浅谈基于虚拟仿真教学的顶岗实习模式

沈毅 魏颖娜 张学丽 崔燚 魏恒勇 裴东升 刘燕 曾雄丰

摘 要 对于工科类本科院校来说，顶岗实习是一种不仅可以推动校企双方合作顺利进行，还可以使学生从中受益的创新型实习模式。但是，随着社会的不断进步与发展，现在的一些生产企业不仅重视员工的基础理论知识，更加注重员工的实践动手能力，因此，本文以无机非金属材料专业为例，重点介绍了如何建立基于虚拟仿真教学的顶岗实习模式及其优点。

关键词 虚拟仿真；顶岗实习

0 引 言

实习教学是工科类本科院校教学过程中的重要环节，是对学生进行职业教育，培养学生实践能力、强化创新意识和积累工作经验的重要途径。学生通过该教学环节，了解实际的生产过程，深化对理论知识的理解，并加强对生产工艺过程、生产设备、生产组织及其管理等方面的认识，从而扩大知识面、增加感性认识，有效提高学生的创新意识和工程应用能力。

然而，由于学生实习不能为企业直接创造经济效益，相反会给企业带来许多管理上的不便，许多企业越来越不愿意接收学生实习。目前，联系实习企业一般通过教师的个人关系，学校从实习中获得利益，这种“单赢”的方式很难持久，从而造成了“建立实习基地难，稳固实习基地更难”的局面。要想与企业建立长期稳定的实习关系，必须与企业建立深层次的合作关系，达到长期互惠互利的双赢局面。

目前，针对上述问题，河北师范大学于2006年首先提出并实施顶岗实习这种创新實习模式，该实习模式是指学生在基本上完成教学实习和学过大部分基础技术课之后，到专业对口的现场直接参与生产过程，综合运用本专业所学的知识和技能，以完成一定的生产任务，并进一步获得感性认识，掌握操作技能，学习企业管理，养成正确劳动态度的一种实践性教学形式。这种创新的实习模式不仅可以使校企双方合作顺利进行，还可以使学生从中受益。

但是，目前一些生产企业不仅重视员工的基础理论知识，更加注重员工的实践动手能力，对此，本文提出以无机非金属材料专业为例，建立基于虚拟仿真教学的顶岗实习模式，首先在虚拟仿真实验室对学生进行岗前培训，使学生熟悉和了解工厂的布局以及工作流程，然后让学生进入相应的企业单位进行顶岗实习。

1 虚拟仿真教学简介

虚拟仿真教学是利用虚拟现实、多媒体、人机交互、数据库和网络通讯等仿真模拟技术创设相应的虚拟环境或工具，并模拟真实事例进行操作、验证、设计、运行等实践的教学方法。虚拟仿真教学平台能够创造一个与实际生产近乎相同的真实环境，把本来需要建立在真实场地上的机器、设备、工具等移植到了虚拟的仿真网络平台，借助于网络平台，让学生模拟实际的生产环节，亲身操作和体验专业学习过程，不仅大大节约了学校的资金，也解决了实习过程中学生无岗可顶，工学难以结合的问题，且具有形象性、交互性、节约性与高效性等显著特点和优点。

2 基于虚拟仿真教学的顶岗实习模式

（1）改进基于虚拟仿真的教学计划

建立基于虚拟仿真教学的顶岗实习模式，首先应该改进教学计划，将理论与实践结合起来，共同促进学生的进步发展。教学计划中不仅应包含原材料理化性质、工艺流程等专业理论知识，还应当包含工厂的生产组织过程、主机设备工艺参数的控制、岗位操作方法、提高产品质量的措施、质量检验与控制方法、生产设备的维护管理等方面的生产知识。使实践教学任务和企业生产一线的实际工作相一致，从而保证学生顶岗实习过程中能够更好地适应实际生产岗位，培养学生的职业岗位能力。挑选具有代表性的、技术先进的设备及工艺技术，如陶瓷、水泥以及耐火材料等，基于工作过程的知识与技能，设计能够与完整的工作流程、操作模式和岗位具体情况相符的教学计划，从而能够与相关的顶岗实习岗位联系起来，让学生掌握完成工作任务的方法及解决相对复杂的综合问题的技巧，能够适应顶岗实习岗位。

（2）建立虚拟仿真教学平台

无机非金属材料生产工艺种类繁多，我院主要包括陶瓷、水泥及耐火材料三个方向，建立基于水泥厂、陶瓷厂和耐火厂的虚拟仿真教学平台，针对较为复杂的实习内容以及复杂的工艺流程，开展虚拟仿真教学，应用Matlab、LabVIEW仿真工作平台、FLUENT仿真软件等技术，完成生产虚拟仿真系统，可实现整体生产线的虚拟控制及虚拟生产等目标。

例如，以理想的日用陶瓷工厂为模拟对象，在虚拟仿真教学平台对相应的工艺流程进行模拟，分别建立具有高仿真度、高情景化、高沉浸感、高参与性和交互性的特点的虚拟的原料制备车间、成型车间、烧成车间和化验室等，使学生可以进行某个或多个产品虚拟仿真生产，模拟完成生产加工制造全过程。

教师在通过虚拟仿真教学平台讲授工艺类课程时，可利用多媒体教学系统，上课时边演示教学内容，边利用虚拟仿真系统生动地讲解物料在设备中发生的物理化学变化，使学生深入了解相应的设备和工艺流程，快速地步入专业知识学习的大门，为以后的顶岗实习及工作奠定坚实的基础。此外，学生可通过网络计算机登录自己的账号，再次观摩影像视频，反复学习，遇到不懂或疑惑的地方可通过在线交流和答疑的方式与专业教师进行互动。

3 基于虚拟仿真教学的顶岗实习模式的优点

虚拟仿真教学平台可以扩展传统课堂教学的内容，在信息化环境下构建新的实习模式。传统教学模式以教师讲解授课、学生在课堂上被动听课为主，教学内容也以理论知识为主，使得学生脱离实际生产，缺乏必要的生产经验。在虚拟仿真教学平台进行学习、仿真练习，然后再到工厂进行实际操作，不仅会培养学生的学习兴趣，拓展学生的想象空间，使学生充分理解书本上知识的含义，而且把抽象内容具体化，复杂问题简单化，微观内容宏观化。除此之外，利用虚拟仿真教学平台模拟实际生产过程，学生可以不受时间、空间的限制，为学生创造了更好的自学环境，还可以促进学生适应由学生到企业员工角色的转变。

虚拟仿真教学平台模拟实际生产过程，相对于真正工厂，它运行成本低、环保、安全、效率高，维护起来也比较方便。同时经过虚拟仿真教学平台的培训后，在顶岗实习过程中，虚拟仿真教学平台能够更加有助于学生理解和掌握专业知识和操作方法，并让学生的操作水平达到熟练操作的程度，使得顶岗实习的效果达到预期的目标。学生还可以通过顶岗实习与企业的联系沟通，明确企业对专业人才的需求情况及各岗位的职业技术要求，进而及时进行教学改革及人才培养方案调整。此外，企业可以缩短对新员工的培训时间，并且学生也可以给企业创造一定的价值从而使校企合作达到共赢。

目前，很多教师毕业后直接从事教学工作，缺少在工厂的实际工作经验，使得他们在与企业合作时由于缺少必要的生产经验而无法解决制约企业发展的技术问题。虚拟仿真教学系统将现代化企业以立体、动画的模式呈现，达到直观而形象的效果，为专业教师提供大量的信息，教师通过视频软件，快速、形象地获取工厂的信息，充分认识和了解工厂的生产组织过程、主机设备工艺参数的控制、岗位操作方法、提高产品质量的措施、质量检验与控制方法、生产设备的维护管理等方面的生产知识，提高了专业认识的效率和深度，深化了产、学、研一体化的教学模式，使教师能够更好地为企业服务，解决其实际生产过程中遇到的问题，进而促进产品升级和技术革新，推动社会的不断发展。

4 结 语

采用基于虚拟仿真教学的顶岗实习模式不仅可以加深学生对本专业的认识，夯实基础，还能提高学生的动手能力以及职业岗位能力，培养出既有扎实的基础理论知识，又有过硬实践能力的大学生。此外，这种顶岗实习模式还可以促进校企合作顺利达到共赢，提高顶岗实习的效果和效率。

参 考 文 献

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