高校仿真實踐教學現狀及建議探討

王斅+孫文志+潘一+李倩冬+趙濤巖

[摘 要]高校仿真實踐教學以虛實結合、能夠模擬復雜實際環境的優越性得到廣泛關注。通過結合仿真實踐教學的調研情況，依據教育部對仿真實踐教學工作的總體部署，以石油化工產業鏈實踐教育基地為例，分別從平臺開放、師資力量、考核制度、課程管理、設備管理五個方面探討仿真實踐教學的現狀，并提出了相應的建議。

[關鍵詞]仿真；實踐教學；師資力量；考核制度；課程管理；設備管理

[中圖分類號] G642.0 [文獻標識碼] A [文章編號] 2095-3437（2018）01-0060-03

高校仿真實踐教學是以實體裝置或虛擬軟件模擬實際生產環境，以相關專業的理論知識和現場實際操作為基礎，在模擬環境中完成教學內容和實踐訓練。[1]2015年1月教育部下發通知，批準了百所高校的虛擬仿真實驗中心獲封“國家級虛擬仿真實驗教學中心”，同時指明了建設下一期工程的總體工作思路：進一步推進仿真教學平臺的建設工作，充分實現實體仿真與虛擬仿真相結合、實體仿真為主虛擬仿真為輔、兩者相互補充的原則。同時指出，應著重加強仿真教育平臺設施的開放共享、提高師資隊伍水平、完善管理體制等方面的工作力度，以合理規劃促進仿真實踐教育平臺的長期可持續發展。[2]

筆者所在學校結合自身辦學特色，建立了石油化工產業鏈實物仿真實踐教育基地，實現了油氣鉆采、油氣集輸、石油加工、石油化工、精細化工全流程一體化實踐教學模式。實踐教育基地自投入教學以來，在立體化認知理論知識、提高學生實踐能力等方面發揮了巨大作用。筆者在對仿真教學內容和仿真設施深入了解的基礎上，結合教育部總體工作思路，從仿真實踐教育平臺開放、師資力量、考核制度、課程管理、設備管理五個方面闡述仿真實踐教學的現狀及問題，并探討了相應的解決方法。

一、平臺開放

仿真實踐教育平臺的開放共享，能夠從根本上解決重復購買儀器設備的問題，能夠使有限的資金、資源得到更深層次的利用，實現優質教育資源的優化配置。四川大學制定了關于虛擬仿真平臺共享的措施，在全校范圍內實行師生憑校園卡賬號申請使用平臺設施的制度。西北農業科技大學也提出了森林生物學仿真實驗教學中心的申請使用制方案，師生不僅可在仿真實踐中心完成實驗及實訓內容，并且可在此開展創新性的實驗項目及研究課程。筆者所在學校制定了關于仿真實踐教育平臺開放共享的相關方案并取得了一定的成績，在滿足全校師生教學、科研、課程設計使用的同時，也面向其他院校提供仿真教學服務、面向石油石化企業開展崗前培訓服務，前期的教學、培訓效果良好并獲得了社會各界的高度贊譽。但是筆者注意到，高校本身還具備一定的社會職能[3]，有責任促進社會政治、經濟、文化事業的整體發展，帶動民眾提升整體知識水平。具體來說，可以從如下兩方面加大平臺開放力度。

1.高等院校仿真實踐教育平臺的部分實驗設施可以面向社會對公眾開放，以公眾感興趣的熱點問題、熱點現象作為切入點，由指導教師帶領市民親身參與實驗，以相關的科學實驗來解釋熱點理論，讓更多的市民感受到科技發展給生活帶來的便利，讓市民能夠在潛移默化中了解科學技術的發展程度，養成崇尚科學、愛科學、勤于思考的全民學習風氣，并在一定程度上能為市民提供創新實驗場所，促進科技創新工作的全面發展。19世紀末至20世紀初，“威斯康星思想”[4]在美國高校廣泛傳播并逐漸打破了“關門辦學”的教育理念，美國高校的部分實驗室、儀器設施面向本州州民提供教育教學服務，美國也由此把知識、技能和研究問題的方法普及給更多的民眾，這促成了美國政治、經濟的繁盛。

2.高校可以以仿真平臺為依托，定期開展面向社會的“科普宣講”活動。以筆者所在學校石油化工產業鏈實物仿真實踐教育基地為例，可以面向中小學生、社會群體開展“油氣知識科普宣講”活動，使市民了解“一滴油的前世今生”：從油氣的產生、油氣資源的流動、勘探開發、輸送、煉制至精細化利用。這能讓市民深刻認識到石油是全人類的寶貴財富，它與人們的生活息息相關，油氣資源得來不易，每一個過程都歷經艱難險阻，現今油氣資源的綜合利用凝結了人類的智慧和辛勤勞動，以此來號召民眾珍惜資源、抵制浪費。

二、師資力量

目前高校仿真實踐教育平臺的指導教師一部分由理論教師兼任，另一部分則由直接從校園走入實踐教學崗位的青年教師擔任。他們具有扎實的理論基礎和較高的學術水平，但都相對缺少實際工作經驗和實踐指導經驗。這導致了他們的實踐教學乃至創新實踐工作的開展受到限制，這顯然不能順應現如今互聯網+、創新2.0、中國制造2025等建設創新型社會的總體發展要求。[5][6]因此，高等院校還需要進一步調整仿真實踐教學隊伍的師資結構，帶動科技創新工作的開展。對于這個問題，可以從以下兩個方面著手解決。

1.提高教師隊伍的實踐能力。鼓勵理論教師進入企業學習，參與企業生產、幫助企業解決生產經營難題。德國的一些高校在選聘教授時明確提出，應聘者除了必須具有一定的學術水平之外，還必須擁有在相關企業任職5年以上的工作經歷。[7]理論與實踐經驗兼具的教師隊伍有助于培養學生的實踐創新能力。教師在入廠學習提高自身實踐能力的同時，能夠發掘企業的實際需求，從而更有針對性地帶領學生開展科研創新工作，這勢必會帶動所涉獵行業的創新發展。

2.合理配備師資隊伍。合理的師資力量能夠給學生提供卓有成效的指導。目前，筆者所在學校正在籌備組建一支由相關專業理論教師、實踐指導教師與企業高技能等級專家組成的師資隊伍，共同進駐仿真實踐教育中心指導實踐教學，其優勢在于他們能夠發揮各自所長，協同完成教學工作。但是考慮到創新創業大環境下的發展需求，筆者建議在師資隊伍中加入創新創業專家，以仿真實踐教育平臺作為開展實踐創新工作的試驗場，聘請具有相關經驗的資深創新創業專家定期到學校指導師生的仿真實踐創新工作，引導學生理順創新方向，制定可行的實踐方案，提高創新實踐項目的質量。例如，在第二屆“互聯網+”大學生創新創業訓練營中，云南開放大學的“復雜設備虛擬仿真”項目，得到了來自創新創業投資服務聯盟中創業專家們的指導。[8]專家們以政府長期規劃、政策發展的角度有針對性地指導修改創業項目，這就為項目研究成果的轉化奠定了堅實的基礎，進一步促使創新工作落到實處。endprint

三、考核制度

仿真實踐教學著重鍛煉的是學生的動手能力、創新能力、協同完成既定實踐任務的能力。筆者通過調研發現，我國目前的仿真實踐教學課程基本上都以考察課的形式存在，成績考核不夠嚴格。各高校普遍將仿真實踐教學分為三個階段；第一階段為平臺認知階段，由教師講解平臺功能和設備原理；第二階段為實際操作階段，由教師指導學生進行平臺操作；第三階段為課程創新階段，由教師根據平臺設施設置創新題目，學生自主完成作業。在仿真實踐課上，平臺認知及實際操作階段學生都還有接觸新鮮事物的熱情，但是進入到課程創新階段時，學生往往表現得很被動、不愿意去思考，這就導致仿真實踐課程流于形式，學生課上開小差等；對于教師布置的任務，某些學生則交給同組其他學生代勞、應付了事。針對這些問題，筆者建議制定嚴格的課程考核制度，考核制度可以采用如下方式進行。1.將最終成績考核分為課堂表現、操作能力、創新能力三項內容并設置“斃點”，即如若其中任意一項考核不合格，那么最終成績即為不及格，以此約束學生積極參與仿真實踐及創新學習，并在其中有所收獲。2.在學校層面增設仿真實踐創新學分或創新獎學金，鼓勵學生參與創新創業方向的開放性仿真實踐課程，切實促進學生個人能力及綜合素養的提高，讓他們能夠在殘酷的社會競爭環境中占據一定的優勢。例如，美國南加州大學石油工程專業學生在畢業時除了能夠獲得本專業的學歷證書外，還需要通過參與石油工程創新實踐項目來獲得創新實踐證書。該校也因此培養出了兼具理論與實踐能力的高素質人才，這一舉措也獲得了美國企業界的高度認可。

四、課程管理

在課程管理方面，目前各高校將仿真實踐教育作為一種輔助教學手段，學生通過親身動手操作加強了對理論課程的理解，同時也提高了自身的實踐操作能力。但是仿真實踐教育也應該在培養學生綜合學習能力等方面發揮更大的作用，例如可以以仿真實踐教育為媒介促進多學科學習。實踐是工程學科的基石，培養高層次工程學科人才的關鍵是實踐教學。各個學科之間從表面上看或許并沒有什么聯系，但實際上它們之間是互融互通的。早在19世紀初A.S. Parkard 教授就提出，在大學教育中過于專業化的學術分科會嚴重破壞知識體系在工程領域中的應用，這甚至已經阻礙了社會發展的進程，這推動了美國高校教育策略的革新。以工程學科教育享譽世界的麻省理工學院為例[9]，學生需要完成涉及機械、計算機、電子科技甚至光學系統的綜合化工程設計、評價及實踐課程，并且為了滿足技術革新及綜合運作的需求，學生還需要進一步涉獵政治、經濟、社會及技術系統中的原理和方法論。這種完備的實踐與學科多樣化的教學體制培養出了美國1/3的宇航員。我國清華大學于2016年提出建立跨院系協同培養人才的新機制[10]，但明顯看出，這種教育制度在我國起步較晚。針對這一問題，可以采用如下方式解決：在我國高校中以目前建成的仿真實踐平臺為基礎，開展多學科共同學習的模式，促進不同學科間的交流合作。例如，在仿真實踐中心，指導教師設定工程應用中出現的問題，要求學生進行課程設計解決工程實際問題。學生首先需要組建多學科研究小組，然后通過相互討論、共同分析實際問題、一起論證解決問題的方式來完成課程設計任務。這一過程強化了學生取長補短、彼此配合、相互學習的能力，學生通過這個過程對其他學科在本領域的應用情況也會有更直接的了解。多學科學習能夠跨越學科壁壘，在實踐中促進知識多元化應用的實現，推動工程科技水平的全面提升。以仿真實踐促進多學科學習的培養教育方式，能夠為提高學生的創新思維、創新能力奠定良好的基礎。

五、設備維護

仿真實踐教育以軟件與硬件結合、虛擬設備與實體設備結合的獨特性能，承擔了眾多教學、科研、課程設計、仿真實習等教學任務，并在其中發揮著不可替代的作用。仿真實踐教育平臺的穩定運行離不開后續對設備進行不斷地維護和保養。針對這一問題，筆者建議從如下方面著手解決。1.可以借鑒嚴格的企業化設備管理模式，建立設備臺賬，標定登記現有的設備設施，依據廠家說明詳細記錄設備的出廠時間、保養及檢修維修周期，按規定時間定期開展巡查及檢修工作。2.制定詳細的操作規程，把每一項操作內容和步驟具體化，在設備使用過程中實現規范操作。堅持“誰使用，誰負責”的原則，將設備使用情況登記在冊，把責任落實到個人，促使師生精心操作。教師在指導實踐操作時應密切關注設備運行的情況，對異常情況做到“早發現，早處理”，解決不了的情況及時上報并聯系專業維修人員協助修繕。3.高校教師因長期從事科研工作的關系在實驗過程中都能順利操作儀器，但在設備保養維修時往往顯得束手無策，并且有些仿真實踐設備具有危險性，這就要求維修人員應具備一定的資質。為此，學校可以組建專業化的維修班組，選用具有多年企業生產及設備管理經驗的工程技術人員作為技術指導，選用具有設備維修經驗的人員、持有特殊作業證等相關人員參與檢維修工作，使設備的長期使用得到有效的維護保障。

六、結語

為了適應新一輪技術革新的需求，高等院校在傳授學生理論知識的同時，加大了對學生實踐能力、創新能力的培養力度。為積極探索能夠提高學生理論素養及實踐能力的新思路，仿真實踐教育應運而生。眾多高校以此作為平臺開設了一系列的仿真實踐課程，切實有效的鍛煉了學生的實踐能力。但是在仿真實踐的實際教學過程中也暴露出一些有待解決的問題，相信通過管理制度的不斷完善、改革方案的逐步實施，仿真實踐教學會在培養應用型人才、專業技術人才、卓越創新人才的過程中發揮更大的作用。

[ 參 考 文 獻 ]

[1] 鄒祝英，彭文武，羅清海，等. 仿真教學在工程教育中的應用分析[J].衡陽師范學院學報，2012（1）：146-149.

[2] 教育部辦公廳. 教育部辦公廳關于開展2015年國家級虛擬仿真實驗教學中心建設工作的通知[EB/OL]. http：//www.moe.gov.cn/srcsite/A08/s7945/s7946/201506/t20150618_190671.html.2015-06-04/2016-09-10.

[3] 甄麗娜. 美國高校社會服務職能的發展及啟示[D].西南師范大學，2005.

[4] 王亮生. “威斯康星思想”述評[J].湘潭大學學報（哲學社會科學版），1995（1）：119-121.

[5] 李如平，吳房勝，馬玉清，等. 高職院校創客人才培養模式研究[J]. 科技視界，2016（20）：64-65.

[6] 閆妍，曹潔，李薇. 應對工業4.0地方本科院校轉型為應用技術型高校的幾點思考[J]. 職業教育研究，2016（8）：22-25.

[7] 鄭紅. 德國職教重在培養實踐能力教授要有企業經驗[EB/OL]. http：//news.xinhuanet.com/edu/ 2012-05/09/c_123099266.htm.2012-05-09/2016-09-10.

[8] 智庫商學院. 大學生創客靠什么“闖出來”？創業導師如何成真諸葛？[EB/OL]. http：//mba.mbalib.com/news/14923.html. 2016-09-18.

[9] 葉濤，胥軍. 美國大學工程教育中實踐教學的理念與措施[J]. 教育教學論壇， 2014（44）：227-229.

[10] 清華大學. 清華大學關于深化創新創業教育改革的實施方案[EB/OL]. http：//www.moe.gov.cn/s78/A08/gjs_left/s385

4/cxcyjy_ssfa/201604/t20160413_238103.html. 2016-07-22/2016-09-10.

[責任編輯：陳 明]endprint