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审核评估示范案例(产教融合):校企合作打造虚拟仿真教学新场景

2023年05月15日    核科学技术学院 

一、虚拟仿真技术催生校企合作新动能

加强教学实习基地建设,是高校进一步改进办学条件、凸显办学特点、提高教学质量的重点,而高校在各专业教学计划中都设有相应的教学实验培训课题,这是对教学需求的主动反映。传统的实践性训练教育过程主要侧重于物理硬件教学,在实验室、训练馆或企业车间中进行。因为其教学直接、易感、接近生产实际,历来是我国高校实践性教学的首选教学模式。但是,由于这些教学模式存在固有的弊端,资金投入过大,教学适应性也较差,因此难以开展,这就使传统实践性教育陷入了困境。而充分运用计算机和现代技术开展虚拟车间、虚拟生产车间、虚拟化实践和虚拟技术教学,是目前不少高校在探索的教学方法,以减轻传统实践性教学模式所造成的压力。虚拟现实仿真教育技术具有多认知性、沉浸性、交互式和概念性等优点,这些特点便于教师的教育和学生专业技术的训练,这为解决高校面临的实训、学习、就业困难等问题开拓了新途径。所以,将虚拟现实仿真技术运用于实验实训教学,必将成为高校的良好选择。

南华大学核科学技术学院辐射防护与核安全专业自专业成立以来,始终将校企合作、产教融合作为办学特色打造,注重实验和实训教学,与安徽科大奥锐科技有限公司、上海金鹏源辐照技术有限公司签署产教合作协同育人协议,达成战略合作。通过与两个公司的合作,是学院加快专业建设发展,全面提高人才培养质量的重要举措,对加强学生的创新实践能力和培养高端应用型人才具有重要意义。

二、校企合作单位简介

1.科大奥锐公司。成立于2001年,源于中国科技大学人工智能与计算机应用研究室。首创了虚拟现实型教学软件,并在国内外700多所高校得到教学应用。公司注册资金1000万元,在北京、上海、武汉、西安、成都、广州、沈阳成立了七个分公司。

科大奥锐有限公司资质

2.上海金鹏源辐照技术有限公司(上海JPY)。成立于2002年1月,由全国大的辐照加工企业深圳市金鹏源辐照技术有限公司(JPY)(原深圳辐照加工中心)投资,是专业从事辐照加工服务的企业。上海JPY占地2万平方米,目前一期辐照装置设计装源容量为400万居里,正在建设的二期辐照装置设计装源容量为600万居里(全国单座辐照装置设计装源量大),两套辐照装置都是具有国际领先水平的托箱式自动换层换面的全自动伽玛辐照装置,可为医疗及保健用品、药品及其原材料、药包材料、食品、化妆品、玩具、高分子材料等厂商提供灭菌、消毒、改性等辐照加工服务。

三、校企合作目标

通过校企合作,学院将具有行业背景的优秀企业家、技术专家、管理精英等融入现有教学团队,把实践应用的一些先进案例搬至课堂,并进行虚拟仿真化,让课堂不再枯燥,形成身临其境的体验。让更多学生通过实践教育而受益,提高发现与解决问题的能力;扩大学生可选择的实习基地范围,节约教学成本,原理验证的实验具有广泛的适应性和实用性,突破空间局限性,对学生的实践学习具有高容错率。促进人才培养更好符合国家发展需要,适应企业发展需要,达到校企双赢局面。辐射防护与核安全系开展的校企合作虚拟仿真教学实践,覆盖核科学技术监护学院辐射防护与核安全、核工程与核技术、核物理三个专业,其中核工程与核技术为国家一流专业,核物理和辐射防护与核安全为湖南省一流专业,辐射防护与核安全和核工程与核技术两个专业均通过了教育部工程质量认证。本教学实践开发的闪烁室计数法测氡虚拟仿真实验平台已经在三个专业中推广,并取得了不错的效果,仿星器虚拟仿真实验系统已经在核物理专业中推广。辐射防护与核安全专业的辐射剂量学获评国家级一流课程,核物理获评省级一流课程。

四、基于校企合作的虚拟仿真教学实践模式建设

建立校企合作下的虚拟现实仿真课程实施模式,必须从理论课程的实践入手,由专业教师参与,这就能够建立一个高度开放性的教学方法。采用这种教学方法,实际虚拟仿真实验课程中的内容将贯穿整个教学过程,让学生经过适当的引导与渗透,切实了解虚拟仿真实验的知识点。构建校企合作的基于虚拟现实仿真课程实施模式,必须以有效提升实际教学为基本出发点。可以设置明确的培养计划,在工作实施过程中以培养学生的实际能力和创新性为重要切入点,以校企合作为平台开展实践性课程。所以,构建完备的虚拟仿真实验课程系统,最大限度地发掘学生的创造力,这不仅可以有效地推动学生自身创新能力的培养,还可以极大地推动学生建立创新思维模型,达到高校教学和培养计划的有效整合。充分利用现有虚拟仿真课程平台,并融入学校的理论课程,以达到理论教学与实际学习的有机融合。

(一)建校企合作虚拟仿真课程实施的具体机制

包括:(1)高校与企业分别选派部分管理人员共同形成校企合作的统一组织机构,以便在各方内部形成合理的信息沟通机制。(2)充分利用各方的技术优势,形成共享的教育信息网络平台,做到校企合作的公平透明,从而提高校企合作教育的科学性和规范化。(3)加强对虚拟仿真教学实践平台的推广工作,在高校门户网站和公司官网同步推广,进行虚拟仿真教学实践平台的信息共享,对公司产生一定的效益。

基于校企合作的虚拟仿真教学实践的学生考核机制建设。人才评估方式不仅要反映虚拟实践的特色,还要进一步体现企业在教学中的作用,建立以学校和企业为基本单位的多元化测评体系。在基于校企合作的虚拟仿真教学实践评估过程中,建立了以学生的实践经验为评估主体,充分结合课程评估、虚拟实践评估、能力评估等内容,构建“四位一体”的综合评估机制。

(二)搭建虚拟仿真实践教学平台

通过虚拟仿真实践教育平台,学院完成了对公司实践生产项目教学和高校理论课程教育的集成。所以,学院与企业都主动投入教育资源,在校企协同下共同建设虚拟仿真的教育网络平台。具体内容如下。

1.虚拟仿真技术的迅速发展为高等院校进行虚拟仿真实验课程提供了技术基础。随着计算机软硬件技术水平的提升,虚拟仿真技术也逐步发展与完善。此外,随着智能终端设备的基本普及,以及高速网络、宽带与移动网络的全面覆盖,为利用虚拟仿真结果实现教学提供了有利条件。

2.以熟悉应用移动设备的大专院校教师为使用对象。目前,我们学校所采用的移动终端设备的能力正在不断地更新换代中,并显得越来越强劲,青少年学生已经成为这类应用平台的重点用户,学生也习惯了使用网络实现教育数据的获取,而这些形式也为新型教育方式的探索提供了借鉴。因此,高校虚拟仿真结果应用教育模式的建立符合用户的行为特点,适应高校教学本身的特性,如针对教师之间沟通交流的需求构建完善的信息交流体系,为便于与教师在线交流,构建完善的用户社群。

3.虚拟仿真实践教学平台的教学资源实现。教育活动的实施需要大量的教学资源作为基础,所以在虚拟仿真实践教学平台建设过程中,必须重视对教育资源的集成与运用。一是开发虚拟仿真技术软件,应聘请专业的企业针对教育课程的实践要求进行软件开发。二是课程设计,在虚拟仿真实践项目的开展过程中,组织企业导师与院校专业教师联合参与,以发挥各方资源的优势,实现理论与实践经验的高效融合。图3为南华大学辐射防护与核安全专业测氡虚拟仿真平台。图4为伽玛辐照装置虚拟仿真图。

闪烁室计数法测氡虚拟仿真实验平台

伽玛辐照装置虚拟仿真

(三)基于校企合作的虚拟仿真教学实践师资队伍培养机制建设

在校企联合下,虚拟仿真课程实践师资队伍的建立不仅要以高校师资为重点培养对象,还要进一步发掘企业师资的潜能。高校教师必须要以青年教师为主体,积极引导青年教师走出去,以推动青年教师有效培养。首先,组织年轻教师进行培训,在培训过程中,邀请企业员工参与其中。其次,在年度学习阶段,引导青年教师参与公司产品的实践,做好与客户的交流,强化青年教师的实践性教育,通过与公司人员的交流,提高青年教师的技术水平。另外,高校教师在进行科研项目的过程中,可以利用校企合作的虚拟仿真教学实践平台,加强与中小企业的互动,这样不但能够达到校企合作的虚拟仿真教学实践平台的高效使用,而且能够提高其主要科研项目的科学性与技术含量。在活动中,教师的整体素质和能力能够获得较大的提升。图5为辐射防护与核安全专业任课老师获得的软件著作权。

软件著作权

五、产学合作协同育人展望

在学校的教学过程中,人才培养模式相对单一,传统的单一教学模式往往无法使学生整合理论知识,这对学校的人才培养极为不利。鉴于此,通过与企业合作建立校企合作模式下的虚拟仿真教学实习系统,从而实现理论教学与实践的有效结合,充分发挥虚拟仿真的教学优势,为进一步提高人才培养质量和效率奠定基础。