基于可視化的虛擬輔助生產實習研究

朱登潔 吳立輝

（河南工業大學機電工程學院 河南 鄭州450007）

在工科院校中，實踐性教學環節是培養學生理論聯系實際的紐帶，而生產實習是實踐性教學環節的重要組成部分。該環節不僅培養學生分析問題和解決問題的能力，也能增強學生適應社會的能力和就業競爭力。但是，近年來由于社會環境的變化，導致該項實踐性環節存在不少問題，具體表現在以下兩點：（1）可接收工科學生生產實習的單位越來越少。以前，工科院校學生生產實習單位是由國家指定的國有大中型企業，這些企業的規模大，設備種類多，技術力量雄厚，能夠很好地滿足學生實習需要。而現在這些企業由于各種原因，實習的參與性大大降低，不愿接收學生實習，從而導致工科院校越來越難安排學生實習。（2）生產實習的質量越來越低。學生數量多，企業對實習的參與度降低，實習經費過低，限制了學生實習的區域，制約了實習單位的選擇；實習單位對實習學生的培養漠不關心，實習變成了參觀、走過場。連實習地點和實習時間都無法保障，生產實習在一定程度上失去了其應有的作用，最終降低了實習質量。

針對生產實習環節存在的不足，可借鑒國各軍隊采用軍事電子游戲輔助官兵訓練的思想和模式，基于網絡虛擬技術，研究面向高校工科高年級學生的可視化虛擬輔助生產實習新模式，以加強學生在有限的生產實習時間內對實習內容的掌握，提高學生生產實習的整體質量。

基于可視化的虛擬輔助生產實習研究

虛擬輔助生產實習是利用豐富的網絡資源，不受地理位置和時間的限制，讓學生在生產實習之前就通過互聯網上的“虛擬輔助生產實習”專業網站，對實習單位進行全方位的認識和了解。了解的內容包括企業概況、產品、車間的基本情況、設備狀況、關鍵零件的工藝路線、關鍵零件的關鍵工序、典型的工藝問題等等。這樣，學生就能在實習之前通過自己或在實習指導教師幫助下，對實習內容做到了然于胸，從而在正式實習時有的放矢，在有限的生產實習時間內盡可能多地掌握實習內容，從而提高生產實習的質量?；诳梢暬奶摂M輔助生產實習方式運行的關鍵是建立可視化的虛擬輔助生產實習平臺和構建虛擬輔助生產實習平臺運行機制。

（一）建立可視化的虛擬輔助生產實習平臺

可視化的虛擬輔助生產實習平臺采用網站的方式建立，不同種類的網站在功能上有不同的側重點。以最大限度滿足工科學生生產實習為目的，該類網站應具備以下關鍵功能模塊。

企業展示模塊 網站上展示的企業是指有能力和允許學生進廠實習的企業。這樣的企業越多越好，可以給工科院校實習教師和學生更大的選擇空間。讓學生在生產實習前就可以對實習企業的歷史、主要產品、企業文化、研發實力、生產能力等加以全面、大體地了解。企業以圖片或其他形式進行的展示，應把重點放在企業產品的展示上，畢竟學生去企業實習的主要目的是了解該企業生產產品的過程以及該過程中的一些關鍵問題。

安全教育模塊 安全教育是生產實習的一項重要內容，其目的是提高學生的安全意識，最大限度地減少人身傷害事故的發生，為學生就業后安全生產打下堅實的基礎。該模塊應具備以下基本內容：（1）通過真實案例，以圖片或視頻方式刺激學生的感官，引起他們對安全問題的重視。（2）生產實習中可能遇見的安全事故，應該掌握的防護要領。（3）不同專業的學生由于實習環境不同，在生產實習中遇到的安全問題也不完全相同，所以要根據專業進行專門介紹。（4）對跨地域進行生產實習的學生，還要介紹專業生產實習以外的其他安全防護與注意事項。

企業生產過程及組織管理模塊 通過生產實習，學生應能學習和了解到產品從原材料到成品批量生產的全過程以及生產組織管理等知識。學生到企業進行生產實習的目的主要是了解企業的生產過程以及生產組織管理，所以該模塊為網站的重點模塊之一。該模塊應通過動畫、視頻、圖片等方式詳細介紹企業的以下內容：（1）實習車間（工段）的主要原材料、技術要求和規格。（2）實習車間（工段）的生產工藝流程、各單元操作過程及工作原理。（3）實習車間（工段）主要生產設備的結構、尺寸、性能、工作原理及使用條件。（4）實習車間（工段）產品的技術經濟指標。（5）實習車間（工段）的生產組織、技術管理和安全生產情況。

互動模塊 考慮到學生之間及師生之間的信息交流和互動，為進一步提高網站的質量，網站還應設置以下互動功能：（1）會員注冊：會員注冊需審核，杜絕無效會員。（2）網站留言板：學生登錄網站，可以提交需求、留言反饋。（3）訪問統計：網站應當具備會員登錄次數、瀏覽時間、訪問模塊等方面的信息收集、統計功能。

（二）構建虛擬輔助生產實習平臺運行機制

構建虛擬輔助生產實習平臺運行機制是虛擬輔助生產實習研究中的另一個關鍵問題。虛擬輔助生產實習網站的建立，必然會涉及相關生產企業的信息，可能有些信息是生產企業不能公開或不便于公開的。另外，學生去企業進行生產實習，要給企業相關培訓部門繳納一定金額的實習費與參觀費，所以，該網站的建立與運營也會涉及他們的經濟利益，沒有企業的參與，該網站就無法很好地建立。虛擬輔助生產實習平臺可采用公益網站運行機制和商業網站運行機制兩種運行機制。

公益網站運行機制 公益網站運行機制主要以相關教育職能部門為主體，由相關教育職能部門組織建設虛擬輔助生產實習網站并負責管理網站運營，生產實習企業相關部門有償提供生產實習相關信息，學生則可以免費登錄網站，預先在網上了解和學習實習單位的相關信息和情況。公益網站運行機制的具體過程如下：（1）相關教育職能部門投入經費建立虛擬輔助生產實習網站。（2）相關教育職能部門與生產實習企業簽訂生產實習所需信息共享與關鍵信息保密合同，并根據其對建設該網站貢獻的大小給予一定的經濟補償。（3）相關教育職能部門投入經費委托第三方網站公司負責虛擬輔助生產實習網站的日常維護管理與內容更新。（4）生產實習之前，學生免費登錄該網站，預先了解將要去的實習單位的相關信息和具體實習的內容。（5）實習學生和教師根據實際生產實習的經驗和感受向第三方網站公司提供反饋意見，完善和改進網站內容。

商業網站運行機制 商業網站運行機制主要是通過建立合理的利益分配與協調機制，實現商業網站公司、生產實習企業、高等院校和相關教育職能部門的多方協同和激勵，實現虛擬輔助生產實習服務平臺的穩定運行、動態更新及可持續發展。商業網站運行機制的具體過程如下：（1）在相關教育職能部門的監管下，商業網站公司開發虛擬輔助生產實習網站；（2）商業網站公司與生產實習企業簽訂生產實習所需信息共享與關鍵信息保密合同，并向生產實習企業支付一定的信息費用。（3）高等院校付費向商業網站公司購買虛擬輔助生產實習服務。（4）生產實習之前，學生免費登錄該網站，預先了解將要去的實習單位的相關信息和具體實習內容。（5）商業網站公司根據師生反饋意見，進行虛擬輔助生產實習網站的日常維護管理與內容更新。

實施案例

作為基于可視化的虛擬輔助生產實習的實踐性教學方式的一個前期初探性案例，對我院2009級機械設計制造及其自動化專業五個班的校內數控實習實施基于可視化的虛擬輔助生產實習方式。

校內數控實習的實踐性教學環節主要圍繞《數控技術》和《數控機床故障與維修》等課程開展。校內數控實習過程中存在學生人數多與數控機床臺套數少的矛盾，如果每個學生從了解數控機床結構、熟悉機床操作面板、編輯數控程序到實際加工零件等環節都在數控機床上進行，實習時間不允許，數控實習教學效果往往較差。針對以上問題，開發了基于可視化的虛擬輔助數控生產實習網站系統。網站系統提供數控機床的動畫、視頻、圖片等信息，并介紹各數控機床的工作原理、結構、尺寸、性能及使用條件等。學生可以通過虛擬輔助生產實習網站詳細了解具體的專業實習內容，熟悉數控機床的操作面板、編輯數控程序并進行模擬切削加工等環節，減少在數控機床上熟悉該過程的時間。通過以上虛擬輔助生產實習方式的實施，絕大部分學生反映生產實習之前即已對數控機床結構及原理、運行環境、操作過程和方法等有了充分了解，實習的目的更加明確，生產實習效果得到了提高。這也驗證了基于可視化的虛擬輔助生產實習方式具有可行性。

結語

通過基于可視化的虛擬輔助生產實習方式的研究，建立了可視化的虛擬輔助生產實習平臺，構建了虛擬輔助生產實習平臺運行機制。通過前期初探性案例，驗證了基于可視化的虛擬輔助生產實習方式具有可行性。因此，通過基于可視化的虛擬輔助生產實習研究，可得出以下幾點結論：（1）基于可視化的虛擬輔助生產實習方式，使學生生產實習不再受地理和時間的限制，在網上就能對將要實習的內容提前了解，掌握更多實習內容。（2）使工科院校能更加主動地安排生產實習教學環節，提高了學生生產實習質量。（3）探索了一條將網絡虛擬技術用于學生生產實習的道路，有效解決了工科院校生產實習基地建立難，學生生產實習效果不佳等現實問題。

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