創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)建設(shè)與應(yīng)用實(shí)踐

楊杰 王一言 古冬冬

摘 要：本研究分析了農(nóng)機(jī)裝備新工科創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的建設(shè)意義，對(duì)玉米秸稈在田利用的具體虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)建設(shè)過程進(jìn)行了闡述，內(nèi)容主要包括實(shí)驗(yàn)場地建設(shè)的功能分區(qū)及文化環(huán)境設(shè)計(jì)、創(chuàng)業(yè)技能實(shí)驗(yàn)流程與實(shí)驗(yàn)內(nèi)容設(shè)計(jì)、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實(shí)驗(yàn)課程體系等。

關(guān)鍵詞：創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育；玉米秸稈利用；虛擬仿真；實(shí)驗(yàn)平臺(tái)建設(shè)

隨著我國高等教育大眾化進(jìn)程不斷加快，高校的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實(shí)踐教學(xué)和平臺(tái)建設(shè)的不足已經(jīng)成為一個(gè)亟待解決的問題。在這種背景下，本文旨在探討如何通過虛擬仿真平臺(tái)，以及創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)新工科虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)等方法，提高學(xué)生的創(chuàng)新能力和綜合素質(zhì)，促進(jìn)相關(guān)學(xué)科領(lǐng)域發(fā)展。

以秸稈回收利用實(shí)驗(yàn)為例，課題組調(diào)研發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)教學(xué)手段難以滿足學(xué)生學(xué)習(xí)和創(chuàng)新需求。在傳統(tǒng)的教學(xué)模式下，學(xué)生只能通過課堂上的理論學(xué)習(xí)和書本閱讀了解相關(guān)知識(shí)，缺乏操作經(jīng)歷和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，以至于面對(duì)秸稈回收利用實(shí)驗(yàn)這一實(shí)踐項(xiàng)目時(shí)應(yīng)對(duì)能力不足。因此，課題組提出加強(qiáng)虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)建設(shè)，為學(xué)生提供更多實(shí)踐機(jī)會(huì)，讓學(xué)生親身參與實(shí)驗(yàn)全過程，切實(shí)掌握實(shí)踐技能，提高實(shí)踐能力。此外，虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)還可以為學(xué)生提供更加靈活的學(xué)習(xí)方式。通過虛擬環(huán)境和模擬實(shí)驗(yàn)，學(xué)生能夠在不同的場景下學(xué)習(xí)和實(shí)踐，不斷發(fā)展創(chuàng)新思維，提升解決問題的能力。

一、建設(shè)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)新工科虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的意義

經(jīng)濟(jì)社會(huì)的快速發(fā)展需要大量具有創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)精神和技能的人才，高校承擔(dān)著培養(yǎng)這類人才的任務(wù)。然而，目前在校大學(xué)生的實(shí)踐創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練普遍受到時(shí)間、地點(diǎn)、資源等多種限制，對(duì)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)新工科虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的需求也更加迫切。

近年，虛擬仿真技術(shù)在教育領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，特別是在創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中。利用虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)開設(shè)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實(shí)驗(yàn)課程，將實(shí)驗(yàn)課融入創(chuàng)業(yè)管理課程體系，可以更好地培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)業(yè)技能和創(chuàng)新思維。通過虛擬實(shí)驗(yàn)，學(xué)生可以更加深入地了解創(chuàng)業(yè)過程，培養(yǎng)創(chuàng)新思維，掌握創(chuàng)業(yè)技能。同時(shí)，虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)可以提供更多的資源和工具，幫助學(xué)生更好地進(jìn)行實(shí)踐操作和創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)，以提高他們的實(shí)踐能力和創(chuàng)新水平。在農(nóng)機(jī)設(shè)備開發(fā)教育中，實(shí)驗(yàn)教學(xué)是非常重要的一部分，其可以讓學(xué)生更直觀地理解和掌握理論知識(shí)。然而，傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)仍存在一些問題，如實(shí)驗(yàn)設(shè)備昂貴、實(shí)驗(yàn)操作復(fù)雜、實(shí)驗(yàn)風(fēng)險(xiǎn)大等，這些都限制了學(xué)生的學(xué)習(xí)效果和實(shí)踐能力的提升。顯然，虛擬仿真技術(shù)是解決這些問題的有效方案。該技術(shù)是一種基于計(jì)算機(jī)模型的模擬技術(shù)，它可以模擬真實(shí)的物理環(huán)境和實(shí)驗(yàn)操作過程，使學(xué)生在虛擬環(huán)境中進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作，達(dá)到與真實(shí)實(shí)驗(yàn)相同的效果。

首先，虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)可以避免實(shí)驗(yàn)風(fēng)險(xiǎn)，保證學(xué)生安全。在農(nóng)機(jī)設(shè)備開發(fā)教學(xué)中，許多實(shí)驗(yàn)設(shè)備都有一定的危險(xiǎn)性，比如高壓電器、機(jī)械設(shè)備等，如果操作不當(dāng)，可能會(huì)造成嚴(yán)重的安全事故。而虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)可以將實(shí)驗(yàn)操作過程模擬在計(jì)算機(jī)環(huán)境中，最大程度地規(guī)避了實(shí)驗(yàn)風(fēng)險(xiǎn)，保證了學(xué)生的安全。

其次，虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)可以節(jié)約時(shí)間和費(fèi)用，提高實(shí)驗(yàn)效率。在傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，學(xué)生需要花費(fèi)大量的時(shí)間和費(fèi)用去準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)設(shè)備、調(diào)試實(shí)驗(yàn)參數(shù)等，而虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)可以將這些步驟簡化，讓學(xué)生更加專注于實(shí)驗(yàn)過程，提高實(shí)驗(yàn)效率。

最后，虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)可以解決傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室無法操作大型實(shí)驗(yàn)儀器的問題。在農(nóng)機(jī)設(shè)備開發(fā)教學(xué)中，許多實(shí)驗(yàn)設(shè)備都需要使用大型的實(shí)驗(yàn)儀器，這些儀器通常操作復(fù)雜、造價(jià)昂貴，學(xué)生很少有機(jī)會(huì)接觸。虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)可以將這些大型實(shí)驗(yàn)儀器模擬在計(jì)算機(jī)環(huán)境中，讓學(xué)生不受設(shè)備限制，隨時(shí)隨地進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作。

二、建設(shè)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)新工科虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的內(nèi)容

建設(shè)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)新工科虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的內(nèi)容主要包括以下幾個(gè)方面。一是建設(shè)虛擬實(shí)驗(yàn)室。在虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上開設(shè)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實(shí)驗(yàn)室，讓學(xué)生可以通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行創(chuàng)業(yè)模擬操作和實(shí)踐訓(xùn)練。通過虛擬實(shí)驗(yàn)室，學(xué)生可以更好地了解創(chuàng)業(yè)過程，掌握創(chuàng)業(yè)技能，培養(yǎng)創(chuàng)新思維。二是建設(shè)在線學(xué)習(xí)平臺(tái)。在虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上建設(shè)在線學(xué)習(xí)平臺(tái)，讓學(xué)生可以通過網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)創(chuàng)業(yè)管理、創(chuàng)新思維等相關(guān)知識(shí)。通過在線學(xué)習(xí)平臺(tái)，學(xué)生可以隨時(shí)隨地進(jìn)行學(xué)習(xí)，提高學(xué)習(xí)效率和學(xué)習(xí)質(zhì)量。三是建設(shè)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)資源庫。在虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上建設(shè)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)資源庫，收集整理創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)相關(guān)的書籍、論文、案例等資源，讓學(xué)生可以更好地理解創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)的理論和實(shí)踐，提高他們的創(chuàng)新實(shí)踐能力。四是建設(shè)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)社區(qū)。在虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上建設(shè)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)社區(qū)，供學(xué)生在線交流、分享創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)經(jīng)驗(yàn)和想法，促進(jìn)個(gè)體之間、團(tuán)隊(duì)之間的思維碰撞。

（一）創(chuàng)業(yè)技能實(shí)驗(yàn)設(shè)置

新工科虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)可提供更加豐富的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)往往只能提供有限的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，而虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)則可以根據(jù)不同的學(xué)科領(lǐng)域，提供更加豐富、多樣化的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。這不僅可以滿足學(xué)生的不同需求，還可以激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維，培養(yǎng)其解決問題的能力。

1.實(shí)驗(yàn)框架

課題組的實(shí)驗(yàn)以玉米秸稈與土壤混合物成型系統(tǒng)為研究命題，該系統(tǒng)為一種秸稈全量還田處理的新方法，即使用不同摻量的秸稈與土壤混合物料擠壓成圓柱形狀后深埋，實(shí)現(xiàn)秸稈還田。實(shí)驗(yàn)涉及機(jī)械動(dòng)力學(xué)、材料力學(xué)、機(jī)械原理和機(jī)械設(shè)計(jì)等多個(gè)知識(shí)點(diǎn)，是一項(xiàng)綜合性虛擬仿真實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，有助于培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新型思維和綜合型創(chuàng)業(yè)能力。

玉米秸稈粉碎擠壓機(jī)械虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)主要由零部件展示平臺(tái)和原理仿真平臺(tái)兩部分組成。零部件展示平臺(tái)主要展示玉米秸稈粉碎擠壓機(jī)械的四大組成部分：玉米秸稈輸送裝置、二次粉碎裝置、土壤輸送裝置、復(fù)合管成型裝置。原理仿真平臺(tái)主要展示該機(jī)械裝備在拖拉機(jī)的牽引下工作的過程。

2.實(shí)驗(yàn)背景

玉米秸稈是玉米種植中產(chǎn)生的副產(chǎn)品，如果不加以處理，會(huì)對(duì)自然環(huán)境造成污染。將玉米秸稈在田利用，不僅可以減少污染，還能提高土壤肥力、增加農(nóng)作物產(chǎn)量。因此，發(fā)展玉米秸稈在田利用的技術(shù)，對(duì)于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和環(huán)境保護(hù)都具有重要意義。

為了幫助學(xué)生掌握玉米秸稈在田利用的相關(guān)背景知識(shí)和操作技能，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力和實(shí)踐能力，該實(shí)驗(yàn)通過背景視頻播放、仿真操作等環(huán)節(jié)進(jìn)行全方位模擬，同時(shí)配備實(shí)際講解視頻和教學(xué)視頻，讓學(xué)生真切感知該實(shí)驗(yàn)的理論基礎(chǔ)和操作環(huán)節(jié)。

3.實(shí)驗(yàn)過程

在實(shí)驗(yàn)過程中，學(xué)生通過教學(xué)視頻了解玉米秸稈在田利用的原理和方法，然后進(jìn)入練習(xí)模式模擬實(shí)際操作，熟悉操作流程和注意事項(xiàng)。完成上述步驟后，學(xué)生進(jìn)入考核模式，完成實(shí)際操作并提交實(shí)驗(yàn)報(bào)告。實(shí)驗(yàn)設(shè)置操作提示和方案思考等環(huán)節(jié)，引導(dǎo)學(xué)生思考實(shí)驗(yàn)細(xì)節(jié)和設(shè)計(jì)。同時(shí)，學(xué)生通過師生之間、生生之間的互動(dòng)來鍛煉自己的創(chuàng)新思維，例如在實(shí)驗(yàn)操作中可以根據(jù)自己的創(chuàng)意設(shè)計(jì)出更加高效的操作方案，或者探索玉米秸稈在田利用的新方法、新技術(shù)。

在練習(xí)模式中，學(xué)生之間進(jìn)行互動(dòng)，互相交流和分享經(jīng)驗(yàn)，提高操作技能。在考核模式中，學(xué)生提交實(shí)驗(yàn)報(bào)告，教師將對(duì)實(shí)驗(yàn)報(bào)告進(jìn)行評(píng)分和點(diǎn)評(píng)；學(xué)生根據(jù)評(píng)分和點(diǎn)評(píng)來總結(jié)和審視自己的實(shí)驗(yàn)過程，不斷提高實(shí)驗(yàn)?zāi)芰蛯?shí)驗(yàn)報(bào)告撰寫水平。此外，教師還布置相關(guān)的拓展型思考題，鼓勵(lì)學(xué)生深入思考玉米秸稈在田利用的相關(guān)問題，以提高觀察問題和解決問題的能力。

4.實(shí)驗(yàn)互動(dòng)

實(shí)驗(yàn)的評(píng)價(jià)體系包括自動(dòng)評(píng)分和實(shí)驗(yàn)報(bào)告等。在練習(xí)模式中，學(xué)生的操作由自動(dòng)評(píng)分系統(tǒng)進(jìn)行評(píng)價(jià)，系統(tǒng)根據(jù)操作流程和注意事項(xiàng)進(jìn)行評(píng)分，幫助學(xué)生找出操作的不足之處。在考核模式中，學(xué)生提交實(shí)驗(yàn)報(bào)告，教師對(duì)實(shí)驗(yàn)報(bào)告的內(nèi)容、結(jié)構(gòu)、語言等方面進(jìn)行評(píng)分和點(diǎn)評(píng)。評(píng)價(jià)體系旨在全面評(píng)估學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰蛯?shí)驗(yàn)報(bào)告撰寫水平，幫助學(xué)生提高自主學(xué)習(xí)能力。

（二）創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實(shí)驗(yàn)課程體系整合

新工科虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)可以促進(jìn)學(xué)生的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育，有利于創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實(shí)驗(yàn)課程體系的整合。在虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上，學(xué)生可以開展各種創(chuàng)新性的實(shí)驗(yàn)，探索新的科技和應(yīng)用領(lǐng)域。這不僅可以培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維，還可以為學(xué)生創(chuàng)業(yè)提供更多的實(shí)踐機(jī)會(huì)。其中，創(chuàng)業(yè)技能訓(xùn)練實(shí)驗(yàn)是創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實(shí)驗(yàn)課程體系的核心，訓(xùn)練內(nèi)容包括創(chuàng)業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)學(xué)習(xí)、基礎(chǔ)技能訓(xùn)練以及創(chuàng)新思維訓(xùn)練。

1.創(chuàng)業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)學(xué)習(xí)

創(chuàng)業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)學(xué)習(xí)是創(chuàng)業(yè)技能訓(xùn)練的第一步。實(shí)驗(yàn)平臺(tái)整合了豐富的軟件資源和課程資源，學(xué)生在該平臺(tái)上學(xué)習(xí)創(chuàng)業(yè)的基本概念、創(chuàng)業(yè)的流程和步驟、市場分析、商業(yè)計(jì)劃書的編寫等方面的知識(shí)。這些知識(shí)將幫助學(xué)生搭建起創(chuàng)業(yè)的概念性框架，了解創(chuàng)業(yè)的基本要素和流程，為后續(xù)的技能訓(xùn)練打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

2.基礎(chǔ)技能訓(xùn)練

基礎(chǔ)技能訓(xùn)練是創(chuàng)業(yè)技能訓(xùn)練的重要環(huán)節(jié)。在該環(huán)節(jié)，學(xué)生利用虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)進(jìn)行基礎(chǔ)技能的訓(xùn)練，這些基礎(chǔ)技能包括市場調(diào)研、產(chǎn)品設(shè)計(jì)、營銷策劃、財(cái)務(wù)管理等。通過虛擬仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，學(xué)生可以在一個(gè)安全、穩(wěn)定的環(huán)境中進(jìn)行實(shí)踐操作，熟悉各種工具的使用，提高技能水平和操作能力。此外，虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)還可以實(shí)時(shí)提供反饋和評(píng)估，幫助學(xué)生及時(shí)發(fā)現(xiàn)和糾正錯(cuò)誤，提高學(xué)習(xí)效率。

3.創(chuàng)新思維訓(xùn)練

創(chuàng)新思維訓(xùn)練是創(chuàng)業(yè)技能訓(xùn)練的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。在該環(huán)節(jié)，學(xué)生通過實(shí)際實(shí)驗(yàn)和虛擬仿真實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的方式，培養(yǎng)獨(dú)立學(xué)習(xí)、實(shí)驗(yàn)和創(chuàng)新的思維與能力。實(shí)際實(shí)驗(yàn)將為學(xué)生提供真實(shí)的創(chuàng)業(yè)環(huán)境，讓他們直面真實(shí)的問題和挑戰(zhàn)；虛擬仿真實(shí)驗(yàn)則提供更多的創(chuàng)新思維訓(xùn)練機(jī)會(huì)，例如通過模擬不同情境下的創(chuàng)新思維過程，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維能力。在這個(gè)階段，學(xué)生將學(xué)會(huì)如何獨(dú)立思考、解決問題、創(chuàng)新設(shè)計(jì)和實(shí)踐操作，提高自己的創(chuàng)業(yè)能力和競爭力。

三、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)新工科虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)應(yīng)用效果

（一）強(qiáng)化了創(chuàng)業(yè)教育實(shí)踐

創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的一個(gè)重要作用是豐富創(chuàng)業(yè)教育內(nèi)容，強(qiáng)化創(chuàng)業(yè)教育實(shí)踐。在傳統(tǒng)的創(chuàng)業(yè)教育模式中，學(xué)生往往只能通過課堂上的理論學(xué)習(xí)來了解創(chuàng)業(yè)的基本知識(shí)。在虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上，學(xué)生可以通過實(shí)踐來感受創(chuàng)業(yè)的實(shí)踐過程，更好地理解創(chuàng)業(yè)的本質(zhì)。這種基于實(shí)踐的教學(xué)模式不僅能夠提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，還能夠幫助他們更好地掌握創(chuàng)業(yè)所需的核心能力，為將來真正進(jìn)入市場創(chuàng)業(yè)打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

（二）培養(yǎng)了學(xué)生綜合素質(zhì)

創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)通過讓學(xué)生體驗(yàn)創(chuàng)業(yè)全過程，掌握創(chuàng)業(yè)核心能力要求，為大學(xué)生創(chuàng)業(yè)活動(dòng)提供了有力保障。該平臺(tái)的創(chuàng)新之處在于它能夠?yàn)閷W(xué)生提供一個(gè)仿真的創(chuàng)業(yè)環(huán)境，讓他們?cè)谔摂M的環(huán)境中體驗(yàn)創(chuàng)業(yè)的全過程。學(xué)生可以通過這個(gè)平臺(tái)進(jìn)行市場調(diào)研、產(chǎn)品設(shè)計(jì)、商業(yè)模式創(chuàng)新等一系列創(chuàng)業(yè)活動(dòng)，提高自己的創(chuàng)業(yè)能力和創(chuàng)新意識(shí)。通過這種方式，學(xué)生不僅可以在虛擬的環(huán)境中體驗(yàn)創(chuàng)業(yè)的全過程，還可以在實(shí)踐中不斷地完善自己的創(chuàng)業(yè)計(jì)劃，提高自己的綜合素質(zhì)。

（三）推動(dòng)了師資隊(duì)伍建設(shè)

在創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上，教師擔(dān)任指導(dǎo)者的角色，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行創(chuàng)業(yè)實(shí)踐。通過這個(gè)過程，教師可以提高自己的教學(xué)能力和指導(dǎo)水平，更好地適應(yīng)創(chuàng)業(yè)教育新模式。同時(shí)，該平臺(tái)還能夠吸引優(yōu)秀創(chuàng)業(yè)者加入創(chuàng)業(yè)教育的隊(duì)伍，為創(chuàng)業(yè)教育的發(fā)展提供更多的人才支持。

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