基于“卓越计划”的纺织虚拟实验室创新创业教育

武世锋 何斌

[摘 要] 基于“卓越工程师教育培养计划”，以纺织虚拟实验室的建设为出发点，通过研究虚拟实验室教学与传统实验室教学的区别与联系，探讨纺织虚拟实验室教学对大学生创新创业培养的多种方式，通过理论知识的延伸和实践能力的培养，实现大学生创新创业能力的提高。

[关 键 词] 卓越计划；创新创业；虚拟实验室；实践

[中图分类号] G648 [文献标志码] A [文章编号] 2096-0603（2017）25-0022-02

作为贯彻落实《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010-2020年）》和《国家中长期人才发展规划纲要（2010-2020年）》的重大改革项目，“卓越工程师教育培养计划”（简称“卓越计划”）的实施要求培养具有工程实践能力、自主创新能力的高水平高层次的工程应用型人才。因此，基于该计划对纺织虚拟实验室的创新创业研究就要从理论联系实际以及加强学校与企业的紧密合作两方面着手，拓宽产学研途径[1]，增强学生对整个生产实际的了解、增强学生的动手操作能力、增强学生发现与解决实际问题的能力。

一、纺织虚拟实验室教学与传统实验室教学的联系

（一）传统纺织实验室教学现状

传统纺织实验室教学是依托于理论课程体系的实践性补充，是对理论知识的简单应用。传统纺织实验室教学形式过于单一化[2]，不能快速跟上企業的产品开发进展。传统纺织实验教学设备单一，不能对企业生产环节的一系列过程进行系统的训练，并且由于相关实验设备配套的局限，不能完整地反映纺织整个生产流程，尤其是近年来的智能化纺织生产技术与装备没有反映在教学中。这些都与“卓越计划”所要求的培养具有企业实践能力的工程应用型人才的目标有一定差距，单纯的传统纺织实验室教学无法有效提高学生的创新创业能力。

（二）纺织虚拟实验室教学研究

纺织虚拟实验室的建立依靠企业的生产实际做支撑，对纺纱、织布厂从原料到成品整个流程的实践性环节进行模拟，这个过程包括原料纤维的选择、纺纱工艺的控制、织造工艺的控制以及后续相关工艺的调控，也包括生产过程中对生产环境宏观性的掌握、对产销存相关概念的了解以及对各工序环节相关设备的结构与原理的认识与训练。

纺织虚拟实验室是基于纺织企业的生产实际情况所建立的，并且所选择的企业模板原型具有代表性，能够反映整个纺织行业的整体水平或者较高水平。同时在高速发展的电子、计算机行业背景下，纺织虚拟实验室能够随着纺织企业相关技术的革新而相应地有所更新。

纺织虚拟实验室的建立与开发是基于三维游戏中的第一人称视角的。不论是在车间漫游还是考核回答问题，都会有相应的NPC进行指导。实验实践学习的不同章节对应不同的关卡和地图，需要根据相关内容对关卡和地图进行设计，只有完成任务才能打开下一关卡，出现该关卡相应的地图。纺织虚拟实验室基于电脑游戏的设计手法增加了学习专业知识的趣味性。

相对于传统纺织实验室教学来说，纺织虚拟实验室的配备具有时效性，能与生产实际相接轨，游戏化的设计手法能够提高学生的学习兴趣，与企业的紧密合作能够使学生了解到最新的行业动态。在纺织虚拟实验室的基础上，学生能够自主地进行创新和研究，完成相关的科学研究任务。因此，为了培养学生的创新创业能力，纺织虚拟实验室是一个很好的平台。

（三）纺织传统实验室教学与虚拟实验室教学的结合

纺织传统实验室教学和虚拟实验室教学是相辅相成、相互补充的关系，在纺织实验教学中两者都必不可少，两者互为依托，各有所长。

如下图所示，传统纺织实验室教学在于言传身教，旨在通过教师“手把手”地教使学生学会实验技能，增强实践体验。在这个过程中，学生对整个纺织环境和实践流程的认识是片段性的，也是由学业考核计划和教师驱动进行的“被动型”学习。

虚拟实验室教学则通过虚拟环境的代入，模拟现实中的车间生产运作，使学生对整个纺织大环境进行宏观性的认识，通过纺织虚拟实验室本身的趣味性，增强学生学习的兴趣和动力，变“被动型”学习为“主动型”学习。

虚拟实验室教学之于传统实验教学是由浅入深的关系，从简单的片段认识到复杂的宏观认识；传统实验教学之于虚拟实验教学是由表及里的关系，从虚拟的宏观认识再到实际的片段认识。在整个实验教学过程中，只有传统实验教学和虚拟实验教学相结合，才能使实验教学顺利进行，通过两种实验教学方式的有机结合才能够更好地培养学生的动手实践能力，增强学生的创新创业能力。

二、纺织虚拟实验室的创新创业培养方式

（一）纺织虚拟实验室教学对实践应用能力的培养

纺织虚拟实验室所特有的虚拟与增强现实作用能够增强学生的动手实践与创新创业能力。利用VR（虚拟现实）头显设备可以使学生沉浸在虚拟现实的模拟环境中，利用配套的手柄可以对整个纺纱车间和织造车间进行漫游式的详细参观与基于上帝视角的鸟瞰概览，也可以打开相关设备查看设备的内部结构并对各部分构造进行拆解了解。

纺织虚拟实验室平台融合了纺织材料学实验、织物结构与设计实验等专业基础实验内容以及认识实习、生产实习（部分）等专业实践性环节内容。除了以上通过VR或者AR（增强现实）设备外，学生还可以通过PC和手机客户端轻松接入虚拟实验室入口，对专业基础实验以及实践性环节内容在虚拟平台上进行操作，还可以基于生产实际问题修改相关工序的生产工艺，并且要通过相应的考评系统进行考评，考评的成绩作为学生学业考核以及学分绩点获得的依据。

（二）纺织虚拟实验室教学对课堂理论教学的延伸

纺织虚拟实验室教学是在完成某一门课程或几门课程教学之后，以社会生产、生活实践为依托对学生所学的理论、原理、知识、技能等进行的综合性教育和训练[3]。纺织虚拟实验室从多个方位对课堂理论教学进行了重要的补充，这其中包括理论知识的吸收、动手实践技能的掌握、相关知识的扩展以及阶段性理论学习之后对知识的创新与应用。

在理论课上课之前，通过纺织虚拟实验室，学生可以对所学知识进行预习，游戏性的教学方式增强了学生学习的主动性；在课堂上，学生可以通过基于纺织虚拟实验室平台的手机客户端对所学内容进行提问，实现教师和学生的实时互动；在课后，学生可以在纺织虚拟实验室平台对所学的理论知识进行训练和应用；在阶段性理论学习之后，学生还可以通过纺织虚拟实验室平台完成简单的创新任务，从而使理论知识转化为创新创业的能力。

三、结语

基于生产实际的纺织虚拟实验室教学应该与传统实验室教学紧密联系，提高实验教学质量。纺织虚拟实验室平台与企业生产实际联系紧密，可以实现对学生动手实践能力的训练与提高，同时也是对理论课堂的拓展与延伸，学生通过充分利用纺织虚拟实验室教学资源可以得到创新创业能力的提高，达到“卓越计划”的培养目标。

参考文献：

[1]汪建华，周衡书.纺织工程专业实践教学改革与创新探讨[J].纺织教育，2011，26（2）：146-148.

[2]刘建中，成玲，马崇启，等.纺织工程专业实验教学改革的探索与实践[J].教育教学论坛，2012，27（4）：358-360.

[3]刘井飞.加强实践能力培养，提高学生创新能力[J].科教文汇，2009（1）：76-77.