高校“基礎(chǔ)工程訓(xùn)練”課程中的“虛+實(shí)”探索

摘"要：針對(duì)“基礎(chǔ)工程訓(xùn)練”課程學(xué)時(shí)數(shù)量不足、場(chǎng)地設(shè)備受限、實(shí)訓(xùn)過(guò)程危險(xiǎn)系數(shù)高等問(wèn)題，根據(jù)“基礎(chǔ)工程訓(xùn)練”課程目標(biāo)，將虛擬仿真與實(shí)踐操作結(jié)合起來(lái)，加強(qiáng)知識(shí)學(xué)習(xí)的深度和廣度，從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、教學(xué)評(píng)價(jià)三個(gè)方面進(jìn)行課程探索，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生參與度和積極性。問(wèn)卷調(diào)研結(jié)果表明，虛實(shí)結(jié)合的課程模式相比傳統(tǒng)“基礎(chǔ)工程訓(xùn)練”課程授課方式，在工訓(xùn)滿(mǎn)意度、趣味性、知識(shí)量、安全性方面均得到了提高，可以有效降低對(duì)硬件設(shè)備的需求，提升學(xué)生的認(rèn)知水平和創(chuàng)新能力，提高人才培養(yǎng)質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：虛實(shí)結(jié)合；課程構(gòu)建；實(shí)訓(xùn)課程

0"引言

“中國(guó)制造2025”規(guī)劃明確提出我國(guó)制造業(yè)要從“制造大國(guó)”向“制造強(qiáng)國(guó)”轉(zhuǎn)變，對(duì)我國(guó)以培育應(yīng)用型本科為目標(biāo)的地方高等院校提出了更高要求。

“基礎(chǔ)工程訓(xùn)練”課程是一門(mén)以實(shí)踐為主的基礎(chǔ)性課程，對(duì)高校工科生提高工程認(rèn)知、提升創(chuàng)新能力方面起著重要支撐作用。隨著國(guó)家對(duì)大學(xué)生綜合素養(yǎng)要求的進(jìn)一步提高，對(duì)地方高校應(yīng)用型本科人才重視程度加強(qiáng)，現(xiàn)階段工程訓(xùn)練類(lèi)課程已經(jīng)不能滿(mǎn)足社會(huì)發(fā)展的需要，主要問(wèn)題為訓(xùn)練時(shí)長(zhǎng)受限、設(shè)備及教師隊(duì)伍建設(shè)落后、工訓(xùn)內(nèi)容與現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)脫節(jié)、考核方式不合理等。

為了解決這些問(wèn)題，很多學(xué)者對(duì)虛擬仿真和實(shí)踐操作相結(jié)合的“基礎(chǔ)工程訓(xùn)練”授課方式進(jìn)行了研究。王靈利等［1］根據(jù)VR技術(shù)的三大特性，提出了VR技術(shù)應(yīng)用于工程實(shí)訓(xùn)課程的建設(shè)思路。蔡寶等［2］采用虛擬現(xiàn)實(shí)、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)等技術(shù)開(kāi)發(fā)了基于zSpace的銑削加工虛擬仿真系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了基于裸眼的立體畫(huà)面跨屏顯示功能。談慧等［3］詳細(xì)描述了虛擬仿真功能架構(gòu)，包括實(shí)訓(xùn)平臺(tái)的建設(shè)內(nèi)容，平臺(tái)的構(gòu)成、虛擬業(yè)務(wù)操作仿真平臺(tái)、虛擬業(yè)務(wù)管理系統(tǒng)、實(shí)訓(xùn)平臺(tái)的數(shù)據(jù)交互模塊。程聰?shù)龋?］構(gòu)建虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室和工程中式實(shí)訓(xùn)兩大平臺(tái)，通過(guò)工程項(xiàng)目的實(shí)際訓(xùn)練，培養(yǎng)學(xué)生環(huán)境工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)與運(yùn)行調(diào)試的能力和解決復(fù)雜工程問(wèn)題的能力。張怡青等［5］針對(duì)虛擬焊接仿真技術(shù)在焊接實(shí)訓(xùn)中的應(yīng)用進(jìn)行研究。楊雅［6］通過(guò)分析在物流管理專(zhuān)業(yè)利用虛擬仿真技術(shù)進(jìn)行實(shí)訓(xùn)教學(xué)的結(jié)果和意義，提出了虛擬仿真技術(shù)在高職物流管理專(zhuān)業(yè)實(shí)訓(xùn)教學(xué)中應(yīng)用的方法。韓偉等［7］立足虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與實(shí)裝融合教學(xué)，構(gòu)建了基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的裝備實(shí)訓(xùn)教學(xué)系統(tǒng)，提出了裝備實(shí)訓(xùn)教學(xué)實(shí)施流程，為院校實(shí)裝教學(xué)課程設(shè)計(jì)探索了實(shí)踐方法。張莉［8］以虛擬實(shí)訓(xùn)教學(xué)環(huán)境構(gòu)成的相關(guān)要素分析作為文章切入點(diǎn)，分析VR技術(shù)在現(xiàn)代高校專(zhuān)業(yè)課程虛擬實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)教學(xué)環(huán)境設(shè)計(jì)中的實(shí)際應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，探討虛擬實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)教學(xué)環(huán)境設(shè)計(jì)的具體措施。趙楊等［9］為VBSE跨專(zhuān)業(yè)綜合實(shí)訓(xùn)教學(xué)平臺(tái)建立了跨專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)評(píng)價(jià)體系。劉運(yùn)華［10］從虛擬仿真技術(shù)的視角，探究通過(guò)創(chuàng)建會(huì)計(jì)虛擬仿真實(shí)訓(xùn)平臺(tái)，設(shè)計(jì)虛擬仿真實(shí)訓(xùn)教學(xué)內(nèi)容，多法并舉豐富教學(xué)方法。陳杰新等［11］對(duì)“金工實(shí)訓(xùn)”課程改革進(jìn)行探討，介紹了虛擬仿真技術(shù)在“金工實(shí)訓(xùn)”課程教學(xué)中的應(yīng)用，并指出了虛擬仿真實(shí)訓(xùn)教學(xué)的優(yōu)點(diǎn)。

“基礎(chǔ)工程訓(xùn)練”課程虛擬仿真與實(shí)踐操作教學(xué)的研究中，充分發(fā)揮兩者的優(yōu)點(diǎn)，在課程中應(yīng)用虛擬仿真能夠降低設(shè)備依賴(lài)性、擺脫場(chǎng)地以及降低實(shí)訓(xùn)危險(xiǎn)性，實(shí)踐操作能夠加強(qiáng)學(xué)生動(dòng)手能力以及創(chuàng)新性，從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、教學(xué)評(píng)價(jià)三個(gè)方面進(jìn)行課程構(gòu)建，加強(qiáng)授課效果，提高學(xué)生創(chuàng)新素養(yǎng)。

1"課程設(shè)計(jì)與構(gòu)建

1.1"教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)

根據(jù)各學(xué)院各個(gè)專(zhuān)業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)的不同，制定不同學(xué)時(shí)、不同項(xiàng)目類(lèi)別、不同深度的課程項(xiàng)目，做到專(zhuān)業(yè)工程訓(xùn)練教育課與通識(shí)工程訓(xùn)練選修課相結(jié)合，為各個(gè)專(zhuān)業(yè)學(xué)生量身定制不同的“基礎(chǔ)工程訓(xùn)練”課程內(nèi)容：“基礎(chǔ)工程訓(xùn)練I-1”包括數(shù)控車(chē)床加工訓(xùn)練、鉗工訓(xùn)練、手工電弧焊訓(xùn)練、鑄造訓(xùn)練、3D打印訓(xùn)練五項(xiàng)；“基礎(chǔ)工程訓(xùn)練I-2”包括普通車(chē)削加工訓(xùn)練、數(shù)控車(chē)床加工訓(xùn)練、3D打印訓(xùn)練、激光加工訓(xùn)練、手工電弧焊訓(xùn)練、鑄造訓(xùn)練六項(xiàng)；“基礎(chǔ)工程訓(xùn)練III-2”包括普通車(chē)削加工訓(xùn)練、數(shù)控車(chē)床加工訓(xùn)練、3D打印訓(xùn)練、激光加工訓(xùn)練、電工訓(xùn)練、電子訓(xùn)練、鉗工訓(xùn)練、綜合加工訓(xùn)練、裝配訓(xùn)練九項(xiàng)。所有項(xiàng)目過(guò)程分為虛擬仿真+實(shí)踐操作，各項(xiàng)目課時(shí)數(shù)如表1所示。

1.2"教學(xué)方法設(shè)計(jì)

“基礎(chǔ)工程訓(xùn)練”課程內(nèi)容較多。目前，各種線(xiàn)上教學(xué)平臺(tái)層出不窮，應(yīng)合理利用“線(xiàn)上+線(xiàn)下”“課內(nèi)+課外”教學(xué)資源，教師應(yīng)積極更新仿真平臺(tái)上的教學(xué)內(nèi)容，緊跟現(xiàn)代社會(huì)機(jī)械與電子各類(lèi)新技術(shù)、新材料、新方法，與時(shí)俱進(jìn)，及時(shí)將各類(lèi)學(xué)習(xí)資源分享給學(xué)生，使學(xué)生形成線(xiàn)上學(xué)習(xí)原理及仿真過(guò)程，線(xiàn)下進(jìn)行實(shí)踐操作+寫(xiě)心得體會(huì)，課內(nèi)在課堂上學(xué)習(xí)知識(shí)，課外學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)視頻及學(xué)習(xí)資料的模式，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生參與課程學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性，真正將虛擬仿真與實(shí)踐操作的優(yōu)勢(shì)發(fā)揮出來(lái)。

1.3"評(píng)價(jià)方式設(shè)計(jì)

傳統(tǒng)的“基礎(chǔ)工程訓(xùn)練”課程評(píng)價(jià)方式為教師根據(jù)學(xué)生制作的工件或者建造的模型進(jìn)行評(píng)分，這種唯結(jié)果論的評(píng)分方式不能真正反映學(xué)生的工作量，甚至?xí)霈F(xiàn)挫傷學(xué)生參與課程積極性的情況。

虛擬仿真結(jié)合實(shí)踐操作在“基礎(chǔ)工程訓(xùn)練”課程中的評(píng)分方式采用過(guò)程性評(píng)分，學(xué)生參與的每個(gè)過(guò)程都有相應(yīng)的分?jǐn)?shù)，最大限度改變了唯結(jié)果論的評(píng)分方式：虛擬仿真過(guò)程占總成績(jī)30%；實(shí)踐操作過(guò)程占總成績(jī)30%；為避免學(xué)生努力動(dòng)手操作，卻因?yàn)閯?dòng)手能力差，從而打擊學(xué)生的積極性的情況，設(shè)定課堂表現(xiàn)分，占總成績(jī)30%；同時(shí)，為發(fā)揮學(xué)生想象力，加強(qiáng)學(xué)生的創(chuàng)新能力，設(shè)定作品描述分，由學(xué)生描述自己作品，占總成績(jī)10%。成績(jī)?cè)u(píng)價(jià)的具體的計(jì)算方式為：項(xiàng)目總成績(jī)=虛擬仿真（滿(mǎn)分30分）+實(shí)踐操作（滿(mǎn)分30分）+課堂表現(xiàn)（滿(mǎn)分30分）+作品描述分（滿(mǎn)分10分）。

2"“虛+實(shí)”教學(xué)效果

為了驗(yàn)證虛擬仿真+實(shí)踐操作在“基礎(chǔ)工程訓(xùn)練”課程中的效果，在參加虛擬仿真+實(shí)踐操作學(xué)生（以下簡(jiǎn)稱(chēng)A類(lèi)學(xué)生）和部分項(xiàng)目?jī)H參加實(shí)踐操作學(xué)生（以下簡(jiǎn)稱(chēng)B類(lèi)學(xué)生）的兩類(lèi)學(xué)生中共發(fā)放300份匿名調(diào)查問(wèn)卷，實(shí)際有效回收279份，有效率93%。調(diào)查問(wèn)卷針對(duì)每個(gè)問(wèn)題采用百分制評(píng)分，可以注明理由，調(diào)查問(wèn)題及調(diào)查結(jié)論如下：

（1） 工訓(xùn)滿(mǎn)意度。A類(lèi)學(xué)生工訓(xùn)滿(mǎn)意度平均為83.41%，B類(lèi)學(xué)生的滿(mǎn)意度平均為65.28%，A類(lèi)學(xué)生工訓(xùn)滿(mǎn)意度明顯提高，B類(lèi)學(xué)生滿(mǎn)意度比較低的原因普遍為沒(méi)有虛擬仿真，僅僅看視頻或者單純靠教師講解原理，理解不夠透徹，或者學(xué)習(xí)的知識(shí)量不夠。

（2）趣味性。A類(lèi)學(xué)生工訓(xùn)趣味性評(píng)分平均為91.66%，B類(lèi)學(xué)生工訓(xùn)趣味性評(píng)分平均為57.42%。A類(lèi)學(xué)生認(rèn)為工訓(xùn)趣味性明顯提高，原因是將枯燥的工訓(xùn)知識(shí)點(diǎn)融入虛擬仿真軟件中，使工訓(xùn)課程趣味性明顯增強(qiáng)。

（3）知識(shí)量。A類(lèi)學(xué)生學(xué)到的知識(shí)量打分為84.31%，B類(lèi)學(xué)生知識(shí)量打分為47.59%。A類(lèi)學(xué)生在知識(shí)量方面收獲更多，認(rèn)為虛擬仿真模式在工訓(xùn)課程的使用使課程更加系統(tǒng)化。

（4）安全性。A類(lèi)學(xué)生在工訓(xùn)安全性方面平均評(píng)分為81.47%，B類(lèi)學(xué)生安全性評(píng)分為54.44%。A類(lèi)學(xué)生比B類(lèi)學(xué)生安全性多了27.03%。學(xué)生在仿真后熟悉設(shè)備，安全性明顯提高。

3"結(jié)語(yǔ)

虛擬仿真+實(shí)踐操作教學(xué)模式在“基礎(chǔ)工程訓(xùn)練”課程的運(yùn)用，拓寬了虛擬仿真方式在教學(xué)中的應(yīng)用，相比傳統(tǒng)的工訓(xùn)實(shí)踐授課方式，在工訓(xùn)滿(mǎn)意度、趣味性、知識(shí)量、安全性方面均得到了提高，能夠有效激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的自主性和參與性，對(duì)學(xué)生工程素養(yǎng)提高和創(chuàng)新能提升有著重要作用。

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