基于产教融合背景的半实物仿真系统的实践教学模式研究

韩焕菊

（南京工程学院研究生处，江苏南京 211167）

目前，全日制专业学位研究生在我国研究生培养中占有重要地位，已成为我国研究生教育层次的主要类型。以社会需求为导向推进应用型高层次人才的培养，成为硕士生教育的重中之重[1]。随着高校工程专业学位研究生招生规模的不断扩大，积极地将实践课程与企业技能需求进行对接，有效地开展实践教学、培养学生的实践创新能力，是学生培养过程中至关重要的环节，直接决定毕业生日后的工作能力。加强实践教学研究，明确实践教学目标，对于提高实践教学质量、实现应用型创新人才培养具有重要意义[2-6]。《国家中长期教育改革和发展规划纲要(2010-2020年)》也明确提出要提高学生的创新能力、学习能力和实践能力。在此背景下，本文在对半实物仿真平台进行研究的基础上，根据行业实际运行情况，将半实物仿真、虚拟仿真等相关技术融入课程教学内容，让学生在完成理论知识学习的同时，提高解决实践问题的实践创新能力，以期弥补传统实践教学的不足，探索出一种有效的培养学生实践创新能力的教学模式。

1 高校实践教学体系现状与存在问题

随着社会各行业对应用型技术人才需求的增加，实践教学也得到了高校越来越多的关注和重视。但是实践教学仍不能满足当前社会对应用型技术人才的要求，仍然是高校人才培养过程中的薄弱环节。在实践教学过程中仍然存在一些问题亟待解决，主要表现在以下几个方面：

1.1 培养目标不明确，实践能力培养要求不具体

没有明确具体的专业学位研究生人才培养目标，部分学校在教学培养过程中仍按照传统观念，存在重理论轻实践、重成果轻转化的现象。另外，各行业或工程领域需要的专业知识千差万别，应用条件和要求也存在很大区别，而部分学校由于缺乏经验和社会调查，导致培养目标不够具体，不仅无法针对不同的行业领域进行有的放矢，而且对专业学位研究生能力特别是实践创新能力培养的要求也不够具体。这就导致专业学位研究生实践教学因缺乏工程应用背景的支持和持续性、系统性的更新，不能有效地对学生开展实践创新能力的培养。

1.2 实践教学课程设置和考核评价方式不合理

在实践教学过程中，工程专业学位和学术学位研究生课程基本无差别。一般都包括公共课、专业课和实践类课程等模块。目前学校在课程设置上仍然是以理论课为主，实践课程所占比重较小，跨专业、跨学科的交叉性、综合性课程更少。在师资配备上，虽然多数学校为专业学位研究生提供双导师培养制度，但在实际培养过程中很多校外导师参与程度低，积极性不高。

在专业学位研究生培养考核评价方式上，学校一般也多是以分数为主要标准。在专业学位研究生综合实践部分，各学校缺乏统一规范的体系和量化标准。有的学校仅要求了综合实践时间，对具体指导内容并无要求，甚至可以用科研论文成果代替综合实践成绩；有些学校虽有严格的要求和考核制度，但没有具体的量化、统一的考核指标。综合实践考核体系的不完善，导致难以准确、真实地反映出研究生的能力水平，从而影响了研究生培养质量的提高。

1.3 教学软硬件设施不完善

由于存在硬件设施配套建设方面投入不足，校企合作力度不够，企业参与的积极性不高等问题，使得专业学位研究生的培养主要还是在学校里进行。虽然有些学校请相关企业导师到学校进行教学、研究，组织学生到企业实习，但是时间往往都比较短，这使得研究生实践创新能力的培养浅尝辄止，论文选题也不能与工程实际有效结合，从而使学生难以接受到与行业发展相匹配的实践训练，达到预期的培养效果。另外，校内教师由于缺乏实践经验和动手创新能力，都制约了实践教学质量的提升。

面对工程专业学位研究生创新实践能力培养过程中存在的问题，亟须探索一种新视角来改革工程专业学位研究生的实践创新能力培养方式。

2 基于半实物仿真系统的实践教学构建

2.1 教学目标及改革措施

产教融合是专业学位研究生创新实践能力实现的路径和方法。产教融合融入科研有助于创新与创造。在当前产教融合的背景下，本文对原型控制实训系统进行了研究，基于原型控制实训系统的实践教学是旨在利用半实物仿真（simulation）技术，即用一个系统模拟另一个现场运行系统或装置，并将该模拟系统用于实践教学的课堂上，将现场运行系统或装置的运行过程、特点等真实的展现给学生，使学生可以更加直观地学习各行业的现场运行工况。

不同于以往的专业学位研究生实践课程模式，本文充分结合我校机械、电气两个领域的培养特点，以行业需求为导向，以提高学生工程实践能力、创新能力为核心目标，将半实物仿真系统融入研究生的实践、实训课程、项目训练等实践培养过程中，以强化学生分析解决问题、工程实践创新等方面的能力，最终达到增强工程实践能力、提高就业适应能力和专业综合素养的目的。

2.2 基于半实物仿真系统的实践教学模式设计

为加强实践教学环节在专业学位硕士研究生创新实践能力培养中的作用，构建实践创新平台显得尤为重要。为此，本文按照新工科人才培养要求，在学校现有相关教学实验与实践平台的基础上，联合南京研旭电气科技有限公司开发了功率级电力电子原型仿真实验平台，并在此平台的基础上开设了基于半实物仿真实训平台的验证性实践、综合性实践、创新性实践等教学课程。验证性实践主要是让学生进行基础理论知识验证性的实验课程，比如可以联合企业开发关于谐波检测、无功补偿、相控电路闭环控制、柔性直流输电有功无功独立控制等多个实验，形成典型教学案例，让学生能够在实践观看操作中更好更直观地掌握理论基础知识。另外平台架构灵活、易于扩展，在变换构架和扩展模块的基础上，还可以让研究生开展综合技能训练、项目训练等项目化教学的综合性实践以及供学生参加“电子竞赛”“大创”等竞赛项目和科研研究等创新性实践教学。该教学模式使学生通过“学、仿、做”几个过程分别完成1-2个作品的设计与制作，或者参与实际项目，来强化其动手操作、解决实际工程问题的能力，进而提升其实践创新能力和综合素养。

传统的教学方式多以教师课堂授课为主，学生上课积极性与课堂参与度均不高。而且由于课程授课理论知识往往与实践部分彼此分离，导致研究生在综合运用能力及实践创新能力方面不足。基于半实物仿真平台的教学方式通过实践培养载体积极探索学校教师与企业工程技术人员相结合的教学、案例分析、现场研究、启发与研讨式、实际操作、项目参与式等多种教学新方法，弥补了传统教学方式的不足，大大提高了学生课堂参与度和实践教学的课堂效率。

基于半实物仿真平台的教学方式对授课教师的综合能力要求较高，该教学方式通过与企业密切合作，定期组织教师到企业参观培训，增强教师工程实践能力或聘请企业实践经验丰富的技术人员和专家作为兼职教师来校上课或开展定期讲座等，共同承担学生的实践教学、指导工作。这有效加强了校内外导师的合作交流，实现了优势互补、资源共享，为校企之间加强联系、建立更加紧密的关系网提供了有效路径。同时这种校企合作模式扩充了教师队伍，提高了教师团队实力，为提高实践教学和人才培养质量提供了保障。

2.3 教学实践及评价

以往的教学考核评价多以考试分数为主，考核方式较单一；在专业实践考核环节，学校以答辩考核为主，有些还用科研论文成果代替综合实践成绩，难以形成具体的量化的考核标准。而基于半实物仿真平台的实践教学可以采用理论和实际操作等多重考核评价方式，除了理论知识考试外，还可以根据学生的出勤情况、项目或作品完成质量、现场操作演示情况、报告完成情况等进行多方面的考核评分。该评价方法方便制定具体严格的量化指标，能够针对教学过程的各阶段进行全面评价，客观、准确地反映出教学培养成效，为改进、完善实践教学方法，提高专业学位研究生工程实践能力提供了保障。

为评估基于半实物仿真平台的实践教学方法对专业学位研究生实践创新能力的培养效果，以我校专业学位研究生为研究对象，在课程实践教学、项目训练、电子竞赛等教学研究中进行了实践。在实践教学过程中，学生需在进行理论学习的基础上，通过现场搭建所需实物模型，并用平台进行实践操作和相关参数的调整、测试等操作来完成项目课题的研究任务。这极大地提高了学生动手操作能力以及发现问题，解决问题的能力，为其研究生期间的学习和课题的开展提供新思路，并证明了该教学方式对专业学位研究生工程实践创新能力的培养具有良好的效果。

3 结语

综上所述，基于半实物仿真系统的实践教学以虚实结合的方式再现实际运行的常规工况，有效避免了以往教学中单一理论或仿真教学的不足，拓展学生对理论知识的认知程度。同时半实物仿真平台还具有架构灵活、易于扩展提升的优点，为后期平台根据行业的发展变化进行调整或二次开发提供了便利，保证了教学实验、科研平台的与时俱进，保障了实训平台的创新性。同时，该平台还有利于进一步结合虚拟仿真技术，通过云计算平台的开发，进行公共实验室的建设，可进一步提高学生的学习效率和实验室的利用率。

基于半实物仿真平台的实践教学提供了一种方法，弥补了传统实践教学的不足，希望借此文可以和业内同行展开有效交流，使得该实践教学模式能够在应用过程中不断得到改进和完善，可以应用到更多实践课程中，以提高实践教学效率，进一步提升研究生实践创新能力的培养质量。