李麗波　張桂玲　 孫曉君　 李佳　張艷　王珩

摘 要 專業(yè)教育認證為高校新工科建設(shè)與改革提出了標準和要求，以學生為中心，產(chǎn)出為導向，培養(yǎng)學生的工程實踐能力是當前的任務。高度虛擬仿真的應用作為高校優(yōu)化人才培養(yǎng)結(jié)構(gòu)的有效應對措施，為產(chǎn)學研用的培養(yǎng)過程提供了承前啟后的紐帶。實驗教學以仿真教學方法為感知方式，以大數(shù)據(jù)和互聯(lián)網(wǎng)+為手段，以學生為中心，完全實現(xiàn)學生自主實驗操作仿真模塊和計算實驗結(jié)果，統(tǒng)計實驗數(shù)據(jù)，充分發(fā)揮教師和學生的主觀能動性，教授知識，培養(yǎng)學生的各種能力，為學生就業(yè)提供指導。

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

中圖分類號： TP311.5-4;G642 文獻標識碼： A

1 高校優(yōu)化產(chǎn)學研用人才培養(yǎng)模式對策

工程認證是一個由美國、英國、新西蘭等6個國家的民間團體發(fā)起和簽署的用于實現(xiàn)協(xié)議國間本科工程學歷資格互認的協(xié)議，其核心宗旨是“以學生為中心，產(chǎn)出導向”的人才培養(yǎng)體系，并強調(diào)教育過程的持續(xù)改進的理念，重點強調(diào)學生的實踐動手能力和解決復雜工程問題的能力[1-4]。但是由于工科實踐的前沿性和工程型，如沒有充分的準備和模擬，學生在企業(yè)實習存在這一定安全隱患。所以實驗仿真教學在互聯(lián)網(wǎng)+的背景下應運而生。本文以《離子膜電解裝置綜合虛擬仿真實驗》為例，研究了應用虛擬仿真實驗教學與平臺交互如何優(yōu)化高校產(chǎn)學研用人才培養(yǎng)模式。

2 實驗教學方法

實驗教學以仿真教學方法為感知方式，以大數(shù)據(jù)和互聯(lián)網(wǎng)+為手段，以學生為中心，完全實現(xiàn)學生自主實驗操作仿真模塊和計算實驗結(jié)果，統(tǒng)計實驗數(shù)據(jù)。

仿真實驗教學從有利于調(diào)動學生實驗的積極性、主動性，有助于學生自主學習、合作學習和研究性學習，有利于學生實踐能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)的角度出發(fā)，采用包括計算機多媒體解決方案的多樣性實驗教學方法，這對于學生今后在工作中創(chuàng)造性地運用所學知識，培養(yǎng)創(chuàng)新型人才是非常重要的。具體教學實驗方法如下：

1）將網(wǎng)絡多媒體技術(shù)、計算機虛擬現(xiàn)實技術(shù)，營造高度仿真的實驗環(huán)境。

2）按實踐環(huán)節(jié)內(nèi)在聯(lián)系設(shè)計綜合實驗項目，提高對基本技術(shù)和方法綜合運用。將用料種類和參數(shù)提前做好設(shè)計和規(guī)劃，符合生產(chǎn)需要和實際情況，提高學生的設(shè)計能力。

3）建立符合學生認知規(guī)律的教學程序，由淺入深，由簡單到復雜，有初步感性認識如認識實習，到獨立設(shè)計如科研訓練，再到綜合技能訓練如綜合實驗，再到獨立科研能力培養(yǎng)如畢業(yè)設(shè)計;每項實驗結(jié)束后進行總結(jié)討論。

4）模擬生產(chǎn)環(huán)境，營造高度仿真的電解生產(chǎn)，把實際工作中的電解融入仿真到實驗教學中。

5）創(chuàng)設(shè)基于問題的實驗教學方法、基于案例的實驗教學方法以及基于真實情境、綜合實戰(zhàn)的實驗教學方法等。

6）有特色地有針對性的個體指導與統(tǒng)一授課相結(jié)合。針對仿真的特有便利條件，教師在線下整體教學，在線上隨時可以一對一地對學生進行指導，將學生的問題串聯(lián)起來，做出完整的課堂反饋，形成良性循環(huán)。

3 實驗實施過程

在高度仿真的實驗環(huán)境中，實驗恰當?shù)貞枚嗝襟w及計算機網(wǎng)絡視頻技術(shù)等，如模擬演示、電子教案、多媒體網(wǎng)絡課件、視頻錄像、微機數(shù)據(jù)處理等多種現(xiàn)代化的教學手段開展實驗教學。教師改造傳統(tǒng)的實驗教學內(nèi)容和實驗技術(shù)方法，提高教學效率和教學水平。

1）機房設(shè)有多媒體教學設(shè)備并對學生免費開放，學生能夠隨時處理數(shù)據(jù)、討論實驗仿真現(xiàn)象并及時分析結(jié)果，同時為了明確機理還可立即查閱文獻、進而改進設(shè)計方案、撰寫實驗報告或提交報告及利用網(wǎng)絡資源等。多渠道建設(shè)多媒體教學資源庫，網(wǎng)站提供網(wǎng)上豐富的教學資源。

2）編制和引進多媒體課件用于實驗教學，教學手段向現(xiàn)代化、網(wǎng)絡化和多媒體化方向發(fā)展。先進的教學手段是教學效果的有力保障，虛擬仿真實驗需要全方位的網(wǎng)絡化管理和平臺的支持。多媒體課件與視頻說明的文件及時更新，為仿真實驗的順利進行提供保證。

3）實驗具體操作過程分解。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。其反應為（如圖1所示）

2NaCl+2H2O→2NaOH+Cl2↑+H2↑

4）仿真與實踐緊密相連成為產(chǎn)學研用教育模式的潤滑劑。高校達到認證標準，首先要更新教育理念，核心是改變培養(yǎng)機制，目的是提高人才的工程實踐能力。教學、科研與實踐的緊密結(jié)合，需要有紐帶和媒介。時下的互聯(lián)網(wǎng)時代為我們的教育教學打開了一扇龐大的門，更為校-校、校-企間的聯(lián)系提供了平臺支持。在此平臺上，虛擬仿真的應用為學生敞開了虛擬學習的窗。借助虛擬仿真實驗，學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)動原理，還有各種反應塔、釜、罐等高危設(shè)備內(nèi)部構(gòu)造，形成透明化的教學模式。在仿真系統(tǒng)中，學生是主體、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)方式不只是給學生輸入知識更是積累他們的管理經(jīng)驗。仿真實驗教學是優(yōu)化高校人才培養(yǎng)模式的重要前提，為產(chǎn)學研用結(jié)合培養(yǎng)創(chuàng)新人才的模式打下堅實基礎(chǔ)。

4 優(yōu)化考核結(jié)構(gòu)對策

仿真培訓項目考核主要包括：

1）學生對廠區(qū)的了解程度及知識點認識程度。

2）學生練習時間及練習成績的考核。

3）考核時，學生自主操作的成績情況及問題分析。主要通過步驟練習與步驟考核，考查學生對工藝流程的掌握情況。從教與學方面，離子膜電解裝置綜合虛擬仿真實驗主要考核內(nèi)容包括對學生在實驗過程中的學習表現(xiàn)、教師提問的回答情況、教師站對學生工作站適時操作的監(jiān)控情況記錄、實驗系統(tǒng)的實驗效果評價。實訓結(jié)束前，再組織一次集中上機考核，通過平臺的考試中心組和試卷，學生參加仿真考核，由計算機系統(tǒng)自動計算成績。

5 教學應用與效果

應用化學等專業(yè)的學生通過該實驗既可以了解電解的操作原理，又能深刻理解目前最先進的主流的控制系統(tǒng)設(shè)計的意義與硬軟件實現(xiàn)方法，以實現(xiàn)對溫度、壓力、流量、液位等過程參數(shù)的控制，使學生具備一定的工業(yè)裝置操作并能完成自動控制，為就業(yè)時迅速進入角色打下基礎(chǔ)。