疫情下新工科实习实践教学面临的挑战与探索

王晓川 蒋劲 曾洪涛

摘  要：针对疫情期间能源动力工程专业实习实践教学面临的困难，武汉大学能源动力系专业实习小组教师经过深入全面调研基于现有的网络教学与虚拟现实技术提出行之有效的解决方案。实习选取临近城市的小型电站，采用了线上教师与电站工程师共同授课讲解，虚拟现实技术辅助教学，线下带领学生进行认知实习的方案，克服了包括实习企业、学生住宿、教学方式等困难问题，获得较好的实习效果。成果经验对工科实习实践教学具有借鉴意义。

关键词：新工科;能源动力工程;实习实践;虚拟现实技术;教学效果

中图分类号：G642 文献标志码：A         文章编号：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，年初一場突如其来的新型疫情打乱了国人的生产生活节奏！在武汉疫情最为严重的时期，全国大中小学的假期即将结束，医学专家预言，短期内疫情无法完全消除，大中小学开学困难重重，中国的教育行业面临前所未有的挑战。如何在保障师生人身安全的前提下进行学业传授，并且保证教学质量，是教育工作者面临的新情况。此前，教育部发布的“全国各地的学校2020年春季学期延期开学，学生在家不外出、不聚会、不举办和参加集中性活动”[1]的通知和“停课不停教，停课不停学”的教学目标，特别是作为疫情中心的武汉，教育系统面临前所未有的压力，各个高校都在积极响应国家号召探索新的教学模式;基于全国90%以上的网络覆盖率，人均1.14部手机的通信设备拥有量以及相对平价的网络通信费用，使得多样化教学形式成为可能[2]，在疫情得到有效遏制后，全国各地大中小学纷纷尝试以网络教学为主要形式的线上教学，取得了较好的效果。

二、新工科的实习实践

实践实习是新工科专业人才培养非常重要的环节，是高层次人才培养目标实现的重要途径。实践性教学包括校内的实训，校外的专业认识实习和生产综合实习[3]。随着高等教育改革的不断深化，越来越多的院校开始重视实践性教学，越来越多的教育工作者开始研究实习实践创新方法，探索实习实践教学新模式。虽然不同的工科专业实习实践的所追求的效果有所差异，但归根到底是为了巩固和拓展所学专业基础理论知识，增强专业实践能力，培养学生运用所学理论知识分析生产实际问题的能力，为未来的学以致用打下基础。本文以武汉大学动力与机械学院能源动力工程专业为例，在疫情窘境面前迎难而上，充分调研分析所面临的实际困难，积极发挥团体主观能动性挖掘校友资源，实行校企联合上下一心探索出行之有效的实习实践方法，为疫情下的工科实习实践教学提供借鉴参考。

能源是人类生存发展的重要物质基础和从事各种经济活动的原动力，是国家经济和社会可持续发展的重要战略资源，是现代社会繁荣和发展的三大支柱之一。图1为我国能源工业投资分布变化折线图。能源动力是我国和世界各国优先支持和发展的热门学科和行业。武汉大学能源动力工程专业主要培养能源的高效转化与利用、能源动力设备运行优化与自动控制的高级高端人才，主要包括大型先进发电动力设备和流体机械的安全性、经济性、灵活性、清洁性，以及运行的自动化、智能化、远程化技术;培养具有扎实的能源、动力、自动控制等方面的基础理论，熟练掌握计算机应用技术、较高的外语水平及一定的管理能力和科研能力的复合型高级专门人才。武汉大学能源动力工程专业遵循“厚基础、宽口径、复合型、高素质”的人才培养模式，培养具备从事各类能源、动力领域的设备研发、优化设计、先进制造、智能控制、运行监督、应用管理等方面工作的高级专门人才。

为了完成上述培养目标，全面提升学生专业综合能力，一年一度的专业认识实习，生产实习，毕业实习变得尤为重要，传统的实习教学主要在校内实训中心和现场进行，主要是以现场教学为主，学生吃住都在公司或企业，在带队老师现场讲解与示范下，让学生通过视觉感观和动手体验加深对所学专业的认知理解，全面提升学生的综合专业素质。

三、疫情下实习面临的困难

2020年1月23日，鉴于对新冠病毒疫情防控需要，武汉宣布暂时关闭全市离汉通道，随即全国实施“围堵策略”及相关干预措施。“围堵策略”由世界卫生组织在2005 年提出，用于新发传染病疫情早期防控，在限定的地理范围内，通过区域封锁、停学及停工等干预方式，迅速阻断传染病传播[4]。2020年2月，国家卫健委将新冠肺炎纳入《中华人民共和国传染病防治法》规定的乙类传染病，并采取甲类传染病的预防、控制措施。地处疫情中心的武汉，更是严格执行隔离措施、落实防疫政策，不得轻易组织大规模聚集性教学活动，故而给既定的工程实习实践教学带来了诸多困难与挑战。面临的主要困难如下：

（一）实习企业难觅

在应对此次重大突发公共卫生事件中，武汉市政府为实现感染患者应收尽收的目标，对市内部分医院进行了紧急改造，并临时启用了方舱医院，新建火神山、雷神山两所专用于隔离重症患者的临时医院。同时国家从全国各地派出数十支专业的医疗队前往支援，进驻武汉各大定点医院、临时改造医院及方舱医院进行帮助治疗[5]。

如此大规模的抗疫部署，可见武汉所面临的是何等严峻考验。纵使现阶段情况有所好转，人们依旧不敢轻易放下戒心，更何况海外疫情依旧肆虐，无时无刻不警醒着我们不可掉以轻心。在这样的大环境下，在确保人员安全的情况下复工复产保证城市基本生活的正常运转是政府的重中之重。以火电站为例，多数地处城市周边，属于重点保护企业，为城市供电，其生产任务之繁重，管理管控严格，值此疫情未完全掌控之际，企业的防疫抗疫压力巨大，原有的教学实习单位因生产压力不肯轻易与学校合作，配合进行实习教学。

（二）实习住宿困难

鉴于疫情特点，短期内全国仍需做好“外防输入，内防反弹”防疫部署工作。自从病毒在武汉爆发过后，各地老百姓的心已提到嗓子眼，甚至开始恐慌，致使他们的行为由自我保护发展为过度作为[6]，开始标签化、妖魔化湖北人民、武汉人民这一群体。特别是在现代社会，信息化和人口流动的加速，使得区域性和集群性的社会歧视加重[7]。全国都在惧怕湖北人民，而湖北人民又歧视武汉人民，这种焦虑恐慌的情绪给日常生产生活带来诸多的不便。地处疫情中心的武汉大学师生，在短期之内让接待企业完全放下戒备之心仍有困难，想要找寻一个企业进行实习教学也是颇具困难，即使企业答应可以参观实习，但是群体住宿仍是一个不好解决的难题，任何一家宾馆酒店在接待团体武汉人方面均有压力。

（三）带队教师责任重

相比于火电站而言，水力发电站和核电站地处偏僻，远离城市，防疫压力较小现场实习具备可能性，考慮到现场实习的优越性，但凡在保证安全前提下有机会，教师们都会克服困难完成。现实问题是如果行程往返行程时间长，势必会增加些许不安全因素，给带队老师与学生在心里上增加负担。带队教师在校外实习过程中扮演着很重要的角色，不仅要全程布置队伍行程的教育教学计划，整个队伍的衣食住行事无巨细都要处于掌控当中，由于实习学生好奇心强，人员较多，做到对学生的行为完全掌控实属不易。在没有疫情时候，校外实习带队老师都承受很大的安全压力，全国各高校因校外实习发生的意外每年都有，这无形当中给带队教师带来了巨大的压力！

（四）教学模式有待调整

实习教学不同于普通的课堂教学，课程交互性很强，教学受现场环境影响很大;然而实习现场教学环境没有课堂安静舒适，老师和工程师在面临大量学生的时候，精力有限而不能完全顾及到每一位学生。室外的教学环境、学生学习能力和态度意识，都是实习教学需注意和解决的难题。为了保证实习实践教学的高效性，实习教师的教学方法和教学管理需结合实际因地制宜的做出调整。一般来讲实习的前期准备工作很重要，老师们本着为学生负责的态度，需要提前考察企业实力水平、基地管理情况、往届学生反馈信息，一切以学生的利益为重。校企需要加强沟通，方可利用好优质的教育资源，提高学生项目实践和动手能力[8]。

四、实习实践组织形式及注意问题

基于武汉大学能源动力工程的专业既定培养目标，目前该专业主要分为两个小的专业方向，专业方向A主要面向火电站厂，专业方向B主要面向水电站，前面已经讲过火电厂和水电站在地理布局上有很大的差异性，受疫情管控影响，这两个专业方向的实习教学面临的困难也有所不同。一般在临近城市周围都有大型火电企业，按照课程以往的惯例去火电厂实习基本都是就近实习，校企之间合作也比较融洽。然而在疫情期间火电厂是保障城市的基本生活的重要动力源，不容有闪失，也是疫情的重点管控单位，疫情当前想要成批次进入厂区进行参观实习实践已不具备条件，为此A方向的现场专业实习不得不放弃，不过实习老师并没有完全放弃A方向的实习计划，经过充分调研分析研究出了行之有效的实习方案。

A方向具体实习方案：

1. 线上网络直播

经过一段时间的网络教学探索，大学线上教学已较为成熟。线上教育是指将线下的教学内容及教学过程数字化，并以系统程序为载体进行基于课程内容的网络教与学过程。线上授课克服了学生聚集的问题，为师生们提供了便利的学习条件，与传统课堂讲解方式相比，在地域和时间上具有无可比拟的便捷性，同时一定程度上也有较为良好的师生互动与交流。在学生们实地实习之前，授课老师将联系实习单位提前进入实习场地进行直播授课、并进行录播共享，把知识系统地进行梳理，方便学生们复习查阅，直播的目标是在老师的带领下让同学对实习现场建立感性认识同时对学生进行安全实习培训，如果有机会到现场可减少现场的逗留时间，提高认识实习的效率。

2. 线上VR实习

虚拟现实技术（简称VR）是将人工智能、计算机图形技术、跟踪技术、显示技术等前沿技术集成在一起的综合模拟系统。最典型最常见的VR技术应用便是百度三维全景地图。由于其良好的交互性VR技术在教育领域应用广泛，2016年，教育部学校规划建设发展中心与网龙华渔签订战略协议，开始尝试建立VR世界实验室项目，综合利用VR技术探索未来人才培养教学新模式，促进“VR+教育”“VR+行业”的深度融合[9]。受企业生产秩序、现场条件以及实习经费的限制，参观或跟班运行的实习教育很难有显著的实践教学效果。VR实验平台具备庞大的数据库、灵活的调节系统，因此利用VR实验平台，不仅可以完整展现实际生产情况，还能实现异地教学，保障人身安全，对于人才培养意义重大。疫情当前在无法进行现场实习的情况下，经过院系不断努力已成功联系到某热电厂VR系统开发团队，并邀请授课教师及学生进行了网络认识实习的体验，收到较好的效果。唯一的缺点是目前火电厂的VR系统开发数量较少，租赁使用费还比较高，但我们相信随着该系统在工科院校的推广普及使用成本会越来越低。

B方向具体实习方案：

随着水电技术不断进步，为了节能用电获得高品质的电力供应，在大城市的周围建立起了不少抽水蓄能电站，这也为高校水电专业学生实习提供了不少便利。抽水蓄能电站相对火力发电厂而言生产压力较小，人员密集度低，在疫情期间实行限流现场实习方案具有可行性。因此B方向虽然也存在许多现实困难，但现场实习仍具备可行性。实习老师讨论实习方案时果断放弃原有的三峡水电站的参观实习专向武汉附近的小型抽水蓄能电站，实习方案主要采用了线上网络直播+线下现场参观的模式。图2为B方向实习方案结构图。

这种模式在疫情期间有效的解决了人员大规模聚集带来的安区全问题同时提高了实习教学的效果，为了保障现场实习顺利进行在制定实习计划时仍需注意以下问题。

1. 实习地点选择

现阶段学校仍需严格遵守防疫要求，做好防护措施。疫情当前，为减轻企业工厂的防疫压力，选取了地址稍微偏远的小型水电站，可以最大可能的促成现场实习，在一定程度上既方便了学生们认识实习，又能减少人员聚集，保障了人员安全需求。前面讲到大规模的驻外实习宾馆和带队老师面临巨大压力，所以在实习点选择方面尽量安排可当日往返的地点，不宜过远，从距离上判断距离控制在300公里以内。

2. 实习组织程序

为防止学生在外住宿产生安全问题，实习尽量雇佣专车定点接送，做到当日往返。同时适当控制教学时间，以留有充足时间供往返行程。在制定教学计划时前期的教学以视频直播录播课为主，老师与电站工程师一起，进行现场设备的视频参观与讲解，介绍电站情况和注意事项。这个阶段主要以网络授课为主，作用是在保障学生安全同时提前对现场实习内容进行熟悉，如此学生们便能发现自己的不足与问题进行现场重点学习。之后便是进行实地认识实习阶段，有目的性的实习能事半功倍，做到节省教学时间，使实习行程安排从容有序。

3. 教学模式选择

实践性教学仍然是不可缺失的环节，是一个理论联系实际的重要环节。在时间紧、任务重的条件下，加强学生们的技能训练尤为可贵。考虑到学生对知识的接收方式与能力、学习的态度和意识、实习时间的掌控和师生人身安全等问题，拟对学生们采用理论与实践、线上线下并轨教育的方式，在此基础上，让学生们总结归纳所学所感，找出不足，深化实习，使实习富有成效。

五、总结与思考

疫情当前在一定程度上给正常的生产教学带来困难，同时也给了我们创造了改革的机遇，认识了许多新的东西，获得了巨大进步。如VR系统这种虚拟仿真技术让我们体验了一下足不出户就可以进行认识实习的方式，加快的传统行业教学信息数字化的步伐，直接颠覆了一些老教授对传统校外实习的模式，大大提高了教师信息化教学能力，增强了实习教学效果，实现了异地教学本地化，又能最大限度的保障师生人身安全，让高教信息化改革之路越走越宽。

另外有一点体会让作者颇有感触，在以往的实习实践中学生很难有机会跟行业领导层进行交流。虽然疫情给我们的正常交流带来了困难，但并没有阻断，只不过是促使大家换了一种新的交流方式，在经过大半年的抗疫，大家都已经习惯了线上的教育教学以及网络会议，特别是当平时日理万机的专家领导适用这种模式后对学生是一种福音，这种方式的转变增加了学生与专家学者学习交流的机会，大大降低了学校的邀请专家的难度与成本。在以往的实习实践中能邀请一两个一线专家给学生讲座实属不易，而这次水电站线上实习讲座足足邀请到了7个专家，全部来自生产一线，讲解内容深入浅出既有广度又有深度，备受学生欢迎，师生受益匪浅，这是在实习之初没有预想到的，也是一种新情况，值得我们借鉴思考。当疫情过去，线上的专家讲座将会是一种新的教育教学模式，我们将会继续发扬，让学生与高端专家的距离不在那么遥远。

疫情总会过去，人们的生产生活也会渐渐回归正轨，值此期间我们生活方式的改变或将持续下去，教育模式也将呈现多样化。线上教育的发展依然散发着蓬勃的生机，“VR+教育”或许能更进一步，在线教育迎来的是崭新的时代，正如我们中国飞速发展一般，未来会更好。

参考文献：

[1]教育部.利用网络平台“停课不停学”[EB/OL].http：//www.moe.gov.cn/jyb_xwfb/gzdt_gzdt/s5987/202001/t20200129_416993.html. 2020-01-29.

[2]赵华灵，宋昶逸.新冠肺炎疫情下网络直播教学的利弊分析[J].决策探索，2020（10）：63-64.

[3]方舒燕，阮涛，闫玉慧.电力技术类专业认识实习改革实践与思考[J].中国电力教育，2007（7）：89-90.

[4]中国疾病预防控制中心新型冠状病毒肺炎应急响应机制流行病学组.新型冠状病毒肺炎流行病学特征分析[J].中华流行病学杂志，2020，41（2）：145-151.

[5]冯梅，张焱林，宋志芳，等.华西医院新型冠状病毒感染肺炎诊治一线医疗队武汉驻地内部管理[J/OL].中國呼吸与危重监护杂志：1-2.http：//kns.cnki.net/kcms/detail/51.1631.R.20200210.224

8.008.Html，2020-02-27.

[6]张新庆.警惕疫情不等于社会歧视[N].中国科学报，2020-02-07（001）.

[7]刘成斌，熊新燕.歧视：疫情下的心理危机[J].中国机关后勤，2020（03）：59-61.

[8]周雪芹.新工科专业建设背景下学院教学管理体系研究与探索[J].电脑知识与技术，2020，16（15）：134-135.

[9]教育部学校规划建设发展中心.中心与网龙华渔教育科技有限公司签订教育战略合作协议[EB/OL].https：//www.csdp.edu.cn/article/2446.html.2016-11-08.