虛實(shí)深度融合的工程實(shí)踐教學(xué)體系探索

程毅　蔣建軍　呂冰　梁曉雅

摘? 要：現(xiàn)代航空產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展對(duì)人才的創(chuàng)新實(shí)踐能力提出較高要求，然而傳統(tǒng)工程實(shí)踐教育與上述人才培養(yǎng)新需求脫節(jié)。對(duì)此，通過(guò)虛擬仿真教學(xué)手段豐富工程實(shí)踐教學(xué)資源，并構(gòu)建與之相適應(yīng)的課程體系、教學(xué)環(huán)境、教學(xué)模式和質(zhì)量保障手段，建成虛實(shí)深度融合的工程實(shí)踐教學(xué)體系，有效提升人才培養(yǎng)質(zhì)量，為我國(guó)工程實(shí)踐教學(xué)改革提供新思路和新方法。

關(guān)鍵詞：工程實(shí)踐；虛擬仿真；教學(xué)體系；航空制造；虛實(shí)深度融合

中圖分類(lèi)號(hào)：G642? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? ? 文章編號(hào)：2096-000X（2024）04-0117-06

Abstract： Rapid development of modern aeronautical industry calls for talents with innovative practical ability. However traditional engineering practice training does not meet the demand for cultivation of the talents. To this end， virtual simulation is introduced. Furthermore curriculum system， environment for cultivation， education methods and quality assessment are improved. A novel engineering practice system deeply integrating virtual simulation and real practice is established. Quality of talent cultivation is improved. This system set an example for reformation of engineering practice education.

Keywords： engineering practice education; virtual simulation; teaching system; aeronautical manufacturing; deep integration of virtuality and reality

隨著科技的發(fā)展，制造業(yè)、特別是高端裝備研制中面臨越來(lái)越多的復(fù)雜系統(tǒng)性工程問(wèn)題[1]，上述問(wèn)題的有效解決對(duì)相關(guān)領(lǐng)域人才的綜合素質(zhì)、專(zhuān)業(yè)技能、學(xué)科交叉能力等提出了更高的要求。對(duì)此，教育部自2017年開(kāi)始積極推進(jìn)實(shí)施新工科建設(shè)[2]，著重關(guān)注新興領(lǐng)域工程科技人才培養(yǎng)，著力改造升級(jí)傳統(tǒng)工科專(zhuān)業(yè)，實(shí)現(xiàn)從學(xué)科導(dǎo)向轉(zhuǎn)向產(chǎn)業(yè)需求導(dǎo)向、從專(zhuān)業(yè)分割轉(zhuǎn)向跨界交叉融合的變革，培養(yǎng)滿(mǎn)足產(chǎn)業(yè)需求和服務(wù)國(guó)家未來(lái)發(fā)展戰(zhàn)略的新型工業(yè)領(lǐng)域科技人才，并引領(lǐng)高等工程教育發(fā)生著深刻的變革[3]。

作為我國(guó)高等工程教育的重要組成部分，工程實(shí)踐訓(xùn)練是工科學(xué)校工程教育的基礎(chǔ)性公共平臺(tái)[4]，是大多數(shù)本科生走進(jìn)工程殿堂的第一課。然而，長(zhǎng)久以來(lái)，多數(shù)高校工程實(shí)踐育人目標(biāo)定位低，師資建設(shè)和軟硬件設(shè)備資源投入少，難以有效支撐現(xiàn)代制造業(yè)高端人才培養(yǎng)。在智能制造、虛擬現(xiàn)實(shí)、人工智能等新興科技的飛速發(fā)展的背景下，傳統(tǒng)的工程實(shí)踐教育迎來(lái)發(fā)展轉(zhuǎn)型的重大機(jī)遇。教育部印發(fā)《關(guān)于中央部門(mén)所屬高校深化教育教學(xué)改革的指導(dǎo)意見(jiàn)》明確指出，具有學(xué)科專(zhuān)業(yè)優(yōu)勢(shì)和現(xiàn)代教育技術(shù)優(yōu)勢(shì)的高校，應(yīng)著力推進(jìn)信息技術(shù)與教育教學(xué)深度融合，推進(jìn)以學(xué)生為中心的教與學(xué)方法變革。以虛擬仿真為代表的現(xiàn)代教學(xué)方法逐漸走進(jìn)各大高校工程實(shí)踐中心[5]，并以其沉浸、交互性及多感性等[6]特征，打破教學(xué)資源壁壘，成為部分高校實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)工程實(shí)踐教育教學(xué)改革的主要引擎[7]。

然而，在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中出現(xiàn)了“新瓶裝舊酒”的問(wèn)題，導(dǎo)致工程實(shí)踐改革后育人質(zhì)量提升有限。其主要原因在于：虛擬仿真內(nèi)容仍局限于傳統(tǒng)工程實(shí)踐內(nèi)容，缺乏內(nèi)容創(chuàng)新；教學(xué)手段仍沿用傳統(tǒng)教師演示、學(xué)生復(fù)現(xiàn)的教學(xué)模式，缺乏模式創(chuàng)新；缺乏與虛擬仿真教學(xué)相適應(yīng)的實(shí)踐課程體系，無(wú)法支撐學(xué)生高階創(chuàng)新實(shí)踐能力培養(yǎng)。因此，如何實(shí)現(xiàn)虛擬仿真與工程實(shí)踐的深度融合、激發(fā)學(xué)生創(chuàng)新活力，成為各工科高校工程實(shí)踐教學(xué)改革面臨的新難題。

對(duì)此，西北工業(yè)大學(xué)工程實(shí)踐訓(xùn)練中心探索并形成了虛實(shí)深度融合的工程實(shí)踐教育體系，建立了航空制造虛實(shí)融合實(shí)踐平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)工程實(shí)踐從傳統(tǒng)“鴨嘴榔頭加工”向“飛機(jī)設(shè)計(jì)制造”的轉(zhuǎn)變，形成了大量?jī)?yōu)秀的育人成果，為特色工科學(xué)校工程實(shí)踐教學(xué)改革提供可復(fù)制的改革范式。

一? 虛實(shí)融合的工程實(shí)踐教學(xué)必要性

飛機(jī)制造屬于高技術(shù)密集型產(chǎn)業(yè)，是我國(guó)高端裝備制造的典型代表，構(gòu)建該領(lǐng)域高質(zhì)量人才培養(yǎng)的工程實(shí)踐教學(xué)體系對(duì)支撐國(guó)家裝備制造發(fā)展具有重要意義，對(duì)工程實(shí)踐教育教學(xué)改革具有示范作用。

不同于一般機(jī)械產(chǎn)品，飛機(jī)的零件數(shù)量多、材料種類(lèi)繁雜、結(jié)構(gòu)形式各異[8]，其加工質(zhì)量是飛機(jī)制造的基礎(chǔ)保障，同時(shí)數(shù)以百萬(wàn)級(jí)的零部件裝配精度直接決定飛機(jī)氣動(dòng)性能、服役壽命等關(guān)鍵指標(biāo)，其制造的復(fù)雜性對(duì)人才培養(yǎng)提出新需求。

第一，航空制造中面臨的復(fù)雜系統(tǒng)性工程問(wèn)題的有效解決越來(lái)越依賴(lài)人才綜合素養(yǎng)和學(xué)科交叉能力提升。飛機(jī)結(jié)構(gòu)制造質(zhì)量是由加工、裝配、測(cè)試等多個(gè)環(huán)節(jié)共同保障的，單一環(huán)節(jié)質(zhì)量的提升已無(wú)法滿(mǎn)足現(xiàn)代飛機(jī)總體性能要求，航空制造領(lǐng)軍人才需要在熟識(shí)飛行原理及飛機(jī)構(gòu)造的基礎(chǔ)上，綜合把控各個(gè)環(huán)節(jié)的制造質(zhì)量，才能滿(mǎn)足航空高性能制造要求。

第二，現(xiàn)代航空產(chǎn)品性能跨越式提升催生大量顛覆性技術(shù)出現(xiàn)，要求人才實(shí)踐和創(chuàng)新能力并重。一代飛機(jī)、一代技術(shù)，新型飛機(jī)的出現(xiàn)通常伴隨著新材料、新結(jié)構(gòu)、新工藝的應(yīng)用，如先進(jìn)復(fù)合材料、功能結(jié)構(gòu)、增材制造技術(shù)和激光加工技術(shù)等，航空制造領(lǐng)軍人才需要在熟識(shí)各領(lǐng)域先進(jìn)制造技術(shù)的基礎(chǔ)上開(kāi)展創(chuàng)新實(shí)踐，才能支撐新一代飛機(jī)的研發(fā)。

上述人才培養(yǎng)對(duì)創(chuàng)新實(shí)踐能力的新需求，對(duì)工程教育資源帶來(lái)了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。以信息技術(shù)為特征的虛擬仿真教學(xué)能夠從多維度拓展實(shí)踐內(nèi)容、突破時(shí)空對(duì)實(shí)踐教學(xué)的限制、解決大型實(shí)驗(yàn)設(shè)備的成本制約[9]，將各類(lèi)具有一定危險(xiǎn)性和高能耗的先進(jìn)制造方法形象地展示給學(xué)生[10]，零成本復(fù)現(xiàn)航空制造的總體流程，有助于提升學(xué)生航空綜合素養(yǎng)。并且其交互功能、模擬仿真、在線共享和在線質(zhì)量評(píng)價(jià)等[11]可以實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)的高度共享[12]，從教學(xué)內(nèi)容、模式、方法及效果評(píng)價(jià)等方面帶來(lái)創(chuàng)新[13]，推進(jìn)傳統(tǒng)工程實(shí)踐教學(xué)體系改革[14]。然而，簡(jiǎn)單通過(guò)虛擬仿真替代工程實(shí)踐教學(xué)的方法無(wú)法充分挖掘信息技術(shù)潛能，不能有效解決上述育人過(guò)程的新需求，需要在課程內(nèi)容、實(shí)踐模式、考核方法等方面克服以下問(wèn)題。

（一）? 課程內(nèi)容碎片化

由于教學(xué)資源及條件受限，航空制造技術(shù)授課模式多以理論課程為主，主要的展示手段僅為圖片或視頻等，不足以讓學(xué)生深入了解制造技術(shù)及零部件的各項(xiàng)性能，虛擬仿真技術(shù)的引入使得教學(xué)資源得到了極大的豐富。然而，各類(lèi)制造技術(shù)依托不同學(xué)科、來(lái)源于不同專(zhuān)業(yè)，在課程設(shè)計(jì)過(guò)程中，簡(jiǎn)單地將不同制造技術(shù)復(fù)制到虛擬仿真系統(tǒng)中，造成技術(shù)間割裂，導(dǎo)致各技術(shù)點(diǎn)在學(xué)生腦海中呈“碎片化”，難以理解不同制造技術(shù)間的關(guān)聯(lián)關(guān)系，不便于形成航空制造技術(shù)的完整系統(tǒng)化認(rèn)知。

（二）? 工訓(xùn)教師存在理論短板

航空制造技術(shù)更新?lián)Q代快，處于機(jī)械領(lǐng)域的最前沿，虛擬仿真技術(shù)通過(guò)生動(dòng)的3D動(dòng)畫(huà)和圖像展現(xiàn)出包括制造原理、制造工具、操作方法等詳細(xì)的制造內(nèi)容，也可對(duì)包含剖切、制造工藝、工作原理等真實(shí)實(shí)驗(yàn)不可呈現(xiàn)的抽象、復(fù)雜的理論知識(shí)進(jìn)行深入剖析，從而做到理論性和實(shí)踐性兼具。上述原理和機(jī)理的理論性突出，而以實(shí)踐見(jiàn)長(zhǎng)的傳統(tǒng)工訓(xùn)教師在理論方面存在短板，造成虛擬仿真與工程實(shí)踐育人融合度不足。

（三）? 實(shí)踐手段層次低

傳統(tǒng)工程實(shí)踐以操作演示為主，教學(xué)模式固定，實(shí)踐過(guò)程基本上是按圖索驥。在虛擬仿真應(yīng)用于實(shí)踐教學(xué)后，實(shí)踐模式依然桎梏于傳統(tǒng)方法，僅僅滿(mǎn)足于教師演示、學(xué)生重復(fù)的初級(jí)模式，學(xué)生只能被動(dòng)地觀看模擬仿真視頻，無(wú)法充分發(fā)揮虛擬仿真強(qiáng)交互式優(yōu)勢(shì)，使學(xué)生學(xué)習(xí)的“質(zhì)”和“量”受到影響，不能從根本上體現(xiàn)“學(xué)生為本”的基本理念，導(dǎo)致學(xué)生無(wú)法提高學(xué)習(xí)興趣，學(xué)生被動(dòng)學(xué)習(xí)的境況無(wú)法改善，對(duì)學(xué)生創(chuàng)新能力提升甚微。

（四）? 質(zhì)量評(píng)價(jià)體系單一

傳統(tǒng)工訓(xùn)以學(xué)生加工的零件質(zhì)量作為教學(xué)質(zhì)量評(píng)價(jià)的主要依據(jù)，單一教師評(píng)價(jià)的主觀性存在偏差，缺乏規(guī)范性以及對(duì)知識(shí)學(xué)習(xí)達(dá)成度的客觀性；更為重要的是，缺乏更多元、更全面的過(guò)程評(píng)價(jià)方法，不利于學(xué)生綜合能力提升，無(wú)法及時(shí)暴露和反饋教學(xué)過(guò)程中的問(wèn)題、形成有效的閉環(huán)評(píng)價(jià)機(jī)制；與此同時(shí)，在德智體美勞全面發(fā)展的育人目標(biāo)下，基于虛擬仿真的工程實(shí)踐育人體系需要建立面向?qū)W生綜合素養(yǎng)的考評(píng)環(huán)節(jié)和考評(píng)方法。

二? 虛實(shí)深度融合的工程實(shí)踐教學(xué)體系探索

西北工業(yè)大學(xué)工程實(shí)踐訓(xùn)練中心以航空制造發(fā)展對(duì)人才需求為導(dǎo)向，以培養(yǎng)領(lǐng)軍人才創(chuàng)新實(shí)踐能力為目標(biāo)，通過(guò)工程實(shí)踐與虛擬仿真交叉互補(bǔ)的方式，建設(shè)虛實(shí)深度融合航空制造工程實(shí)踐教學(xué)體系，以“虛仿教學(xué)強(qiáng)素養(yǎng)、工程實(shí)踐夯能力、虛實(shí)融合促創(chuàng)新”為主旨，從學(xué)生綜合素養(yǎng)培養(yǎng)、實(shí)踐能力提升、創(chuàng)新能力拔高三個(gè)層次開(kāi)展人才培養(yǎng)，主要建設(shè)內(nèi)容包括課程體系、育人環(huán)境、教學(xué)模式、質(zhì)量保障四個(gè)方面，如圖1所示。

（一）? “制造全環(huán)節(jié)、點(diǎn)面雙結(jié)合、虛實(shí)互促進(jìn)”的課程體系

結(jié)合飛機(jī)制造流程，從結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、零件加工、部件裝配三個(gè)環(huán)節(jié)規(guī)劃多門(mén)次模塊化課程，進(jìn)而形成面向航空制造全環(huán)節(jié)的課程體系。在選擇教學(xué)研究對(duì)象時(shí)采取點(diǎn)面結(jié)合的方式，首先以飛機(jī)整機(jī)為對(duì)象，通過(guò)航空基礎(chǔ)知識(shí)、飛行原理、飛機(jī)構(gòu)造等增強(qiáng)航空素養(yǎng)，在此基礎(chǔ)上以航空發(fā)動(dòng)機(jī)為例，指導(dǎo)學(xué)生開(kāi)展發(fā)動(dòng)機(jī)改型設(shè)計(jì)、零件加工以及裝配實(shí)踐，規(guī)劃虛仿部分和實(shí)踐部分在課程體系中的比例，通過(guò)虛擬仿真增強(qiáng)學(xué)生航空綜合素養(yǎng)、了解先進(jìn)制造技術(shù)。其次選擇逆向工程、3D打印、激光加工和機(jī)器人裝配等先進(jìn)制造方法進(jìn)行實(shí)踐教學(xué)，實(shí)現(xiàn)虛擬仿真與工程實(shí)踐的相互促進(jìn)。

（二）? “創(chuàng)新實(shí)踐+學(xué)院聯(lián)合+賽教融合”的育人環(huán)境

整合中心創(chuàng)新實(shí)踐育人資源，購(gòu)置虛擬仿真教學(xué)設(shè)備，形成了包括VR設(shè)備、3D打印機(jī)、激光切割機(jī)和機(jī)構(gòu)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)臺(tái)等硬件設(shè)施，以及3Dmax、Unity、DELMIA等軟件在內(nèi)的創(chuàng)新實(shí)踐環(huán)境；與此同時(shí)，為應(yīng)對(duì)工程實(shí)踐師資理論短板的問(wèn)題，利用虛擬仿真的遠(yuǎn)程教學(xué)手段，聯(lián)合西工大航空宇航制造工程A+學(xué)科，聘請(qǐng)學(xué)院教師開(kāi)展遠(yuǎn)程教學(xué)和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐，形成研教聯(lián)合的育人環(huán)境，將高水平科研活動(dòng)引入課程；針對(duì)教學(xué)內(nèi)容，選擇“互聯(lián)網(wǎng)+”虛擬仿真賽道、ROBOMASTER等高水平科技競(jìng)賽，組成參賽團(tuán)隊(duì)，通過(guò)競(jìng)賽項(xiàng)目檢驗(yàn)育人效果，構(gòu)建賽教融合的育人環(huán)境。

（三）? “認(rèn)知-實(shí)踐-再認(rèn)知-再實(shí)踐”的教學(xué)模式

深入研究學(xué)習(xí)及認(rèn)知規(guī)律，通過(guò)“認(rèn)知-實(shí)踐-再認(rèn)知-再實(shí)踐”的教學(xué)模式提升育人效果，首先，通過(guò)虛擬仿真教學(xué)模塊認(rèn)知航空基礎(chǔ)知識(shí)；其次，使用3Dmax、Unity等軟件進(jìn)行飛行器創(chuàng)新設(shè)計(jì)及飛行場(chǎng)景開(kāi)發(fā)實(shí)踐，鞏固認(rèn)知部分；再次，以航空發(fā)動(dòng)機(jī)為代表，學(xué)習(xí)核心零部件加工、裝配方法，先進(jìn)制造技術(shù)基本原理，開(kāi)展再認(rèn)知學(xué)習(xí)；最后，對(duì)航空發(fā)動(dòng)機(jī)制造過(guò)程進(jìn)行再實(shí)踐，開(kāi)展發(fā)動(dòng)機(jī)葉片、殼體3D打印、激光制孔等加工方法實(shí)踐，以及發(fā)動(dòng)機(jī)手工裝配、機(jī)器人裝配仿真實(shí)踐，進(jìn)一步鞏固航空制造技術(shù)。

（四）? “目標(biāo)導(dǎo)向、過(guò)程考核、綜合評(píng)定”的質(zhì)量保障

以航空制造技術(shù)的創(chuàng)新實(shí)踐能力培養(yǎng)為目標(biāo)設(shè)置教學(xué)階段任務(wù)，包括航空理論知識(shí)筆試、虛擬仿真場(chǎng)景開(kāi)發(fā)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及其制造裝配等，對(duì)各階段學(xué)生任務(wù)的完成度和質(zhì)量進(jìn)行考核，形成課程主體成績(jī)；增加過(guò)程考核在教學(xué)評(píng)價(jià)中所占比例，通過(guò)虛擬仿真軟件系統(tǒng)對(duì)學(xué)生完成過(guò)程進(jìn)行記錄及評(píng)價(jià)，鼓勵(lì)學(xué)生通過(guò)演講展示、視頻制作、科技報(bào)告等方式完成課程考核，并依據(jù)過(guò)程質(zhì)量進(jìn)行評(píng)分；最后，除了考察專(zhuān)業(yè)技能掌握程度以外，還對(duì)學(xué)生工程美育、勞動(dòng)意愿、協(xié)作能力、表達(dá)能力和寫(xiě)作能力等進(jìn)行考核，實(shí)現(xiàn)人才培養(yǎng)質(zhì)量的全方面綜合性保障。

三? 航空制造虛實(shí)融合實(shí)踐平臺(tái)建設(shè)

（一）? 平臺(tái)架構(gòu)

基于上述教學(xué)體系開(kāi)展航空制造虛實(shí)融合實(shí)踐平臺(tái)建設(shè)，培養(yǎng)人才創(chuàng)新實(shí)踐能力。平臺(tái)由功能層和設(shè)備層組成，其架構(gòu)如圖2所示。其中平臺(tái)功能層由3門(mén)線下課程和2門(mén)次虛擬仿真課程組成，主要包括基礎(chǔ)素養(yǎng)、虛擬制造、制造實(shí)踐和教學(xué)輔助四個(gè)模塊，各模塊的教學(xué)內(nèi)容和主要組成見(jiàn)表1。設(shè)備層以支撐平臺(tái)教學(xué)為主要作用，主要包含用于飛機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)改型、機(jī)器人運(yùn)動(dòng)仿真的3Dmax、Unity和DELMIA等軟件模塊，用于虛擬仿真教學(xué)的3D大屏、VR頭盔及手柄，以及用于制造技術(shù)實(shí)踐的3D打印機(jī)、三維掃描儀、激光切割機(jī)和某型無(wú)人機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)等。

（二）? 教學(xué)過(guò)程設(shè)計(jì)

航空產(chǎn)品制造虛實(shí)融合教學(xué)平臺(tái)主要面向航空宇航制造工程、機(jī)械設(shè)計(jì)制造等專(zhuān)業(yè)大二以上學(xué)生，學(xué)生依次開(kāi)展各模塊學(xué)習(xí)，教學(xué)內(nèi)容如下。

1）教師通過(guò)虛擬仿真平臺(tái)向?qū)W生展示我國(guó)航空發(fā)展史、飛機(jī)飛行原理（知識(shí)點(diǎn)包括氣體流動(dòng)基本原理、飛行升力和阻力產(chǎn)生機(jī)制、飛行操縱穩(wěn)定性等）、飛機(jī)結(jié)構(gòu)組成（知識(shí)點(diǎn)包括機(jī)體結(jié)構(gòu)、起落裝置、副翼和方向舵等），學(xué)生在虛擬仿真平臺(tái)自學(xué)我國(guó)新一代飛機(jī)結(jié)構(gòu)形式、特征參數(shù)，并進(jìn)行線上筆試。

2）教師發(fā)布設(shè)計(jì)需求，學(xué)生以小組為單位在3Dmax中開(kāi)展飛行器創(chuàng)新設(shè)計(jì)，結(jié)合飛行原理和飛機(jī)構(gòu)造開(kāi)展飛行場(chǎng)景開(kāi)發(fā)，通過(guò)設(shè)計(jì)報(bào)告、PPT的形式進(jìn)行作品展示。

3）在完成飛機(jī)總體結(jié)構(gòu)學(xué)習(xí)后，聚焦航空發(fā)動(dòng)機(jī)，開(kāi)展制造技術(shù)理論學(xué)習(xí)，教師通過(guò)虛擬仿真平臺(tái)開(kāi)展航空發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)講解，學(xué)生通過(guò)三維掃描裝置進(jìn)行發(fā)動(dòng)機(jī)葉片三維輪廓掃描、建模及改型設(shè)計(jì)。

4）專(zhuān)業(yè)學(xué)院教師在線上講解先進(jìn)制造技術(shù)（知識(shí)點(diǎn)包括復(fù)合材料成型、數(shù)控加工、噴丸成型和激光加工等）、先進(jìn)裝配技術(shù)（知識(shí)點(diǎn)包括發(fā)動(dòng)機(jī)脈動(dòng)生產(chǎn)線、數(shù)字孿生技術(shù)、機(jī)器人裝配方法等），學(xué)生進(jìn)行線上筆試。

5）基于學(xué)生對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)葉片、殼體等零件的改型設(shè)計(jì)，學(xué)生在實(shí)踐教師指導(dǎo)下完成改型結(jié)構(gòu)的3D打印、激光制孔，結(jié)合實(shí)踐操作，通過(guò)虛擬仿真進(jìn)一步演示其加工原理和工藝過(guò)程，實(shí)踐并鞏固制造技術(shù)。

6）實(shí)踐教師基于某型無(wú)人機(jī)活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)開(kāi)展拆裝實(shí)踐，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)零件進(jìn)行測(cè)量及建模，通過(guò)DELMIA開(kāi)展基于機(jī)器人的活塞發(fā)動(dòng)機(jī)裝配仿真和編程實(shí)踐，教室依據(jù)實(shí)踐評(píng)分表對(duì)實(shí)踐效果進(jìn)行考核。

7）教師將學(xué)生各階段的實(shí)踐成績(jī)輸入教學(xué)質(zhì)量保障系統(tǒng)，系統(tǒng)結(jié)合學(xué)生虛擬仿真成績(jī)完成學(xué)生綜合能力評(píng)價(jià)，如圖3所示。

（三）? 實(shí)踐效果

航空制造虛實(shí)融合實(shí)踐平臺(tái)打破了傳統(tǒng)工程實(shí)踐的限制、豐富了教育資源、提升了實(shí)踐教學(xué)便捷性、增強(qiáng)了教學(xué)環(huán)節(jié)的互動(dòng)體驗(yàn)，為學(xué)生提供了一個(gè)虛實(shí)深度融合的實(shí)踐環(huán)境，學(xué)生對(duì)航空知識(shí)學(xué)生熱情、興趣度和學(xué)習(xí)成效明顯提升（如圖4、圖5所示），與此同時(shí)，通過(guò)課程選拔并指導(dǎo)200人次本科生及研究生參加大學(xué)生工程訓(xùn)練綜合能力競(jìng)賽——工程場(chǎng)景數(shù)字化項(xiàng)目、飛行器設(shè)計(jì)項(xiàng)目、全國(guó)大學(xué)生機(jī)器人大賽RoboMaster等賽事，其中60余名學(xué)生在競(jìng)賽中獲得優(yōu)異成績(jī)，包括省級(jí)特等獎(jiǎng)2項(xiàng)、一等獎(jiǎng)5項(xiàng)、二等獎(jiǎng)5項(xiàng)和三等獎(jiǎng)4項(xiàng)。通過(guò)課程實(shí)踐，學(xué)生工程技能、團(tuán)隊(duì)協(xié)作、展示能力、表達(dá)能力也得到提升。基于課程研發(fā)的軟硬件設(shè)備在“第56屆中國(guó)高等教育博覽會(huì)——全國(guó)高等學(xué)校教師自制實(shí)驗(yàn)教學(xué)儀器設(shè)備創(chuàng)新大賽”獲獎(jiǎng)。

四? 結(jié)束語(yǔ)

基于現(xiàn)代航空制造產(chǎn)業(yè)對(duì)人才創(chuàng)新實(shí)踐能力的需求，以實(shí)現(xiàn)工程實(shí)踐與虛擬仿真深度融合為目標(biāo)，本文從課程體系、育人環(huán)境、教學(xué)模式和質(zhì)量保證等方面開(kāi)展研究，形成了航空制造虛實(shí)融合的工程實(shí)踐教學(xué)體系，建設(shè)了模塊化的實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)，豐富了工程實(shí)踐教學(xué)資源，拓寬實(shí)踐驅(qū)動(dòng)型教學(xué)模式，為遠(yuǎn)程教學(xué)、研教聯(lián)合、賽教融合提供有效途徑。平臺(tái)有助于實(shí)現(xiàn)啟發(fā)式教學(xué)與沉浸式教學(xué)，進(jìn)而調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性，在提升航空制造領(lǐng)域領(lǐng)軍人才創(chuàng)新實(shí)踐能力方面做出貢獻(xiàn)。

在國(guó)家大力發(fā)展創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的背景下，高校需要充分利用現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)，結(jié)合自身學(xué)科優(yōu)勢(shì)，打造特色鮮明、成效卓著的創(chuàng)新型教學(xué)模式。本文所構(gòu)建的航空制造虛實(shí)融合的工程實(shí)踐教學(xué)體系為高校工程實(shí)踐教育教學(xué)改革提供了可借鑒的模式，有助于促進(jìn)我國(guó)高質(zhì)量工科創(chuàng)新型人才培養(yǎng)。

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基金項(xiàng)目：教育部教學(xué)改革重點(diǎn)項(xiàng)目“航空航天產(chǎn)品設(shè)計(jì)制造工程實(shí)踐創(chuàng)新模式”（JJ-GX-JY202117）

第一作者簡(jiǎn)介：程毅（1990-），男，漢族，陜西西安人，博士，助理研究員。研究方向?yàn)閷?shí)踐教學(xué)，飛機(jī)數(shù)字化裝配。

*通信作者：蔣建軍（1977-），男，漢族，河南南陽(yáng)人，博士，教授，主任。研究方向?yàn)閷?shí)踐教學(xué)，復(fù)合材料成型制造。