基于线上+线下混合模式的认识实习改革研究

谢素超 张静 郑诗伟 刘子楠

摘  要：随着信息技术的高速发展，以及疫情形势下对认识实习开展方式的考究，对传统教学模式下的认识实习进行改革，以所在交通设备专业为例，提出基于线上+线下混合模式的本科认识实习改革模式研究，线上聘请多位现场生产单位、运维单位内经验丰富知识储备足够的专家开展专题讲座，并利用网络资源开展视频教学，线下开展运营和生产单位实地实习，嵌入虚拟现实技术辅助教学，综合课程设计激发学生创新能力，在一定程度上提升认识实习的效率，为高校的实习模式提供借鉴。

关键词：混合模式;教学模式;虚拟现实;实习改革;创新能力

中图分类号：G642        文献标志码：A          文章编号：2096-000X（2023）15-0038-04

Abstract： With the rapid development of the information age， as well as the investigation of the ways of Cognitive Internship under the epidemic situation， this paper carries out reform on the internship under the traditional teaching mode. Taking the Cognitive Internship of the transportation equipment major as an example， this paper puts forward a research on the reform mode of undergraduate Cognitive Internship based on online and offline mixed mode. Experts with rich experience and sufficient knowledge reserve are employed to hold online lectures from on-site production units and operation and maintenance units， and video teaching is carried out by using network resources in the online field. The internship in operation and production units， combined with virtual reality technology to assist teaching， is integrated curriculum design to stimulate students' innovation ability in the offline field. It provides certain reference significance for internship mode to colleges and universities.

Keywords： mixed mode; teaching mode; virtual reality; practice reform; innovation ability

随着信息技术的快速发展，传统的被动“灌输式”教学和新时代高校学生日益增长的对信息、知识、技能学习的需求之间的矛盾日益凸显，在“互联网+”时代背景下，混合教学模式逐渐被应用到高校的课程中。混合式教学指网络线上与现实线下的混合，其概念最早由国外的培训机构提出[1]，混合式教学在大体上描述了三个方面的共同特征：教学方法的组合;在线教学和面对面教学的组合;教學方式或教学传播媒体的组合。基于网络在线的微课、MOOC、SPOC以及相应的线上线下混合教学模式已成为当今高校教学改革发展的必然趋势。混合教学模式把传统教学的优势和网络化教学的优势相结合[2]，既发挥了教师引导、启发、监控教学过程的主导作用，又充分体现了学生作为学习过程主体的积极性、主动性和创造性。

2020年度受新冠病毒感染疫情的影响，交通设备专业学生在认识实习中开展了线上教学平台的建设并顺利地实施了线上实习环节，随后随着线下教学活动的恢复，课程新的实习模式有待考究。疫情期间，教育部印发《关于在疫情防控期间做好普通高等学校在线教学组织与管理工作的指导意见》的相关文件，结合本专业认识实习，通过改革创新教学模式，不断总结经验，以《中国教育现代化2035》《深化新时代教育评价改革总体方案》《教育部关于加强高等学校在线开放课程建设应用与管理的意见》（教高〔2015〕3号）等文件为指导，以习总书记提出的“坚持显性教育和隐性教育相统一”政策为依托，对本专业的集中实践环节认识实习进行混合教学模式改革，在新工科背景下[3]，以科技革命和产业变革为驱动，整合多学科领域知识，达到培养既有前瞻交叉思维，又能解决复杂工程问题的综合型铁路交通人才的目的。

一  高校实习教学改革的现状

对于高校的实习教学改革，研究学者从教学内容、教学模式和教学场景等方面着手，进行教学模式的改革研究。山东交通学院的朱峰等[4]针对本科院校土木工程专业的生产实习现状，进行了生产实习模式调整：在满足学生工程能力培养需求的同时优化延长生产实习期、顺应工程建设需要合理变更生产实习的时间段、整合教学内容灵活调整教学计划和教学进程。浙江理工大学的任佳等[5]设计了基于MOOC的混合式教学模型的“课前—课堂—课后”三环节教学模式。桂林理工大学的张烈平等[6]设计了异步SPOC和雨课堂的数字电子技术课程混合式教学模式，激发了学生的学习自主性和内在学习驱动力。无锡太湖学院的张亚勤等[7]根据学生总体特性，改进教学方法和教学手段，将金工实习与课程结合起来，规范化管理，开放式教学强化专业知识，以项目式进行任务驱动教学，进行分类培养，添加虚拟工场教学，加强现场制造技术。乌鲁木齐职业大学的吴芳[8]结合实际案例，对专业实习进行了教学改革，提出：产教融合培养创新人才、加强师资队伍建设、探索专业对接产业与项目对接技能实习、建立“学习型教学工厂”。沈阳工业大学沈国良等[9]从培养学生知识应用能力和工程实践能力出发，将过去单一的生产实习划分为新的四个阶段，分别为化工仿真实习、化工单元操作实训、化工现场生产实习、化工生产操作实训，实施“仿真—实习—实训”新的生产实习教学模式，适应现代化企业对人才工程能力的要求。兰州工业学院的李彩娟等[10]针对电气工程及其自动化专业实习存在的内容不充实、与工程实践结合不够紧密等问题，进行了基于虚拟仿真和实体操作的综合实习教学改革，形成理实一体化的特色校内实习模式。从高校实习改革研究现状来看，高校充分利用本校资源和灵活运用教学新手段，以学生为中心，开发更适用于现代化教育的实习模式。

二   认识实习存在的问题

从过去的专业认识实习模式及实施效果来看，交通设备专业学生的认识实习主要存在两个问题：认识实习通常持续时间比较短（一般为两周），因为地点、时间、经费及实习基地允许人数的限制，交通设备专业的学生只能线下去就近地点如长沙车辆段、长沙动车所等进行学习，无法去高铁生产基地（如中车长客厂、四方厂和唐山厂等）进行参观实习。在实地参观学习时，由于场地限制，在相关专业人士讲解时，有很大一部分同学很难听清讲解内容以及跟上现场讲解人员的思路，只有少部分同学受益;在2020年度，由于疫情原因开展线上的认识实习，同学们无法深入现场实地考察，对机车车辆的结构原理停留在课本表面，与实际结合不够紧密，对理论知识的掌握不够全面。单一的线下实习和单一的线上实习模式均无法使同学们全面掌握知识和提升综合素养，并且会降低学生们的学习热情，影响学习效率，削弱学生们理论实践相结合的能力，难以达到认识实习的理想效果和目的。

通过对现有实习模式的思考，为进一步提升交通设备专业学生的实践能力和综合素养，开展线上+线下混合模式的本科认识实习改革模式研究，通过线上与线下相结合的方式对认识实习逐步改善，以线上教学改善线下片面学习状况，以线下实践深化对线上教学的认知，线上线下相辅相成、同向同行，充分发挥各自的优势，进行全方位的课程改革。

三  基于线上线下混合模式的认识实习改革措施

认识实习是交通设备专业学生的集中实践环节，认识实习以工程为背景，实践为主线，着重于培养学生的理论应用能力、创新思维能力和专业综合素养。学生在学习专业理论知识如机车车辆工程、测试技术与信号处理时，需要灵活运用到实践中，达到理论与实践相结合的目的。线下通过实地实习，学生深刻理解理论知识，学会在实践中发现问题、思考问题并提出解决问题的方案，在地点、时间、经费及实習基地允许人数的限制等情况下，弥补学生们无法到达高铁生产基地进行参观实习的遗憾，同时，在线下利用本校虚拟现实实验室及相关设备，将难以展示和讲解的模型利用虚拟现实平台进行教学，使学生沉浸式学习，高维空间提供海量信息，体感技术使学生身临其境，更加深刻全面地学习相关知识。线上聘请多位现场生产单位、运维单位内经验丰富知识储备足够的专家开展专题讲座，利用腾讯会议等平台开展线上授课。在课程学习之余，将课程设计融入认识实习，激发学生创新思维，提升实际应用能力。认识实习集中实践环节的教学模式如图1所示。结合各方面条件，基于线上线下混合模式的本科认识实习改革模式研究具体内容如下。

（一）  运营生产单位实习，加强实地教育

认识实习主要实现方式是去相关运营及生产单位进行实地学习，将机车车辆工程、列车牵引与制动、内燃机构造与原理等课程理论与现场实体、实物结合，使学生能够直观观察相关零件及组装件的构造与工作原理，帮助学生深入理解理论知识。

为保证学生的线下实习效果达到最佳，在校内，带领学生前往铁路园，针对三台机车（蒸汽机车、内燃机车、电力机车）进行相关结构的讲解;在校外，充分利用学校资源和校友力量，前往相关地点进行认识实习。在实习期间，带领学生前往长沙机务段、长沙车辆段、长沙动车所、长沙市轨道交通集团有限公司、株洲电力机车厂、株洲车辆厂和株洲车辆段等就近的机车车辆相关部门进行实地学习。在实习中，为加强现场教学的效果，聘请该单位经验丰富的工程师为学生进行内容讲解，进行现场互动教学，在得到生产单位许可下，学生参与到铁路交通领域的实际作业中来，如车钩的挂钩和摘钩，转向架的组装和拆解等，在实际操作中，学生体会到机车车辆及其相关组成件的生产、组装、维护及检修的过程，并与理论知识紧密联系，进一步加深学生对知识的理解与应用，在现场学习中，通过发现、分析和解决实际生产中存在的问题，学生产生独立思考的能力，学会举一反三。

现场教学，主要培养学生的理论运用能力和实践能力，学生既加强了对课本所学知识的记忆和理解，又加深了对交通设备与控制工程专业的认知。

（二）  线上课堂实时教学，远程专家授课

在线下认识实习基础上，开展线上课堂教学，聘请多位现场生产单位、运维单位内经验丰富知识储备足够的专家开展专题讲座，突破地点和时间限制。

线上课堂主要利用腾讯会议等多媒体平台，深入了解中铁科工工程机械研究设计院、广州地铁集团公司、中联重科、戚墅堰机车公司、中车四方机车车辆股份有限公司、中国铁建高新装备股份有限公司、九方集团和南宁车辆段等，实现远距离专家授课，讲解机车车辆、高铁动车组、城市轨道车辆、工程机械和磁浮交通等内容，拓宽学生的学习视野，增长学生的学习见闻，激发学生的学习热情。为进一步加强学生学习效果，在专家授课之余，安排了专家与学生互动环节，更好地解决了学生在学习中遇到的专业知识、就业指导等相关问题，同时，周期讲座之后，结合线下认识实习与线上专家授课和视频资料学习，开展专题讨论，分享学习心得与自身思考，进行思维碰撞。

线上教学，以专家的权威讲座展开，主要拓宽学生的学习视野，了解企业的研究内容和先进技术，提升学生的综合素养。

（三）  虚拟现实辅助教学，激发学生兴趣

实习过程中，学生会接触到多种复杂又难以拆解的结构，涉及的机车车辆内容面广而深，仅使用文字、图片、视频，缺乏空间立体结构的场景表现，学生将很难消化知识点，在线下现场实习和线上专家讲座的基础上，以虚拟现实为技术依托搭建教学平台，突破三维空间展示特点，实现沉浸式学习。

利用虚拟现实技术搭建虚拟环境，首先根据教学内容需要建立三维模型，进行相关材质的渲染与贴图，将模型导入可生成虚拟环境的软件中如unity3D，放到三维场景合适位置中，利用编程语言编写人机交互脚本和GUI系统开发界面，从而生产教学所学的虚拟空间，学生借助头戴显示器、体感传感器等实现人机交互，让学生在虚拟环境中得到充分学习。在虚拟现实实验室构建教学所需环境，在虚拟空间构建复杂结构的模型，如转向架相关组件的内部结构、相互配合的机理，学生可以在VR空间进行自行组装和拆解，如同现场工人师傅一样，得到实训，实现“现场工作”。

虚拟现实技术搭建的教学平台，将作为认识实习中辅助手段，帮助学生更好理解复杂机车车辆结构及其工作原理，使学生在多维空间沉浸式学习相关知识，解决学生在实习过程中遇到的难题。

（四）  合理綜合课程设计，加强创新能力

在认识实习的教学与实践基础上，需要结合课程设计来加强对学生创新和实践能力的培养，加入具有综合性与创新性的设计类课程设计十分有意义。

在线下实习和线上实习的基础上，提出与实习内容相契合的课程设计，一方面可以巩固学生在实习中学到的现场知识，另一方面，可以激发学生在实习现场发现问题并努力解决问题的兴趣，使学生能够真正提升投入实习后运用知识的能力。在课程设计中，学生不断收集资料，学习最新的理论知识，接触前沿的科技领域，集中时间独立解决问题。课程设计题目贴合所学知识，但不局限于课本理论，结合实际工程，例如减速齿轮箱的设计，学生依据输出速度及输出设备尺寸，计算相关传动过程的功率、传动比、转矩等的分配，按照机械手册选取合适参数并进行设计传动装置，最后利用CAD或者三维绘图软件绘制减速齿轮箱的重要零件图及组装图。

课程设计是在实习的成果上，锻炼学生知识运用能力和创新能力的实践，能够有效提升学生的综合素质。

四  结束语

线上+线下混合模式的本科认识实习改革模式研究，实现了“以教师为中心”的教育模式向“以学生为中心”的教育模式转变，形成以工程为背景、实践为主线的认识实习方案，通过线下现场实践教学、线上专家专题讲座和视频资料学习、虚拟现实空间辅助教学以及综合创新课程设计等教学方式，在每个知识单元模块中拓宽学生的知识领域，培养学生实践能力、专业素养和创新能力。实习队长及带队老师充分利用互联网技术，结合企业人才需要，调整认识实习集中实践环节的教学内容，满足认识实习为专业服务、专业为行业服务，构建多元化应用创新人才培养模式。

参考文献：

[1] 秦美青.混合式教学模式下高等数学课程的设计与实施[J].大学教育，2019，8（10）：98-100.

[2] 曹海艳，孙跃东，罗尧成，等.“以学生为中心”的高校混合式教学课程学习设计思考[J].高等工程教育研究，2021，39（1）：187-192.

[3] 裴钰鑫，汪惠芬，李强.新工科背景下跨学科人才培养的探索与实践[J].高等工程教育研究，2021，39（2）：62-68，98.

[4] 朱峰，张爱勤.应用型本科土木工程专业生产实习模式改革研究[J].新校园（上旬），2016，10（12）：9-10.

[5] 任佳，潘海鹏.基于MOOC的MATLAB与系统仿真课程混合式教学探索与实践[J].高教学刊，2022，8（1）：115-118.

[6] 张烈平，梁勇，张声岚，等.异步SPOC和雨课堂的数字电子技术课程混合式教学模式研究与实践[J].高教学刊，2021，7（16）：92-95.

[7] 张亚勤，邓斌，吴景春，等.分类培养模式下金工实习课程改革研究[J].江苏科技信息，2018，35（26）：69-71.

[8] 吴芳.生产性实训基地的《专业实习》课程的教学改革研究[J].智库时代，2019，3（44）：156-157.

[9] 沈国良，朱海峰，徐铁军，等.面向应用型人才培养的化工类专业生产实习教学模式的改革与实践[J].化工时刊，2020，34（4）：50-53.

[10] 李彩娟，王峰.基于虚拟仿真和实体操作相结合的电力系统自动化综合实习教学改革[J].电子元器件与信息技术，2021，5（6）：101-102，108.