高校仿真实践教学现状及建议探讨
[摘 要]高校仿真实践教学以虚实结合、能够模拟复杂实际环境的优越性得到广泛关注。通过结合仿真实践教学的调研情况，依据教育部对仿真实践教学工作的总体部署，以石油化工产业链实践教育基地为例，分别从平台开放、师资力量、考核制度、课程管理、设备管理五个方面探讨仿真实践教学的现状，并提出了相应的建议。
[关键词]仿真；实践教学；师资力量；考核制度；课程管理；设备管理
[中图分类号] G642.0 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437（2018）01-0060-03
高校仿真实践教学是以实体装置或虚拟软件模拟实际生产环境，以相关专业的理论知识和现场实际操作为基础，在模拟环境中完成教学内容和实践训练。[1]2015年1月教育部下发通知，批准了百所高校的虚拟仿真实验中心获封“国家级虚拟仿真实验教学中心”，同时指明了建设下一期工程的总体工作思路：进一步推进仿真教学平台的建设工作，充分实现实体仿真与虚拟仿真相结合、实体仿真为主虚拟仿真为辅、两者相互补充的原则。同时指出，应着重加强仿真教育平台设施的开放共享、提高师资队伍水平、完善管理体制等方面的工作力度，以合理规划促进仿真实践教育平台的长期可持续发展。[2]
笔者所在学校结合自身办学特色，建立了石油化工产业链实物仿真实践教育基地，实现了油气钻采、油气集输、石油加工、石油化工、精细化工全流程一体化实践教学模式。实践教育基地自投入教学以来，在立体化认知理论知识、提高学生实践能力等方面发挥了巨大作用。笔者在对仿真教学内容和仿真设施深入了解的基础上，结合教育部总体工作思路，从仿真实践教育平台开放、师资力量、考核制度、课程管理、设备管理五个方面阐述仿真实践教学的现状及问题，并探讨了相应的解决方法。
一、平台开放
仿真实践教育平台的开放共享，能够从根本上解决重复购买仪器设备的问题，能够使有限的资金、资源得到更深层次的利用，实现优质教育资源的优化配置。四川大学制定了关于虚拟仿真平台共享的措施，在全校范围内实行师生凭校园卡账号申请使用平台设施的制度。西北农业科技大学也提出了森林生物学仿真实验教学中心的申请使用制方案，师生不仅可在仿真实践中心完成实验及实训內容，并且可在此开展创新性的实验项目及研究课程。笔者所在学校制定了关于仿真实践教育平台开放共享的相关方案并取得了一定的成绩，在满足全校师生教学、科研、课程设计使用的同时，也面向其他院校提供仿真教学服务、面向石油石化企业开展岗前培训服务，前期的教学、培训效果良好并获得了社会各界的高度赞誉。但是笔者注意到，高校本身还具备一定的社会职能[3]，有责任促进社会政治、经济、文化事业的整体发展，带动民众提升整体知识水平。具体来说，可以从如下两方面加大平台开放力度。
1.高等院校仿真实践教育平台的部分实验设施可以面向社会对公众开放，以公众感兴趣的热点问题、热点现象作为切入点，由指导教师带领市民亲身参与实验，以相关的科学实验来解释热点理论，让更多的市民感受到科技发展给生活带来的便利，让市民能够在潜移默化中了解科学技术的发展程度，养成崇尚科学、爱科学、勤于思考的全民学习风气，并在一定程度上能为市民提供创新实验场所，促进科技创新工作的全面发展。19世纪末至20世纪初，“威斯康星思想”[4]在美国高校广泛传播并逐渐打破了“关门办学”的教育理念，美国高校的部分实验室、仪器设施面向本州州民提供教育教学服务，美国也由此把知识、技能和研究问题的方法普及给更多的民众，这促成了美国政治、经济的繁盛。
2.高校可以以仿真平台为依托，定期开展面向社会的“科普宣讲”活动。以笔者所在学校石油化工产业链实物仿真实践教育基地为例，可以面向中小学生、社会群体开展“油气知识科普宣讲”活动，使市民了解“一滴油的前世今生”：从油气的产生、油气资源的流动、勘探开发、输送、炼制至精细化利用。这能让市民深刻认识到石油是全人类的宝贵财富，它与人们的生活息息相关，油气资源得来不易，每一个过程都历经艰难险阻，现今油气资源的综合利用凝结了人类的智慧和辛勤劳动，以此来号召民众珍惜资源、抵制浪费。
二、师资力量
目前高校仿真实践教育平台的指导教师一部分由理论教师兼任，另一部分则由直接从校园走入实践教学岗位的青年教师担任。他们具有扎实的理论基础和较高的学术水平，但都相对缺少实际工作经验和实践指导经验。这导致了他们的实践教学乃至创新实践工作的开展受到限制，这显然不能顺应现如今互联网+、创新2.0、中国制造2025等建设创新型社会的总体发展要求。[5][6]因此，高等院校还需要进一步调整仿真实践教学队伍的师资结构，带动科技创新工作的开展。对于这个问题，可以从以下两个方面着手解决。
1.提高教师队伍的实践能力。鼓励理论教师进入企业学习，参与企业生产、帮助企业解决生产经营难题。德国的一些高校在选聘教授时明确提出，应聘者除了必须具有一定的学术水平之外，还必须拥有在相关企业任职5年以上的工作经历。[7]理论与实践经验兼具的教师队伍有助于培养学生的实践创新能力。教师在入厂学习提高自身实践能力的同时，能够发掘企业的实际需求，从而更有针对性地带领学生开展科研创新工作，这势必会带动所涉猎行业的创新发展。
2.合理配备师资队伍。合理的师资力量能够给学生提供卓有成效的指导。目前，笔者所在学校正在筹备组建一支由相关专业理论教师、实践指导教师与企业高技能等级专家组成的师资队伍，共同进驻仿真实践教育中心指导实践教学，其优势在于他们能够发挥各自所长，协同完成教学工作。但是考虑到创新创业大环境下的发展需求，笔者建议在师资队伍中加入创新创业专家，以仿真实践教育平台作为开展实践创新工作的试验场，聘请具有相关经验的资深创新创业专家定期到学校指导师生的仿真实践创新工作，引导学生理顺创新方向，制定可行的实践方案，提高创新实践项目的质量。例如，在第二届“互联网+”大学生创新创业训练营中，云南开放大学的“复杂设备虚拟仿真”项目，得到了来自创新创业投资服务联盟中创业专家们的指导。[8]专家们以政府长期规划、政策发展的角度有针对性地指导修改创业项目，这就为项目研究成果的转化奠定了坚实的基础，进一步促使创新工作落到实处。
三、考核制度
仿真实践教学着重锻炼的是学生的动手能力、创新能力、协同完成既定实践任务的能力。笔者通过调研发现，我国目前的仿真实践教学课程基本上都以考察课的形式存在，成绩考核不够严格。各高校普遍将仿真实践教学分为三个阶段；第一阶段为平台认知阶段，由教师讲解平台功能和设备原理；第二阶段为实际操作阶段，由教师指导学生进行平台操作；第三阶段为课程创新阶段，由教师根据平台设施设置创新题目，学生自主完成作业。在仿真实践课上，平台认知及实际操作阶段学生都还有接触新鲜事物的热情，但是进入到课程创新阶段时，学生往往表现得很被动、不愿意去思考，这就导致仿真实践课程流于形式，学生课上开小差等；对于教师布置的任务，某些学生则交给同组其他学生代劳、应付了事。针对这些问题，笔者建议制定严格的课程考核制度，考核制度可以采用如下方式进行。1.将最终成绩考核分为课堂表现、操作能力、创新能力三项内容并设置“毙点”，即如若其中任意一项考核不合格，那么最终成绩即为不及格，以此约束学生积极参与仿真实践及创新学习，并在其中有所收获。2.在学校层面增设仿真实践创新学分或创新奖学金，鼓励学生参与创新创业方向的开放性仿真实践课程，切实促进学生个人能力及综合素养的提高，让他们能够在残酷的社会竞争环境中占据一定的优势。例如，美国南加州大学石油工程专业学生在毕业时除了能够获得本专业的学历证书外，还需要通过参与石油工程创新实践项目来获得创新实践证书。该校也因此培养出了兼具理论与实践能力的高素质人才，这一举措也获得了美国企业界的高度认可。
四、课程管理
在课程管理方面，目前各高校将仿真实践教育作为一种辅助教学手段，学生通过亲身动手操作加强了对理论课程的理解，同时也提高了自身的实践操作能力。但是仿真实践教育也应该在培养学生综合学习能力等方面发挥更大的作用，例如可以以仿真实践教育为媒介促进多学科学习。实践是工程学科的基石，培养高层次工程学科人才的关键是实践教学。各个学科之间从表面上看或许并没有什么联系，但实际上它们之间是互融互通的。早在19世纪初A.S. Parkard 教授就提出，在大学教育中过于专业化的学术分科会严重破坏知识体系在工程领域中的应用，这甚至已经阻碍了社会发展的进程，这推动了美国高校教育策略的革新。以工程学科教育享誉世界的麻省理工学院为例[9]，学生需要完成涉及机械、计算机、电子科技甚至光学系统的综合化工程设计、评价及实践课程，并且为了满足技术革新及综合运作的需求，学生还需要进一步涉猎政治、经济、社会及技术系统中的原理和方法论。这种完备的实践与学科多样化的教学体制培养出了美国1/3的宇航员。我国清华大学于2016年提出建立跨院系协同培养人才的新机制[10]，但明显看出，这种教育制度在我国起步较晚。针对这一问题，可以采用如下方式解决：在我国高校中以目前建成的仿真實践平台为基础，开展多学科共同学习的模式，促进不同学科间的交流合作。例如，在仿真实践中心，指导教师设定工程应用中出现的问题，要求学生进行课程设计解决工程实际问题。学生首先需要组建多学科研究小组，然后通过相互讨论、共同分析实际问题、一起论证解决问题的方式来完成课程设计任务。这一过程强化了学生取长补短、彼此配合、相互学习的能力，学生通过这个过程对其他学科在本领域的应用情况也会有更直接的了解。多学科学习能够跨越学科壁垒，在实践中促进知识多元化应用的实现，推动工程科技水平的全面提升。以仿真实践促进多学科学习的培养教育方式，能够为提高学生的创新思维、创新能力奠定良好的基础。
五、设备维护
仿真实践教育以软件与硬件结合、虚拟设备与实体设备结合的独特性能，承担了众多教学、科研、课程设计、仿真实习等教学任务，并在其中发挥着不可替代的作用。仿真实践教育平台的稳定运行离不开后续对设备进行不断地维护和保养。针对这一问题，笔者建议从如下方面着手解决。1.可以借鉴严格的企业化设备管理模式，建立设备台账，标定登记现有的设备设施，依据厂家说明详细记录设备的出厂时间、保养及检修维修周期，按规定时间定期开展巡查及检修工作。2.制定详细的操作规程，把每一项操作内容和步骤具体化，在设备使用过程中实现规范操作。坚持“谁使用，谁负责”的原则，将设备使用情况登记在册，把责任落实到个人，促使师生精心操作。教师在指导实践操作时应密切关注设备运行的情况，对异常情况做到“早发现，早处理”，解决不了的情况及时上报并联系专业维修人员协助修缮。3.高校教师因长期从事科研工作的关系在实验过程中都能顺利操作仪器，但在设备保养维修时往往显得束手无策，并且有些仿真实践设备具有危险性，这就要求维修人员应具备一定的资质。为此，学校可以组建专业化的维修班组，选用具有多年企业生产及设备管理经验的工程技术人员作为技术指导，选用具有设备维修经验的人员、持有特殊作业证等相关人员参与检维修工作，使设备的长期使用得到有效的维护保障。
六、结语
为了适应新一轮技术革新的需求，高等院校在传授学生理论知识的同时，加大了对学生实践能力、创新能力的培养力度。为积极探索能够提高学生理论素养及实践能力的新思路，仿真实践教育应运而生。众多高校以此作为平台开设了一系列的仿真实践课程，切实有效的锻炼了学生的实践能力。但是在仿真实践的实际教学过程中也暴露出一些有待解决的问题，相信通过管理制度的不断完善、改革方案的逐步实施，仿真实践教学会在培养应用型人才、专业技术人才、卓越创新人才的过程中发挥更大的作用。
[ 参 考 文 献 ]
[1] 邹祝英，彭文武，罗清海，等. 仿真教学在工程教育中的应用分析[J].衡阳师范学院学报，2012（1）：146-149.
[2] 教育部办公厅. 教育部办公厅关于开展2015年国家级虚拟仿真实验教学中心建设工作的通知[EB/OL]. http：///edu/ 2012-05/09/c_123099266.htm.2012-05-09/2016-09-10.
[8] 智库商学院. 大学生创客靠什么“闯出来”？创业导师如何成真诸葛？[EB/OL]. http：//mba.mbalib.com/news/14923.html. 2016-09-18.
[9] 叶涛，胥军. 美国大学工程教育中实践教学的理念与措施[J]. 教育教学论坛， 2014（44）：227-229.
[10] 清华大学. 清华大学关于深化创新创业教育改革的实施方案[EB/OL]. http：///s78/A08/gjs_left/s385
4/cxcyjy_ssfa/201604/t20160413_238103.html. 2016-07-22/2016-09-10.
[责任编辑：陈 明]
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