李麗波　張桂玲　 孫曉君　 李佳　張艷　王珩

摘 要 專業(yè)教育認(rèn)證為高校新工科建設(shè)與改革提出了標(biāo)準(zhǔn)和要求，以學(xué)生為中心，產(chǎn)出為導(dǎo)向，培養(yǎng)學(xué)生的工程實(shí)踐能力是當(dāng)前的任務(wù)。高度虛擬仿真的應(yīng)用作為高校優(yōu)化人才培養(yǎng)結(jié)構(gòu)的有效應(yīng)對(duì)措施，為產(chǎn)學(xué)研用的培養(yǎng)過(guò)程提供了承前啟后的紐帶。實(shí)驗(yàn)教學(xué)以仿真教學(xué)方法為感知方式，以大數(shù)據(jù)和互聯(lián)網(wǎng)+為手段，以學(xué)生為中心，完全實(shí)現(xiàn)學(xué)生自主實(shí)驗(yàn)操作仿真模塊和計(jì)算實(shí)驗(yàn)結(jié)果，統(tǒng)計(jì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，充分發(fā)揮教師和學(xué)生的主觀能動(dòng)性，教授知識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生的各種能力，為學(xué)生就業(yè)提供指導(dǎo)。

關(guān)鍵詞 人才培養(yǎng)結(jié)構(gòu);專業(yè)工程認(rèn)證;互聯(lián)網(wǎng)+;產(chǎn)學(xué)研用

中圖分類號(hào)： TP311.5-4;G642 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A

1 高校優(yōu)化產(chǎn)學(xué)研用人才培養(yǎng)模式對(duì)策

工程認(rèn)證是一個(gè)由美國(guó)、英國(guó)、新西蘭等6個(gè)國(guó)家的民間團(tuán)體發(fā)起和簽署的用于實(shí)現(xiàn)協(xié)議國(guó)間本科工程學(xué)歷資格互認(rèn)的協(xié)議，其核心宗旨是“以學(xué)生為中心，產(chǎn)出導(dǎo)向”的人才培養(yǎng)體系，并強(qiáng)調(diào)教育過(guò)程的持續(xù)改進(jìn)的理念，重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力和解決復(fù)雜工程問(wèn)題的能力[1-4]。但是由于工科實(shí)踐的前沿性和工程型，如沒有充分的準(zhǔn)備和模擬，學(xué)生在企業(yè)實(shí)習(xí)存在這一定安全隱患。所以實(shí)驗(yàn)仿真教學(xué)在互聯(lián)網(wǎng)+的背景下應(yīng)運(yùn)而生。本文以《離子膜電解裝置綜合虛擬仿真實(shí)驗(yàn)》為例，研究了應(yīng)用虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)與平臺(tái)交互如何優(yōu)化高校產(chǎn)學(xué)研用人才培養(yǎng)模式。

2 實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法

實(shí)驗(yàn)教學(xué)以仿真教學(xué)方法為感知方式，以大數(shù)據(jù)和互聯(lián)網(wǎng)+為手段，以學(xué)生為中心，完全實(shí)現(xiàn)學(xué)生自主實(shí)驗(yàn)操作仿真模塊和計(jì)算實(shí)驗(yàn)結(jié)果，統(tǒng)計(jì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。

仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)從有利于調(diào)動(dòng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)的積極性、主動(dòng)性，有助于學(xué)生自主學(xué)習(xí)、合作學(xué)習(xí)和研究性學(xué)習(xí)，有利于學(xué)生實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)的角度出發(fā)，采用包括計(jì)算機(jī)多媒體解決方案的多樣性實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法，這對(duì)于學(xué)生今后在工作中創(chuàng)造性地運(yùn)用所學(xué)知識(shí)，培養(yǎng)創(chuàng)新型人才是非常重要的。具體教學(xué)實(shí)驗(yàn)方法如下：

1）將網(wǎng)絡(luò)多媒體技術(shù)、計(jì)算機(jī)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，營(yíng)造高度仿真的實(shí)驗(yàn)環(huán)境。

2）按實(shí)踐環(huán)節(jié)內(nèi)在聯(lián)系設(shè)計(jì)綜合實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，提高對(duì)基本技術(shù)和方法綜合運(yùn)用。將用料種類和參數(shù)提前做好設(shè)計(jì)和規(guī)劃，符合生產(chǎn)需要和實(shí)際情況，提高學(xué)生的設(shè)計(jì)能力。

3）建立符合學(xué)生認(rèn)知規(guī)律的教學(xué)程序，由淺入深，由簡(jiǎn)單到復(fù)雜，有初步感性認(rèn)識(shí)如認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)，到獨(dú)立設(shè)計(jì)如科研訓(xùn)練，再到綜合技能訓(xùn)練如綜合實(shí)驗(yàn)，再到獨(dú)立科研能力培養(yǎng)如畢業(yè)設(shè)計(jì);每項(xiàng)實(shí)驗(yàn)結(jié)束后進(jìn)行總結(jié)討論。

4）模擬生產(chǎn)環(huán)境，營(yíng)造高度仿真的電解生產(chǎn)，把實(shí)際工作中的電解融入仿真到實(shí)驗(yàn)教學(xué)中。

5）創(chuàng)設(shè)基于問(wèn)題的實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法、基于案例的實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法以及基于真實(shí)情境、綜合實(shí)戰(zhàn)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法等。

6）有特色地有針對(duì)性的個(gè)體指導(dǎo)與統(tǒng)一授課相結(jié)合。針對(duì)仿真的特有便利條件，教師在線下整體教學(xué)，在線上隨時(shí)可以一對(duì)一地對(duì)學(xué)生進(jìn)行指導(dǎo)，將學(xué)生的問(wèn)題串聯(lián)起來(lái)，做出完整的課堂反饋，形成良性循環(huán)。

3 實(shí)驗(yàn)實(shí)施過(guò)程

在高度仿真的實(shí)驗(yàn)環(huán)境中，實(shí)驗(yàn)恰當(dāng)?shù)貞?yīng)用多媒體及計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)視頻技術(shù)等，如模擬演示、電子教案、多媒體網(wǎng)絡(luò)課件、視頻錄像、微機(jī)數(shù)據(jù)處理等多種現(xiàn)代化的教學(xué)手段開展實(shí)驗(yàn)教學(xué)。教師改造傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容和實(shí)驗(yàn)技術(shù)方法，提高教學(xué)效率和教學(xué)水平。

1）機(jī)房設(shè)有多媒體教學(xué)設(shè)備并對(duì)學(xué)生免費(fèi)開放，學(xué)生能夠隨時(shí)處理數(shù)據(jù)、討論實(shí)驗(yàn)仿真現(xiàn)象并及時(shí)分析結(jié)果，同時(shí)為了明確機(jī)理還可立即查閱文獻(xiàn)、進(jìn)而改進(jìn)設(shè)計(jì)方案、撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告或提交報(bào)告及利用網(wǎng)絡(luò)資源等。多渠道建設(shè)多媒體教學(xué)資源庫(kù)，網(wǎng)站提供網(wǎng)上豐富的教學(xué)資源。

2）編制和引進(jìn)多媒體課件用于實(shí)驗(yàn)教學(xué)，教學(xué)手段向現(xiàn)代化、網(wǎng)絡(luò)化和多媒體化方向發(fā)展。先進(jìn)的教學(xué)手段是教學(xué)效果的有力保障，虛擬仿真實(shí)驗(yàn)需要全方位的網(wǎng)絡(luò)化管理和平臺(tái)的支持。多媒體課件與視頻說(shuō)明的文件及時(shí)更新，為仿真實(shí)驗(yàn)的順利進(jìn)行提供保證。

3）實(shí)驗(yàn)具體操作過(guò)程分解。本單元采用離子膜電解槽電解鹽水，原料氯化鈉和水，電解后產(chǎn)品為氫氧化鈉和氫氣、氯氣。其反應(yīng)為（如圖1所示）

2NaCl+2H2O→2NaOH+Cl2↑+H2↑

4）仿真與實(shí)踐緊密相連成為產(chǎn)學(xué)研用教育模式的潤(rùn)滑劑。高校達(dá)到認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)，首先要更新教育理念，核心是改變培養(yǎng)機(jī)制，目的是提高人才的工程實(shí)踐能力。教學(xué)、科研與實(shí)踐的緊密結(jié)合，需要有紐帶和媒介。時(shí)下的互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代為我們的教育教學(xué)打開了一扇龐大的門，更為校-校、校-企間的聯(lián)系提供了平臺(tái)支持。在此平臺(tái)上，虛擬仿真的應(yīng)用為學(xué)生敞開了虛擬學(xué)習(xí)的窗。借助虛擬仿真實(shí)驗(yàn)，學(xué)生可以了解到真正生產(chǎn)中看不到的閥門內(nèi)部構(gòu)造，參數(shù)的調(diào)試與生產(chǎn)聯(lián)動(dòng)原理，還有各種反應(yīng)塔、釜、罐等高危設(shè)備內(nèi)部構(gòu)造，形成透明化的教學(xué)模式。在仿真系統(tǒng)中，學(xué)生是主體、是總工程師、是操作員、質(zhì)檢經(jīng)理，所以這種優(yōu)化人才培養(yǎng)方式不只是給學(xué)生輸入知識(shí)更是積累他們的管理經(jīng)驗(yàn)。仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)是優(yōu)化高校人才培養(yǎng)模式的重要前提，為產(chǎn)學(xué)研用結(jié)合培養(yǎng)創(chuàng)新人才的模式打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

4 優(yōu)化考核結(jié)構(gòu)對(duì)策

仿真培訓(xùn)項(xiàng)目考核主要包括：

1）學(xué)生對(duì)廠區(qū)的了解程度及知識(shí)點(diǎn)認(rèn)識(shí)程度。

2）學(xué)生練習(xí)時(shí)間及練習(xí)成績(jī)的考核。

3）考核時(shí)，學(xué)生自主操作的成績(jī)情況及問(wèn)題分析。主要通過(guò)步驟練習(xí)與步驟考核，考查學(xué)生對(duì)工藝流程的掌握情況。從教與學(xué)方面，離子膜電解裝置綜合虛擬仿真實(shí)驗(yàn)主要考核內(nèi)容包括對(duì)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的學(xué)習(xí)表現(xiàn)、教師提問(wèn)的回答情況、教師站對(duì)學(xué)生工作站適時(shí)操作的監(jiān)控情況記錄、實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)效果評(píng)價(jià)。實(shí)訓(xùn)結(jié)束前，再組織一次集中上機(jī)考核，通過(guò)平臺(tái)的考試中心組和試卷，學(xué)生參加仿真考核，由計(jì)算機(jī)系統(tǒng)自動(dòng)計(jì)算成績(jī)。

5 教學(xué)應(yīng)用與效果

應(yīng)用化學(xué)等專業(yè)的學(xué)生通過(guò)該實(shí)驗(yàn)既可以了解電解的操作原理，又能深刻理解目前最先進(jìn)的主流的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的意義與硬軟件實(shí)現(xiàn)方法，以實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度、壓力、流量、液位等過(guò)程參數(shù)的控制，使學(xué)生具備一定的工業(yè)裝置操作并能完成自動(dòng)控制，為就業(yè)時(shí)迅速進(jìn)入角色打下基礎(chǔ)。