王曉川 蔣勁 曾洪濤

摘? 要：針對疫情期間能源動力工程專業(yè)實習實踐教學面臨的困難，武漢大學能源動力系專業(yè)實習小組教師經(jīng)過深入全面調(diào)研基于現(xiàn)有的網(wǎng)絡教學與虛擬現(xiàn)實技術提出行之有效的解決方案。實習選取臨近城市的小型電站，采用了線上教師與電站工程師共同授課講解，虛擬現(xiàn)實技術輔助教學，線下帶領學生進行認知實習的方案，克服了包括實習企業(yè)、學生住宿、教學方式等困難問題，獲得較好的實習效果。成果經(jīng)驗對工科實習實踐教學具有借鑒意義。

關鍵詞：新工科;能源動力工程;實習實踐;虛擬現(xiàn)實技術;教學效果

中圖分類號：G642 文獻標志碼：A? ? ? ? ?文章編號：2096-000X（2021）05-0034-04

Abstract： In view of the difficulties faced by the practice teaching of energy and power engineering specialty during the epidemic period， the professional practice group teachers of the Department of Energy and Power of Wuhan University， through in-depth and comprehensive investigation， put forward effective practice programs based on the existing network teaching and virtual reality technology. The small hydropower station proximity to the city was selected for the internship， and teachers and power plant engineers were used to give joint lectures online， virtual reality technology was used to assist instruction， and leading students to conduct cognitive internship programs offline. Problems including internship enterprises， student accommodation， teaching methods， etc. have been solved to varying degrees. The research results have reference significance for practical teaching of engineering practice.

Keywords： new engineering; energy and power engineering; practice; virtual reality technology; teaching effect

一、概述

2020年是注定不平凡的一年，年初一場突如其來的新型疫情打亂了國人的生產(chǎn)生活節(jié)奏！在武漢疫情最為嚴重的時期，全國大中小學的假期即將結(jié)束，醫(yī)學專家預言，短期內(nèi)疫情無法完全消除，大中小學開學困難重重，中國的教育行業(yè)面臨前所未有的挑戰(zhàn)。如何在保障師生人身安全的前提下進行學業(yè)傳授，并且保證教學質(zhì)量，是教育工作者面臨的新情況。此前，教育部發(fā)布的“全國各地的學校2020年春季學期延期開學，學生在家不外出、不聚會、不舉辦和參加集中性活動”[1]的通知和“停課不停教，停課不停學”的教學目標，特別是作為疫情中心的武漢，教育系統(tǒng)面臨前所未有的壓力，各個高校都在積極響應國家號召探索新的教學模式;基于全國90%以上的網(wǎng)絡覆蓋率，人均1.14部手機的通信設備擁有量以及相對平價的網(wǎng)絡通信費用，使得多樣化教學形式成為可能[2]，在疫情得到有效遏制后，全國各地大中小學紛紛嘗試以網(wǎng)絡教學為主要形式的線上教學，取得了較好的效果。

二、新工科的實習實踐

實踐實習是新工科專業(yè)人才培養(yǎng)非常重要的環(huán)節(jié)，是高層次人才培養(yǎng)目標實現(xiàn)的重要途徑。實踐性教學包括校內(nèi)的實訓，校外的專業(yè)認識實習和生產(chǎn)綜合實習[3]。隨著高等教育改革的不斷深化，越來越多的院校開始重視實踐性教學，越來越多的教育工作者開始研究實習實踐創(chuàng)新方法，探索實習實踐教學新模式。雖然不同的工科專業(yè)實習實踐的所追求的效果有所差異，但歸根到底是為了鞏固和拓展所學專業(yè)基礎理論知識，增強專業(yè)實踐能力，培養(yǎng)學生運用所學理論知識分析生產(chǎn)實際問題的能力，為未來的學以致用打下基礎。本文以武漢大學動力與機械學院能源動力工程專業(yè)為例，在疫情窘境面前迎難而上，充分調(diào)研分析所面臨的實際困難，積極發(fā)揮團體主觀能動性挖掘校友資源，實行校企聯(lián)合上下一心探索出行之有效的實習實踐方法，為疫情下的工科實習實踐教學提供借鑒參考。

能源是人類生存發(fā)展的重要物質(zhì)基礎和從事各種經(jīng)濟活動的原動力，是國家經(jīng)濟和社會可持續(xù)發(fā)展的重要戰(zhàn)略資源，是現(xiàn)代社會繁榮和發(fā)展的三大支柱之一。圖1為我國能源工業(yè)投資分布變化折線圖。能源動力是我國和世界各國優(yōu)先支持和發(fā)展的熱門學科和行業(yè)。武漢大學能源動力工程專業(yè)主要培養(yǎng)能源的高效轉(zhuǎn)化與利用、能源動力設備運行優(yōu)化與自動控制的高級高端人才，主要包括大型先進發(fā)電動力設備和流體機械的安全性、經(jīng)濟性、靈活性、清潔性，以及運行的自動化、智能化、遠程化技術;培養(yǎng)具有扎實的能源、動力、自動控制等方面的基礎理論，熟練掌握計算機應用技術、較高的外語水平及一定的管理能力和科研能力的復合型高級專門人才。武漢大學能源動力工程專業(yè)遵循“厚基礎、寬口徑、復合型、高素質(zhì)”的人才培養(yǎng)模式，培養(yǎng)具備從事各類能源、動力領域的設備研發(fā)、優(yōu)化設計、先進制造、智能控制、運行監(jiān)督、應用管理等方面工作的高級專門人才。

為了完成上述培養(yǎng)目標，全面提升學生專業(yè)綜合能力，一年一度的專業(yè)認識實習，生產(chǎn)實習，畢業(yè)實習變得尤為重要，傳統(tǒng)的實習教學主要在校內(nèi)實訓中心和現(xiàn)場進行，主要是以現(xiàn)場教學為主，學生吃住都在公司或企業(yè)，在帶隊老師現(xiàn)場講解與示范下，讓學生通過視覺感觀和動手體驗加深對所學專業(yè)的認知理解，全面提升學生的綜合專業(yè)素質(zhì)。

三、疫情下實習面臨的困難

2020年1月23日，鑒于對新冠病毒疫情防控需要，武漢宣布暫時關閉全市離漢通道，隨即全國實施“圍堵策略”及相關干預措施?！皣虏呗浴庇墒澜缧l(wèi)生組織在2005 年提出，用于新發(fā)傳染病疫情早期防控，在限定的地理范圍內(nèi)，通過區(qū)域封鎖、停學及停工等干預方式，迅速阻斷傳染病傳播[4]。2020年2月，國家衛(wèi)健委將新冠肺炎納入《中華人民共和國傳染病防治法》規(guī)定的乙類傳染病，并采取甲類傳染病的預防、控制措施。地處疫情中心的武漢，更是嚴格執(zhí)行隔離措施、落實防疫政策，不得輕易組織大規(guī)模聚集性教學活動，故而給既定的工程實習實踐教學帶來了諸多困難與挑戰(zhàn)。面臨的主要困難如下：

（一）實習企業(yè)難覓

在應對此次重大突發(fā)公共衛(wèi)生事件中，武漢市政府為實現(xiàn)感染患者應收盡收的目標，對市內(nèi)部分醫(yī)院進行了緊急改造，并臨時啟用了方艙醫(yī)院，新建火神山、雷神山兩所專用于隔離重癥患者的臨時醫(yī)院。同時國家從全國各地派出數(shù)十支專業(yè)的醫(yī)療隊前往支援，進駐武漢各大定點醫(yī)院、臨時改造醫(yī)院及方艙醫(yī)院進行幫助治療[5]。

如此大規(guī)模的抗疫部署，可見武漢所面臨的是何等嚴峻考驗?？v使現(xiàn)階段情況有所好轉(zhuǎn)，人們依舊不敢輕易放下戒心，更何況海外疫情依舊肆虐，無時無刻不警醒著我們不可掉以輕心。在這樣的大環(huán)境下，在確保人員安全的情況下復工復產(chǎn)保證城市基本生活的正常運轉(zhuǎn)是政府的重中之重。以火電站為例，多數(shù)地處城市周邊，屬于重點保護企業(yè)，為城市供電，其生產(chǎn)任務之繁重，管理管控嚴格，值此疫情未完全掌控之際，企業(yè)的防疫抗疫壓力巨大，原有的教學實習單位因生產(chǎn)壓力不肯輕易與學校合作，配合進行實習教學。

（二）實習住宿困難

鑒于疫情特點，短期內(nèi)全國仍需做好“外防輸入，內(nèi)防反彈”防疫部署工作。自從病毒在武漢爆發(fā)過后，各地老百姓的心已提到嗓子眼，甚至開始恐慌，致使他們的行為由自我保護發(fā)展為過度作為[6]，開始標簽化、妖魔化湖北人民、武漢人民這一群體。特別是在現(xiàn)代社會，信息化和人口流動的加速，使得區(qū)域性和集群性的社會歧視加重[7]。全國都在懼怕湖北人民，而湖北人民又歧視武漢人民，這種焦慮恐慌的情緒給日常生產(chǎn)生活帶來諸多的不便。地處疫情中心的武漢大學師生，在短期之內(nèi)讓接待企業(yè)完全放下戒備之心仍有困難，想要找尋一個企業(yè)進行實習教學也是頗具困難，即使企業(yè)答應可以參觀實習，但是群體住宿仍是一個不好解決的難題，任何一家賓館酒店在接待團體武漢人方面均有壓力。

（三）帶隊教師責任重

相比于火電站而言，水力發(fā)電站和核電站地處偏僻，遠離城市，防疫壓力較小現(xiàn)場實習具備可能性，考慮到現(xiàn)場實習的優(yōu)越性，但凡在保證安全前提下有機會，教師們都會克服困難完成?，F(xiàn)實問題是如果行程往返行程時間長，勢必會增加些許不安全因素，給帶隊老師與學生在心里上增加負擔。帶隊教師在校外實習過程中扮演著很重要的角色，不僅要全程布置隊伍行程的教育教學計劃，整個隊伍的衣食住行事無巨細都要處于掌控當中，由于實習學生好奇心強，人員較多，做到對學生的行為完全掌控實屬不易。在沒有疫情時候，校外實習帶隊老師都承受很大的安全壓力，全國各高校因校外實習發(fā)生的意外每年都有，這無形當中給帶隊教師帶來了巨大的壓力！

（四）教學模式有待調(diào)整

實習教學不同于普通的課堂教學，課程交互性很強，教學受現(xiàn)場環(huán)境影響很大;然而實習現(xiàn)場教學環(huán)境沒有課堂安靜舒適，老師和工程師在面臨大量學生的時候，精力有限而不能完全顧及到每一位學生。室外的教學環(huán)境、學生學習能力和態(tài)度意識，都是實習教學需注意和解決的難題。為了保證實習實踐教學的高效性，實習教師的教學方法和教學管理需結(jié)合實際因地制宜的做出調(diào)整。一般來講實習的前期準備工作很重要，老師們本著為學生負責的態(tài)度，需要提前考察企業(yè)實力水平、基地管理情況、往屆學生反饋信息，一切以學生的利益為重。校企需要加強溝通，方可利用好優(yōu)質(zhì)的教育資源，提高學生項目實踐和動手能力[8]。

四、實習實踐組織形式及注意問題

基于武漢大學能源動力工程的專業(yè)既定培養(yǎng)目標，目前該專業(yè)主要分為兩個小的專業(yè)方向，專業(yè)方向A主要面向火電站廠，專業(yè)方向B主要面向水電站，前面已經(jīng)講過火電廠和水電站在地理布局上有很大的差異性，受疫情管控影響，這兩個專業(yè)方向的實習教學面臨的困難也有所不同。一般在臨近城市周圍都有大型火電企業(yè)，按照課程以往的慣例去火電廠實習基本都是就近實習，校企之間合作也比較融洽。然而在疫情期間火電廠是保障城市的基本生活的重要動力源，不容有閃失，也是疫情的重點管控單位，疫情當前想要成批次進入廠區(qū)進行參觀實習實踐已不具備條件，為此A方向的現(xiàn)場專業(yè)實習不得不放棄，不過實習老師并沒有完全放棄A方向的實習計劃，經(jīng)過充分調(diào)研分析研究出了行之有效的實習方案。

A方向具體實習方案：

1. 線上網(wǎng)絡直播

經(jīng)過一段時間的網(wǎng)絡教學探索，大學線上教學已較為成熟。線上教育是指將線下的教學內(nèi)容及教學過程數(shù)字化，并以系統(tǒng)程序為載體進行基于課程內(nèi)容的網(wǎng)絡教與學過程。線上授課克服了學生聚集的問題，為師生們提供了便利的學習條件，與傳統(tǒng)課堂講解方式相比，在地域和時間上具有無可比擬的便捷性，同時一定程度上也有較為良好的師生互動與交流。在學生們實地實習之前，授課老師將聯(lián)系實習單位提前進入實習場地進行直播授課、并進行錄播共享，把知識系統(tǒng)地進行梳理，方便學生們復習查閱，直播的目標是在老師的帶領下讓同學對實習現(xiàn)場建立感性認識同時對學生進行安全實習培訓，如果有機會到現(xiàn)場可減少現(xiàn)場的逗留時間，提高認識實習的效率。

2. 線上VR實習

虛擬現(xiàn)實技術（簡稱VR）是將人工智能、計算機圖形技術、跟蹤技術、顯示技術等前沿技術集成在一起的綜合模擬系統(tǒng)。最典型最常見的VR技術應用便是百度三維全景地圖。由于其良好的交互性VR技術在教育領域應用廣泛，2016年，教育部學校規(guī)劃建設發(fā)展中心與網(wǎng)龍華漁簽訂戰(zhàn)略協(xié)議，開始嘗試建立VR世界實驗室項目，綜合利用VR技術探索未來人才培養(yǎng)教學新模式，促進“VR+教育”“VR+行業(yè)”的深度融合[9]。受企業(yè)生產(chǎn)秩序、現(xiàn)場條件以及實習經(jīng)費的限制，參觀或跟班運行的實習教育很難有顯著的實踐教學效果。VR實驗平臺具備龐大的數(shù)據(jù)庫、靈活的調(diào)節(jié)系統(tǒng)，因此利用VR實驗平臺，不僅可以完整展現(xiàn)實際生產(chǎn)情況，還能實現(xiàn)異地教學，保障人身安全，對于人才培養(yǎng)意義重大。疫情當前在無法進行現(xiàn)場實習的情況下，經(jīng)過院系不斷努力已成功聯(lián)系到某熱電廠VR系統(tǒng)開發(fā)團隊，并邀請授課教師及學生進行了網(wǎng)絡認識實習的體驗，收到較好的效果。唯一的缺點是目前火電廠的VR系統(tǒng)開發(fā)數(shù)量較少，租賃使用費還比較高，但我們相信隨著該系統(tǒng)在工科院校的推廣普及使用成本會越來越低。

B方向具體實習方案：

隨著水電技術不斷進步，為了節(jié)能用電獲得高品質(zhì)的電力供應，在大城市的周圍建立起了不少抽水蓄能電站，這也為高校水電專業(yè)學生實習提供了不少便利。抽水蓄能電站相對火力發(fā)電廠而言生產(chǎn)壓力較小，人員密集度低，在疫情期間實行限流現(xiàn)場實習方案具有可行性。因此B方向雖然也存在許多現(xiàn)實困難，但現(xiàn)場實習仍具備可行性。實習老師討論實習方案時果斷放棄原有的三峽水電站的參觀實習專向武漢附近的小型抽水蓄能電站，實習方案主要采用了線上網(wǎng)絡直播+線下現(xiàn)場參觀的模式。圖2為B方向?qū)嵙暦桨附Y(jié)構(gòu)圖。

這種模式在疫情期間有效的解決了人員大規(guī)模聚集帶來的安區(qū)全問題同時提高了實習教學的效果，為了保障現(xiàn)場實習順利進行在制定實習計劃時仍需注意以下問題。

1. 實習地點選擇

現(xiàn)階段學校仍需嚴格遵守防疫要求，做好防護措施。疫情當前，為減輕企業(yè)工廠的防疫壓力，選取了地址稍微偏遠的小型水電站，可以最大可能的促成現(xiàn)場實習，在一定程度上既方便了學生們認識實習，又能減少人員聚集，保障了人員安全需求。前面講到大規(guī)模的駐外實習賓館和帶隊老師面臨巨大壓力，所以在實習點選擇方面盡量安排可當日往返的地點，不宜過遠，從距離上判斷距離控制在300公里以內(nèi)。

2. 實習組織程序

為防止學生在外住宿產(chǎn)生安全問題，實習盡量雇傭?qū)＼嚩c接送，做到當日往返。同時適當控制教學時間，以留有充足時間供往返行程。在制定教學計劃時前期的教學以視頻直播錄播課為主，老師與電站工程師一起，進行現(xiàn)場設備的視頻參觀與講解，介紹電站情況和注意事項。這個階段主要以網(wǎng)絡授課為主，作用是在保障學生安全同時提前對現(xiàn)場實習內(nèi)容進行熟悉，如此學生們便能發(fā)現(xiàn)自己的不足與問題進行現(xiàn)場重點學習。之后便是進行實地認識實習階段，有目的性的實習能事半功倍，做到節(jié)省教學時間，使實習行程安排從容有序。

3. 教學模式選擇

實踐性教學仍然是不可缺失的環(huán)節(jié)，是一個理論聯(lián)系實際的重要環(huán)節(jié)。在時間緊、任務重的條件下，加強學生們的技能訓練尤為可貴?？紤]到學生對知識的接收方式與能力、學習的態(tài)度和意識、實習時間的掌控和師生人身安全等問題，擬對學生們采用理論與實踐、線上線下并軌教育的方式，在此基礎上，讓學生們總結(jié)歸納所學所感，找出不足，深化實習，使實習富有成效。

五、總結(jié)與思考

疫情當前在一定程度上給正常的生產(chǎn)教學帶來困難，同時也給了我們創(chuàng)造了改革的機遇，認識了許多新的東西，獲得了巨大進步。如VR系統(tǒng)這種虛擬仿真技術讓我們體驗了一下足不出戶就可以進行認識實習的方式，加快的傳統(tǒng)行業(yè)教學信息數(shù)字化的步伐，直接顛覆了一些老教授對傳統(tǒng)校外實習的模式，大大提高了教師信息化教學能力，增強了實習教學效果，實現(xiàn)了異地教學本地化，又能最大限度的保障師生人身安全，讓高教信息化改革之路越走越寬。

另外有一點體會讓作者頗有感觸，在以往的實習實踐中學生很難有機會跟行業(yè)領導層進行交流。雖然疫情給我們的正常交流帶來了困難，但并沒有阻斷，只不過是促使大家換了一種新的交流方式，在經(jīng)過大半年的抗疫，大家都已經(jīng)習慣了線上的教育教學以及網(wǎng)絡會議，特別是當平時日理萬機的專家領導適用這種模式后對學生是一種福音，這種方式的轉(zhuǎn)變增加了學生與專家學者學習交流的機會，大大降低了學校的邀請專家的難度與成本。在以往的實習實踐中能邀請一兩個一線專家給學生講座實屬不易，而這次水電站線上實習講座足足邀請到了7個專家，全部來自生產(chǎn)一線，講解內(nèi)容深入淺出既有廣度又有深度，備受學生歡迎，師生受益匪淺，這是在實習之初沒有預想到的，也是一種新情況，值得我們借鑒思考。當疫情過去，線上的專家講座將會是一種新的教育教學模式，我們將會繼續(xù)發(fā)揚，讓學生與高端專家的距離不在那么遙遠。

疫情總會過去，人們的生產(chǎn)生活也會漸漸回歸正軌，值此期間我們生活方式的改變或?qū)⒊掷m(xù)下去，教育模式也將呈現(xiàn)多樣化。線上教育的發(fā)展依然散發(fā)著蓬勃的生機，“VR+教育”或許能更進一步，在線教育迎來的是嶄新的時代，正如我們中國飛速發(fā)展一般，未來會更好。

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