軌道交通裝備生產實習虛實交互教學模式研究

［摘 要］ 隨著軌道交通裝備行業智能升級，創新人才需求明顯提高，生產實習作為實踐教學的重要環節，是高校育人目標對接社會人才需求的必要途徑。傳統教學模式難以適應新背景，在媒介、形式、評價等方面欠缺普適性與針對性。為此，基于生產實習教學實際，提出一種虛實交互的混合教學模式，依托新媒體技術，聯動多場景虛擬基地、多區域現實基地，提出延續性強、覆蓋面廣、穩定性高的5G時代實踐教學新方案。實踐證明，該方案育人成效更佳，為生產實習教學改革提供了新思路。

［關鍵詞］ 生產工藝實習；虛實交互；教學改革；校企合作

［基金項目］ 2022年6月—2024年5月中南大學教育教學改革研究項目“新冠疫情影響下軌道交通裝備生產工藝實習虛實交互教學模式研究”（2022jy056）

［作者簡介］ 謝勁松（1989—），男，湖南安仁人，工學博士，中南大學交通運輸工程學院講師，碩士生導師，主要從事車輛故障診斷與壽命預測、機車車輛制造與修理工藝研究；王田天（1989—），男，湖南長沙人，工學博士，湖南大學機械與運載工程學院副教授，博士生導師（通信作者），主要從事結構健康監測和故障診斷研究。

［中圖分類號］ G642.0 ［文獻標識碼］ A ［文章編號］ 1674-9324（2024）19-0125-04 ［收稿日期］ 2023-08-22

引言

隨著共建“一帶一路”倡議、《中國制造2025》行動綱領等重要文件陸續出臺，推動城市軌道交通建設已成為大勢所趨［1］，新時代對交通設備專業人才的需要愈發迫切。2016年，我國加入《華盛頓協議》，推動各高校落實工程教育專業認證［2-4］，為工程技術人才進入工業界提供預備教育。

軌道交通裝備涉及設計、制造、檢修等復雜的工序流程，包括電氣、機械、材料等多專業工程原理，實踐性要求高［5］，創新型需求強，專業實踐教育不可或缺。“生產實習”作為一門特色實踐課程，既是開展產學研用合作教育的關鍵環節［6］，也是落實工程教育專業認證的必要途徑，在適應我國交通發展需要，培養適切性人才等方面發揮著重要作用。

不過，傳統實習教學模式在形式上缺乏變通［7］，在時間上欠缺自由，在成果轉化及評價上缺少多樣性，無法適應時代新背景。因此，基于工程教育專業認證背景，結合既有實際與時代特征，探索軌道交通裝備生產實習教學新思路，對于高校育人目標與社會人才需求準確接軌具有重要意義。

一、軌道交通裝備生產工藝實習現狀

以中南大學軌道交通設備專業為例，該專業生產實習時長為4周，旨在推動理論知識與生產實際緊密結合，提高學生應用所學知識解決實際問題的能力，培養正確的職業觀，為今后學習工作打下基礎。參考既有實習實際，總結出以下問題。

（一）管理困難，教學質量不穩定

由于師資力量有限，實踐教學過程中，一位帶隊教師需同時管理數十名學生，難以面面兼顧。實習基地通常為企業單位，相對更為開放，既往教學實際中，違反實習規定擅自外出等情況屢禁不止。此外，理論學習和動手實踐之間存在區別，學生的接受能力也表現出差異，而指導教師及車間師傅數量有限，無法實現一對一指導，難以全面照顧所有學生。同時，學生群體缺乏實地操作經驗，不能獨自面對機械設備高速運轉等安全隱患復雜的生產場景，而實地教學示范次數有限，無法提供課后練習與復習鞏固的平臺，不能兼顧學習習慣不同的所有學生。這都導致教學質量受到實踐場域變更、學生群體變化的影響，缺乏穩定性。

（二）內容單調，實踐安排不自由

生產實習牽涉學生、帶教隊伍、合作企業等多方群體，牽一發而動全身，在時間及人員安排上備受制約，難以實時調整。以中南大學軌道交通裝備專業為例，其實習設在第七學期，屬于畢業前夕，學生此時精力有限，很難開展大規模、長時間的封閉式實習教學。

時間規劃不自由，勢必限制實習內容設計。生產實習基于行業單位展開，要求企業職工全程隨行指導，進行生產工藝示范教學，為節約人力和時間資源，教學內容通常一成不變。而在科技高速發展的今天，企業不斷自動化、智能化升級，實習內容卻未及時更新，易使學生在畢業進入工作崗位后，發覺實習經驗與實際前沿存在較大差距，產生人才素質與社會需求之間的脫節現象。

（三）評價單一，實習考核不全面

傳統實習模式的考核依據只在于實習報告，僅由指導教師評閱得出成績，形式單調，導致學生的專業技能、創新思維及實習參與度不能全面體現。由于歷年實習均采用統一的評價依據與標準，教學實際發現，部分學生會參照往年報告“照貓畫虎”，導致實習考核結果缺乏真實性。

二、虛實交互的混合實踐教學方案

為優化教學成效，結合時代背景與既有不足，通過加強校企交流合作、創新實習教學環節設計、完善實習評價體系等手段，提出虛實交互的混合實踐教學方案。

（一）面向生產工藝的多場景虛擬基地

為解決現場教學時間有限、實習教學質量浮動等問題，開展多場景虛擬基地建設。首先，結合畢業目標、教學大綱等資料，遵照工程教育專業認證背景，以社會需要和培養目標為導向調整實習目標。繼而，以實習目標為指向，考量生產工藝、修理工藝、企業管理等方面的權重占比，研究制定科學的內容框架。基于實習內容安排，設計數據庫組成架構，聯系合作企業單位，以及行業領軍人才、技術骨干、優秀校友等人才力量，收集富有針對性的虛擬場景教學素材，形成分門別類、內容齊全的生產工藝實習虛擬基地數據庫，包括但不限于專家報告錄播資料，生產知識教學材料，現場生產過程、工程師修理過程等視頻講解資料，生產及修理裝備的動態演示教程資料，企業管理的流程性、規范性文件資料等。開放數據庫資源，開設交流研討、隨堂小測等板塊，打造預習、學習、復習一體化的數字化實習教學平臺。

（二）聯動現實基地的多區域協作體系

為解決實習內容單一、實習安排固定等問題，構建多區域現實基地協作體系。梳理當前已建立合作關系的實習基地，考量工藝業務范圍與生產實習教學大綱相匹配的其他行業單位目錄，對名錄實習單位的生產業務范圍、主要工藝內容以及與培養目標的契合度進行分析考察，研究形成包括省外、省內多個區域的實習單位名錄。通過建立合作關系和協作機制，協作補充，互通有無，打造綜合省內外多區域的實習基地庫，成立掌握行業全息狀態、緊隨專業發展前沿的聯動式實習教學場域。同時，利用多個區域的現實基地庫，為虛擬基地庫提供更多場景的教學資料，形成教學內容更新的正向循環。

（三）基于虛實交互的融合教學模式

對虛擬基地的各類工藝內容和現實基地的業務范圍進行匹配性研究，形成涵蓋教學大綱要求的虛實交互實習方案庫。按照實踐反饋，調整虛擬基地與現實基地的教學內容設計，既要避免因虛擬基地教學權重過大而影響實習效果，又要避免因現實基地教學占比失衡導致經費過高，據此形成不同權重占比的虛實交互實習方案，用以應對不同時代背景和學生群體，為基于生產實習的快速決策提供重要信息參考。

（四）人員流動背景下的教學秩序設計

為解決秩序管理困難、評價依據單一等問題，設計批量學生在校外現實基地實習、部分學生在校內虛擬基地學習的教學方案。針對流動時的教學管理問題，參照學校規定，設立實習隊生產生活安全和保障機制，逐層遞進，形成“隊長領導、指導教師負責、學生組長協助”的多級管理體系，搭建流程清晰、層層下達的信息傳遞體系，確保教學信息的傳遞及教學環節的落實。

實習評價方面，為提高教學全過程質量，提出基于觀看時長、隨堂小測的虛擬教學評分方案，以及基于“教師評分、隊長打分、學生自評”的現實教學評分方案，根據實習實際，調整二者在最終成績構成中的占比，綜合得到教學分。此外，為保障實踐教學秩序管理，設置考勤分、紀律分，與教學分加權平均得到總成績，以全過程、全方面表現為評價依據。

三、虛實交互教學思路實踐情況

以中南大學軌道交通設備專業為例，本專業從2021年開始，不斷探索教學改革方案，并將教改新思路投入實習教學實際，通過反饋推進機制持續優化。

（一）實踐情況

落實生產實習準備工作。首先，進行學情分析，了解學生實習傾向和預期結果，結合本學年理論課程學習情況，更新實習內容結構，制訂合理計劃。其次，查閱專業相關文獻，咨詢合作企業技術情況，更新教學資源，保證實習內容與行業前沿同步發展。基于此，制定線下實習的時間、地點及日程，同時，在虛擬場域設置視頻學習、線上提問、交流研討及隨堂小測等環節，落實課程評價體系。最后，召開實習動員大會，介紹實習相關實施計劃及考核方式，強調安全細則，端正學生態度。

虛擬基地實習包括兩部分內容。一是通過集中學習、自由學習兩種方式，基于錄播文件、視頻素材等虛擬資料庫進行教學；二是聘請行業領軍人才、專業專家、技術骨干等直播教學，講述生產工藝知識，分享工程實踐過程與心得。

現實基地實習以教學大綱為依據，結合業務往來情況，整理中車集團、國鐵集團等單位的制造工藝、修理工藝和工程裝備等內容，形成多區域現實基地名錄。通過拍照打卡、地點定位、定時簽到等方式進行實習考勤，當天做實習心得總結，進行主題交流研討，教師抽查評分，學生交叉互評。

（二）反饋分析

實習結束后，通過實習報告評議、問卷調查、集體座談等方式收集反饋。其中，實習報告包含過程記錄、心得體會、實習中發現的問題及成績評價明細，從學生視角挖掘普遍問題。問卷調查、集體座談則融合教師視角與學生視角，評估教學目標完成情況，總結模式改進建議，不斷調整優化虛實交互實踐教學思路。

2021年，面向160余名交通運輸工程專業學生，初步實踐“專家線上報告+實地工藝實習”的教學模式，邀請近30位校外高級技術人才開展專家線上報告，對生產工藝相關的理論部分進行線上授課；再聯系中車集團、國鐵集團的數十個子公司及路局，針對工藝相關的實際操作，實現線下單位現場教學，取得了良好的實習效果，現場如圖1所示。

2022年，進一步優化了虛擬數據庫的涵蓋范圍，增添職業觀教育、家國情懷教育、可持續發展理念教育等內容，拓展地鐵單位、隧道工程等知識內容，通過對校外制造、修理和工程裝備各領域專家進行調研，補充形成更多場景的錄播教案、現場操作視頻、企業管理文件資料等虛擬素材。該探索在應對特殊情況時發揮了重要作用，現場如圖2所示。

2023年，針對合作企業名錄以外的行業有關單位進行實地調研，溝通共建協作意向，補充完善多區域現實基地建設方案，進一步優化總結出資料厚實、基礎夯實、成效扎實的虛擬及現實基地混合交互的教學新模式。

結語

本文以工程教育專業認證為背景，基于既有實際，總結軌道交通裝備生產工藝實習的不足之處，從實踐平臺、教學方法等多角度探索教學改革新思路，提出一種基于虛實交互的混合教學模式。實踐發現，此方案能夠推動學生培養方案與工程專業認證要求相銜接，順應行業發展需求，促進學生專業能力養成，切實做到育人目標與工程需要相符合，為生產工藝實習教學改革提供了可供借鑒的新方案。

參考文獻

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［7］嚴紅，張源，徐營.大學生校外實習教學模式研究與探索［J］.實驗技術與管理，2020（7）：26-30.

Virtual and Real Interactive Teaching Mode of Rail Transit Equipment Production Practice

XIE Jin-song1， WANG Tian-tian2， WANG Shang-jun1， HAN Kun1

（1. School of Traffic amp; Transportation Engineering， Central South University， Changsha， Hunan 410075， China; 2. College of Mechanical and Vehicle Engineering， Hunan University， Changsha， Hunan 410082， China）

Abstract： With the intelligent upgrading of the rail transit equipment industry， the demand for innovative talents has increased significantly. Production practice， as an important link in practical teaching， is a necessary way for colleges and universities to meet the needs of social talents. The traditional teaching mode is difficult to adapt to the new background， and lacks of universality and pertinence in the aspects of media， form and evaluation. Therefore， based on the actual production practice teaching， this paper proposes a hybrid teaching model with virtual and real interaction. By relying on new media technology， it links multi-scene virtual bases and multi-regional reality bases， and proposes a new practical teaching scheme in the 5G era with strong continuity， wide coverage and high stability. Practice has proved that this method has better effect in educating students and provides a new idea for the reform of production practice teaching.

Key words： production process practice; virtual-real interaction; teaching reform; school-enterprise cooperation