曾壽金黃衛(wèi)東

(1.福建工程學(xué)院 機(jī)械與汽車工程學(xué)院，福建 福州 350118；2.福建工程學(xué)院 先進(jìn)制造生產(chǎn)力促進(jìn)中心，福建 福州 350118)

隨著美國工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、德國工業(yè)4.0以及中國制造2025的相繼推出，傳統(tǒng)制造業(yè)正加速向智能制造方向變革[1]。在信息化、智能化的驅(qū)動(dòng)下，當(dāng)前裝備制造及自動(dòng)化相關(guān)專業(yè)的教育生存與發(fā)展環(huán)境發(fā)生根本性的變化[2]。應(yīng)用型高校必須對(duì)原有實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系進(jìn)行優(yōu)化與重構(gòu)，以響應(yīng)智能制造時(shí)代背景下新產(chǎn)業(yè)對(duì)人才能力的新需求。在傳統(tǒng)物理實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上引入虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，建構(gòu)多層次的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系，能豐富實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容、提高教學(xué)服務(wù)能力，能全新升華傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)體系，可滿足智能制造背景下新工科人才培養(yǎng)要求[3-5]。

本文以促進(jìn)大學(xué)生全面發(fā)展和適應(yīng)智能制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展需求為宗旨，構(gòu)建了以培養(yǎng)大學(xué)生工程實(shí)際能力、提升創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)精神為核心的裝備制造及自動(dòng)化虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系。通過物理實(shí)驗(yàn)和仿真實(shí)驗(yàn)相結(jié)合，建設(shè)從工程基礎(chǔ)到單元技術(shù)再到綜合訓(xùn)練、工程應(yīng)用，從簡單演示到系統(tǒng)仿真再到工程案例的實(shí)踐教學(xué)體系，形成了多元化的虛擬仿真教學(xué)資源；通過共享教學(xué)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)時(shí)間、空間、資源的三維共享。

1 虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系建設(shè)的需求分析

1.1 智能制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展的需求

智能制造背景下，制造能力、信息素養(yǎng)、復(fù)雜工程綜合解決能力成為高素質(zhì)人才的基本特征。傳統(tǒng)的工程訓(xùn)練體系受場地、設(shè)備、資金、技術(shù)能力的影響，所建的實(shí)訓(xùn)環(huán)境與真實(shí)的生產(chǎn)實(shí)踐脫節(jié)大，已不能滿足產(chǎn)業(yè)發(fā)展對(duì)人才能力的需求。需要在傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)訓(xùn)練體系的基礎(chǔ)上，引入虛擬仿真技術(shù)，重塑從簡單演示到系統(tǒng)仿真再到全周期流程的實(shí)訓(xùn)體系，融入數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、協(xié)同化、智能化等新一代信息技術(shù)，以滿足新形勢(shì)下的人才素質(zhì)與能力的培養(yǎng)要求。

1.2 機(jī)械裝備技術(shù)發(fā)展的需要

個(gè)性化定制是智能制造發(fā)展的大趨勢(shì)，產(chǎn)品對(duì)象的多樣性決定了現(xiàn)代機(jī)械裝備系統(tǒng)功能及產(chǎn)品的多樣性；信息技術(shù)與工業(yè)化的深度融合造就了現(xiàn)代機(jī)械裝備的復(fù)雜性。針對(duì)“多樣、復(fù)雜”的機(jī)械裝備發(fā)展趨勢(shì)，如果繼續(xù)沿用傳統(tǒng)實(shí)物式“結(jié)構(gòu)認(rèn)識(shí)→機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)→零件制造→系統(tǒng)分析”的教學(xué)模式，則會(huì)因教學(xué)內(nèi)容“少類型、簡單化”，而使學(xué)生能力培養(yǎng)無法適應(yīng)上述發(fā)展要求，畢業(yè)生崗位適應(yīng)能力、復(fù)雜工程系統(tǒng)的解決能力差是必然結(jié)果。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，通過數(shù)字模型直觀、生動(dòng)地展示裝備的結(jié)構(gòu)與工作過程，通過計(jì)算機(jī)輔助分析開展復(fù)雜動(dòng)態(tài)控制系統(tǒng)仿真，可以解決傳統(tǒng)實(shí)物教學(xué)的不足。

1.3 裝備制造及自動(dòng)化類專業(yè)人才培養(yǎng)的需要

應(yīng)用型高校實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系建設(shè)應(yīng)能與區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)人才能力的需求相匹配。實(shí)驗(yàn)教學(xué)是理論聯(lián)系實(shí)際的橋梁，是應(yīng)用型人才培養(yǎng)的重要抓手。福建省裝備制造業(yè)以中小民營企業(yè)居多、涉及的產(chǎn)品領(lǐng)域廣。一方面，中小企業(yè)在技術(shù)業(yè)務(wù)活動(dòng)方面，為了節(jié)約成本，業(yè)務(wù)流程往往利用信息技術(shù)進(jìn)行集約化，傳統(tǒng)的技能崗位式培養(yǎng)無法讓學(xué)生構(gòu)建業(yè)務(wù)流程理念；另一方面，傳統(tǒng)的實(shí)體實(shí)驗(yàn)教學(xué)所能涵蓋的行業(yè)、企業(yè)和產(chǎn)品數(shù)量有限，難以滿足民營中小企業(yè)要求技術(shù)人員具有承擔(dān)多個(gè)崗位工作能力和維持各類機(jī)械產(chǎn)品生產(chǎn)的綜合能力。因此，需要利用信息技術(shù)，面向福建省優(yōu)勢(shì)行業(yè)主導(dǎo)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、制造和技術(shù)管理，構(gòu)建虛實(shí)結(jié)合的企業(yè)技術(shù)業(yè)務(wù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)境，以讓學(xué)生盡可能多的熟悉和適應(yīng)區(qū)域產(chǎn)業(yè)、產(chǎn)品和企業(yè)。

1.4 教學(xué)方法改革的需要

新一代信息技術(shù)的廣泛應(yīng)用，對(duì)知識(shí)的傳播手段、學(xué)生的學(xué)習(xí)行為方式、教學(xué)內(nèi)容的承載能力與容量都產(chǎn)生了影響，必然要求對(duì)教學(xué)方法進(jìn)行改革。第一，需要變革傳統(tǒng)教學(xué)實(shí)體模型、紙質(zhì)圖紙的教學(xué)方式。如在傳統(tǒng)拆裝和測繪實(shí)踐中，通過虛實(shí)結(jié)合教學(xué)系統(tǒng)，可將對(duì)象延展到復(fù)雜機(jī)械系統(tǒng)，降低學(xué)習(xí)難度，提高學(xué)習(xí)容量。第二，改革傳統(tǒng)固定時(shí)間、固定地方的教學(xué)方式。通過虛擬教學(xué)系統(tǒng)，學(xué)生可以在課后、在宿舍完成實(shí)驗(yàn)的虛擬仿真，通過網(wǎng)絡(luò)預(yù)約方式到真實(shí)物理實(shí)驗(yàn)室加以驗(yàn)證，同傳統(tǒng)的實(shí)踐教學(xué)模式相比，提高教學(xué)資源利用率和學(xué)習(xí)效率。第三，可改革傳統(tǒng)結(jié)果評(píng)價(jià)、團(tuán)體評(píng)價(jià)的教學(xué)方式。引入虛擬平臺(tái)后，借助信息化手段全程記錄實(shí)驗(yàn)過程與實(shí)驗(yàn)結(jié)果，據(jù)此對(duì)每個(gè)學(xué)生進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，更客觀全面。

1.5 部分實(shí)踐項(xiàng)目特殊性的需要

智能制造背景下，對(duì)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目、實(shí)訓(xùn)條件的多樣性、完整性、復(fù)雜性要求更高。通過虛擬仿真技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)、安全和多樣化實(shí)訓(xùn)場景，解決物理實(shí)驗(yàn)平臺(tái)在高危險(xiǎn)性、高成本、高投入項(xiàng)目上的不足。針對(duì)危險(xiǎn)性實(shí)踐項(xiàng)目，如機(jī)床結(jié)構(gòu)認(rèn)識(shí)和拆裝綜合實(shí)驗(yàn)，通過虛擬仿真代替現(xiàn)實(shí)物理實(shí)驗(yàn)?zāi)芙鉀Q學(xué)生操作的規(guī)范性問題、提高安全性。針對(duì)實(shí)驗(yàn)場地受限項(xiàng)目，如工程機(jī)械液壓系統(tǒng)負(fù)載控制實(shí)驗(yàn)、汽車路面實(shí)驗(yàn)，真實(shí)實(shí)驗(yàn)需要到作業(yè)試驗(yàn)場或汽車試驗(yàn)場進(jìn)行，通常只有大型企業(yè)或國家定點(diǎn)檢測機(jī)構(gòu)才能建設(shè)，而借助虛擬仿真實(shí)驗(yàn)，則可避免場地、資金的限制。針對(duì)高成本實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，如五軸數(shù)控編程實(shí)驗(yàn)，借助虛擬仿真技術(shù)即可解決高價(jià)值設(shè)備的臺(tái)套數(shù)不足問題。

2 虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源體系建設(shè)

結(jié)合制造業(yè)智能化、信息化時(shí)代背景下區(qū)域經(jīng)濟(jì)建設(shè)對(duì)工程實(shí)踐能力和高信息素養(yǎng)創(chuàng)新人才的需要，按照“虛實(shí)互補(bǔ)、能實(shí)不虛”的原則，重構(gòu)實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系，開發(fā)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源。

2.1 以機(jī)械系統(tǒng)構(gòu)成原理構(gòu)建實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系

現(xiàn)代裝備制造系統(tǒng)往往由零件到組件、再復(fù)合成為復(fù)雜的機(jī)電液一體化智能系統(tǒng)，同時(shí)是由靜態(tài)機(jī)構(gòu)集成的動(dòng)態(tài)系統(tǒng)。針對(duì)機(jī)械專業(yè)實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)的實(shí)際，依據(jù)上述機(jī)械系統(tǒng)構(gòu)成原理，以及裝備制造企業(yè)技術(shù)業(yè)務(wù)流程，構(gòu)建虛實(shí)結(jié)合的三維一體實(shí)驗(yàn)體系，如圖1。

圖1 三維一體實(shí)驗(yàn)體系Fig.1 Three-dimensional integrated experimental system

面向“基礎(chǔ)技能訓(xùn)練、單元技術(shù)訓(xùn)練、專業(yè)綜合能力培養(yǎng)到復(fù)雜工程能力鍛煉”四個(gè)層次，從實(shí)驗(yàn)對(duì)象維、實(shí)驗(yàn)屬性維和實(shí)驗(yàn)類型維3個(gè)角度構(gòu)建了虛實(shí)結(jié)合、逐層遞進(jìn)的三維一體實(shí)驗(yàn)體系。實(shí)現(xiàn)零件、部件到產(chǎn)品對(duì)象，靜態(tài)到動(dòng)態(tài)，產(chǎn)品設(shè)計(jì)、生產(chǎn)制造到設(shè)備運(yùn)行全方位的實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)。在此基礎(chǔ)上，結(jié)合區(qū)域特色產(chǎn)業(yè)、工程項(xiàng)目，通過固化典型機(jī)械裝備制造企業(yè)技術(shù)活動(dòng)、解決方案、運(yùn)行模式，構(gòu)建虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)，以保證實(shí)踐項(xiàng)目教學(xué)目標(biāo)實(shí)現(xiàn)，從而保證專業(yè)辦學(xué)定位，提高畢業(yè)生的崗位適應(yīng)能力。

2.2 以企業(yè)的技術(shù)業(yè)務(wù)流程構(gòu)建虛擬仿真教學(xué)資源體系

在三維一體實(shí)驗(yàn)體系的總體框架中，進(jìn)一步從業(yè)務(wù)流程與技術(shù)流程兩個(gè)維度，建構(gòu)如圖2所示的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源體系。機(jī)械裝備制造企業(yè)的典型技術(shù)主要涉及產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、制造以及設(shè)備的運(yùn)行維護(hù)，業(yè)務(wù)流程包括需求規(guī)劃、概念設(shè)計(jì)、詳細(xì)設(shè)計(jì)、分析驗(yàn)證、生產(chǎn)制造、售后支持等。依據(jù)企業(yè)的技術(shù)業(yè)務(wù)流程對(duì)人才的能力需求，從專業(yè)基礎(chǔ)技能、專業(yè)單元技術(shù)、專業(yè)綜合能力、復(fù)雜工程能力等四個(gè)層次整合虛擬仿真教學(xué)資源，形成包括精益研發(fā)虛擬仿真平臺(tái)、數(shù)字化制造虛擬仿真平臺(tái)、機(jī)電裝備虛擬仿真平臺(tái)、復(fù)雜工程案例實(shí)訓(xùn)仿真平臺(tái)等四大核心教學(xué)平臺(tái)。

圖2 虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源體系Fig.2 Virtual simulation experimental teaching resource system

2.3 以企業(yè)崗位技術(shù)要求開發(fā)實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目

在四層次、四平臺(tái)的虛擬仿真教學(xué)資源體系的基礎(chǔ)上，根據(jù)設(shè)計(jì)工程師、制造工程師、設(shè)備管理維護(hù)工程師的專業(yè)崗位技術(shù)能力需求，從產(chǎn)品設(shè)計(jì)、生產(chǎn)制造、設(shè)備運(yùn)行維護(hù)維度出發(fā)，按專業(yè)基礎(chǔ)與技能、專業(yè)單元技術(shù)、專業(yè)綜合能力、復(fù)雜工程能力四個(gè)層次，借助虛擬仿真技術(shù)對(duì)傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源的進(jìn)行數(shù)字化、信息化、可視化提升以及對(duì)缺失項(xiàng)目的補(bǔ)充開發(fā)，形成如圖3所示的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目資源庫。

3 虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)建設(shè)

在虛擬仿真實(shí)驗(yàn)資源體系建設(shè)的基礎(chǔ)上，通過實(shí)驗(yàn)資源和組織管理的有效融合，構(gòu)建一個(gè)健康、開放、共享且可持續(xù)發(fā)展的虛擬仿真資源共享平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)時(shí)間、空間、資源三維共享。平臺(tái)由虛擬仿真核心教學(xué)系統(tǒng)和開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理系統(tǒng)組成。

3.1 虛擬仿真核心教學(xué)系統(tǒng)

在虛擬仿真實(shí)驗(yàn)資源體系建設(shè)的基礎(chǔ)上，根據(jù)課程設(shè)置、教學(xué)設(shè)置需求，開發(fā)虛擬仿真核心教學(xué)系統(tǒng)，包括精益研發(fā)虛擬仿真平臺(tái)、數(shù)字化制造虛擬仿真平臺(tái)、機(jī)電裝備虛擬仿真平臺(tái)、復(fù)雜工程案例實(shí)訓(xùn)仿真平臺(tái)，具體架構(gòu)如圖4所示。

圖3 實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目庫Fig.3 library of experiment projects

圖4 虛擬仿真核心教學(xué)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖Fig.4 Block diagram of the structure of the virtual simulation core teaching system

3.1.1 產(chǎn)品結(jié)構(gòu)認(rèn)知虛擬仿真平臺(tái)

以CAD、CAE軟件為支撐，通過虛擬仿真系統(tǒng)構(gòu)建設(shè)計(jì)、拆裝任務(wù)與場景實(shí)現(xiàn)學(xué)生產(chǎn)品精益研發(fā)能力的培養(yǎng)。為涉及產(chǎn)品拆裝與研發(fā)設(shè)計(jì)的專業(yè)課程提供仿真教學(xué)與實(shí)訓(xùn)，便于學(xué)生與教師互動(dòng)，有效的改善教學(xué)方法方式與教學(xué)手段，提升教學(xué)效果。包含的模塊有：軸系運(yùn)動(dòng)認(rèn)知與拆裝教學(xué)模塊、機(jī)械拆裝與運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模塊。

3.1.2 數(shù)字化制造虛擬仿真平臺(tái)

以CAM、RE/RP軟件、網(wǎng)絡(luò)DNC為支撐，結(jié)合工裝夾具、數(shù)控機(jī)床、工業(yè)機(jī)器人、智能制造系統(tǒng)等硬件平臺(tái)，在虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的支持下，形成虛實(shí)結(jié)合的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)開展數(shù)字化制造相關(guān)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，培養(yǎng)產(chǎn)品的生產(chǎn)制造能力。主要用于制造技術(shù)基礎(chǔ)、制造技術(shù)裝備、柔性加工、智能制造等相關(guān)實(shí)踐環(huán)節(jié)的仿真教學(xué)與實(shí)訓(xùn)。其模塊有：機(jī)床夾具設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模塊、數(shù)控加工與CAD/CAM實(shí)驗(yàn)教學(xué)模塊、機(jī)器人編程及智能制造系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)?zāi)K。

3.1.3 機(jī)電設(shè)備虛擬仿真平臺(tái)

在氣動(dòng)、液壓、電控等實(shí)驗(yàn)室基礎(chǔ)上，構(gòu)建虛實(shí)結(jié)合的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，開展機(jī)電一體化控制、運(yùn)行維護(hù)相關(guān)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，培養(yǎng)設(shè)備的運(yùn)行維護(hù)管理能力。其模塊有：氣動(dòng)元器件實(shí)驗(yàn)教學(xué)模塊、液壓元器件實(shí)驗(yàn)教學(xué)模塊、PLC虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)模塊、機(jī)電裝備故障診斷實(shí)驗(yàn)教學(xué)模塊、機(jī)電裝備機(jī)電聯(lián)調(diào)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模塊。

3.1.4 復(fù)雜工程案例實(shí)訓(xùn)仿真平臺(tái)

匯集合作企業(yè)和科研成果轉(zhuǎn)化而來的優(yōu)勢(shì)資源。結(jié)合區(qū)域特色產(chǎn)業(yè)、工程項(xiàng)目，通過轉(zhuǎn)化典型機(jī)械裝備制造技術(shù)、解決方案、前沿成果，結(jié)合數(shù)字化、信息化技術(shù)，形成了綜合性、創(chuàng)新性、系統(tǒng)性和復(fù)雜性的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源。通過工程典型案例的認(rèn)知和模擬設(shè)計(jì)、分析、優(yōu)化，以及系統(tǒng)、復(fù)雜工程案例的模擬演練，全面培養(yǎng)學(xué)生的復(fù)雜工程問題的解決能力，以保證實(shí)踐項(xiàng)目教學(xué)目標(biāo)和人才培養(yǎng)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，進(jìn)而提升畢業(yè)生的未來崗位適應(yīng)能力。

3.2 開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理系統(tǒng)

實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理系統(tǒng)以“時(shí)間、空間、資源”三維開放、共享的目標(biāo)，提供全過程的教學(xué)服務(wù)。系統(tǒng)以虛擬實(shí)驗(yàn)中心門戶網(wǎng)站對(duì)接教師、學(xué)生和管理員，底層通過開放式虛擬仿真實(shí)驗(yàn)的教學(xué)管理和共享支撐平臺(tái)連接系統(tǒng)資源，具體的組成架構(gòu)如圖5所示。通過該系統(tǒng)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)教學(xué)實(shí)施過程的網(wǎng)絡(luò)化、教學(xué)資源的信息化共享。

圖5 開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理系統(tǒng)Fig.5 Open experimental teaching management system

4 建設(shè)成效與特色

裝備制造及自動(dòng)化虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系的建構(gòu)與實(shí)施，經(jīng)過多年的不斷建設(shè)與完善，取得了顯著的建設(shè)成效，形成了特色，成為了省級(jí)虛擬仿真中心。

4.1 構(gòu)建了全過程能力培養(yǎng)的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系

結(jié)合海西經(jīng)濟(jì)區(qū)建設(shè)對(duì)工程實(shí)踐能力和高信息素養(yǎng)創(chuàng)新人才的需要和機(jī)械專業(yè)的實(shí)際情況，通過對(duì)裝備制造及自動(dòng)化虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系建設(shè)的需求分析和現(xiàn)有專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系的剖析，整合現(xiàn)有軟硬件資源，從實(shí)驗(yàn)對(duì)象維、實(shí)驗(yàn)屬性維和實(shí)驗(yàn)類型維三個(gè)角度構(gòu)建了虛實(shí)結(jié)合、逐層遞進(jìn)的“三維一體”實(shí)驗(yàn)體系，實(shí)現(xiàn)多方位、多角度、全過程的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)的參透應(yīng)用。形成在專業(yè)基礎(chǔ)課程中，借助虛擬仿真實(shí)驗(yàn)實(shí)施體驗(yàn)教學(xué)，搭建理論教學(xué)與實(shí)踐應(yīng)用的橋梁；在專業(yè)課程中，基于仿真軟件、虛擬教學(xué)資源構(gòu)建專業(yè)單元技術(shù)、專業(yè)綜合技術(shù)的學(xué)習(xí)場景，實(shí)現(xiàn)智能化、信息化技術(shù)的應(yīng)用強(qiáng)化和知識(shí)的自我建構(gòu)；在實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)中，多方位借助虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源引入復(fù)雜工程實(shí)際案例，培養(yǎng)解決實(shí)際工程問題的能力。

4.2 構(gòu)建了滿足智能制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展需求下的虛實(shí)結(jié)合實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源體系

基于企業(yè)技術(shù)業(yè)務(wù)流程對(duì)專業(yè)技術(shù)人才能力的需求，按專業(yè)基礎(chǔ)與技能、專業(yè)單元技術(shù)、專業(yè)綜合能力、復(fù)雜工程實(shí)際能力四個(gè)層次，設(shè)計(jì)體系化的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)?zāi)K。遵循虛擬源于真實(shí)、貼近真實(shí)，理論源于實(shí)踐、指導(dǎo)實(shí)踐的宗旨，注重科研成果對(duì)實(shí)驗(yàn)資源的轉(zhuǎn)化，對(duì)裝備制造要素、自動(dòng)化流程要素進(jìn)行數(shù)字化轉(zhuǎn)換，形成依托學(xué)科、專業(yè)課程、教學(xué)任務(wù)、知識(shí)要點(diǎn)的虛擬仿真教學(xué)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，形成模塊化、系統(tǒng)化的實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目庫。在此基礎(chǔ)上，搭建了包括精益研發(fā)虛擬仿真平臺(tái)、數(shù)字化制造虛擬仿真平臺(tái)、機(jī)電裝備虛擬仿真平臺(tái)、復(fù)雜工程案例實(shí)訓(xùn)仿真平臺(tái)等四大核心教學(xué)平臺(tái)。

4.3 形成時(shí)間、空間、資源三維共享的實(shí)驗(yàn)教學(xué)服務(wù)平臺(tái)

圍繞人才培養(yǎng)、服務(wù)社會(huì)的建設(shè)目標(biāo)，從實(shí)驗(yàn)教學(xué)和組織管理兩個(gè)維度建設(shè)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源服務(wù)和教學(xué)管理平臺(tái)。通過實(shí)驗(yàn)資源和組織管理的有效融合，構(gòu)建開放、共享可持續(xù)發(fā)展的虛擬仿真資源共享平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了時(shí)間、空間、資源三維共享?；谄脚_(tái)提供的全開放式的實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源，擴(kuò)大了學(xué)生的自主選擇空間。

5 結(jié)語

為滿足智能制造背景下對(duì)人才培養(yǎng)的新要求，借助虛擬仿真技術(shù)，重塑裝備制造及自動(dòng)化虛擬仿真實(shí)驗(yàn)體系，構(gòu)建了“三維一體”的虛實(shí)結(jié)合實(shí)驗(yàn)體系，形成了“四平臺(tái)、四層次”的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源。通過虛擬的信息化資源與真實(shí)的實(shí)訓(xùn)場景、設(shè)備的結(jié)合，實(shí)現(xiàn)專業(yè)教學(xué)過程與崗位工作過程在信息化環(huán)境下的完全對(duì)接，實(shí)現(xiàn)對(duì)人才全流程實(shí)踐能力的培養(yǎng)。通過“時(shí)間、空間、資源”三維共享的教學(xué)服務(wù)平臺(tái)，能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，引導(dǎo)學(xué)生自主探究，自我評(píng)價(jià)，實(shí)現(xiàn)自主學(xué)習(xí)、自主創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。