜結構的模型，如轉向架相關組件的內部結構、相互配合的機理，學生可以在VR空間進行自行組裝和拆解，如同現(xiàn)場工人師傅一樣，得到實訓，實現(xiàn)“現(xiàn)場工作”。

虛擬現(xiàn)實技術搭建的教學平臺，將作為認識實習中輔助手段，幫助學生更好理解復雜機車車輛結構及其工作原理，使學生在多維空間沉浸式學習相關知識，解決學生在實習過程中遇到的難題。

（四）? 合理綜合課程設計，加強創(chuàng)新能力

在認識實習的教學與實踐基礎上，需要結合課程設計來加強對學生創(chuàng)新和實踐能力的培養(yǎng)，加入具有綜合性與創(chuàng)新性的設計類課程設計十分有意義。

在線下實習和線上實習的基礎上，提出與實習內容相契合的課程設計，一方面可以鞏固學生在實習中學到的現(xiàn)場知識，另一方面，可以激發(fā)學生在實習現(xiàn)場發(fā)現(xiàn)問題并努力解決問題的興趣，使學生能夠真正提升投入實習后運用知識的能力。在課程設計中，學生不斷收集資料，學習最新的理論知識，接觸前沿的科技領域，集中時間獨立解決問題。課程設計題目貼合所學知識，但不局限于課本理論，結合實際工程，例如減速齒輪箱的設計，學生依據(jù)輸出速度及輸出設備尺寸，計算相關傳動過程的功率、傳動比、轉矩等的分配，按照機械手冊選取合適參數(shù)并進行設計傳動裝置，最后利用CAD或者三維繪圖軟件繪制減速齒輪箱的重要零件圖及組裝圖。

課程設計是在實習的成果上，鍛煉學生知識運用能力和創(chuàng)新能力的實踐，能夠有效提升學生的綜合素質。

四? 結束語

線上+線下混合模式的本科認識實習改革模式研究，實現(xiàn)了“以教師為中心”的教育模式向“以學生為中心”的教育模式轉變，形成以工程為背景、實踐為主線的認識實習方案，通過線下現(xiàn)場實踐教學、線上專家專題講座和視頻資料學習、虛擬現(xiàn)實空間輔助教學以及綜合創(chuàng)新課程設計等教學方式，在每個知識單元模塊中拓寬學生的知識領域，培養(yǎng)學生實踐能力、專業(yè)素養(yǎng)和創(chuàng)新能力。實習隊長及帶隊老師充分利用互聯(lián)網(wǎng)技術，結合企業(yè)人才需要，調整認識實習集中實踐環(huán)節(jié)的教學內容，滿足認識實習為專業(yè)服務、專業(yè)為行業(yè)服務，構建多元化應用創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式。

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