工程教育专业认证下的高校优化产学研用人才培养模式

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　　摘 要 专业教育认证为高校新工科建设与改革提出了标准和要求，以学生为中心，产出为导向，培养学生的工程实践能力是当前的任务。高度虚拟仿真的应用作为高校优化人才培养结构的有效应对措施，为产学研用的培养过程提供了承前启后的纽带。实验教学以仿真教学方法为感知方式，以大数据和互联网+为手段，以学生为中心，完全实现学生自主实验操作仿真模块和计算实验结果，统计实验数据，充分发挥教师和学生的主观能动性，教授知识，培养学生的各种能力，为学生就业提供指导。
　　关键词 人才培养结构;专业工程认证;互联网+;产学研用
　　中图分类号： TP311.5-4;G642 文献标识码： A
　　1 高校优化产学研用人才培养模式对策
　　工程认证是一个由美国、英国、新西兰等6个国家的民间团体发起和签署的用于实现协议国间本科工程学历资格互认的协议，其核心宗旨是“以学生为中心，产出导向”的人才培养体系，并强调教育过程的持续改进的理念，重点强调学生的实践动手能力和解决复杂工程问题的能力[1-4]。但是由于工科实践的前沿性和工程型，如没有充分的准备和模拟，学生在企业实习存在这一定安全隐患。所以实验仿真教学在互联网+的背景下应运而生。本文以《离子膜电解装置综合虚拟仿真实验》为例，研究了应用虚拟仿真实验教学与平台交互如何优化高校产学研用人才培养模式。
　　2 实验教学方法
　　实验教学以仿真教学方法为感知方式，以大数据和互联网+为手段，以学生为中心，完全实现学生自主实验操作仿真模块和计算实验结果，统计实验数据。
　　仿真实验教学从有利于调动学生实验的积极性、主动性，有助于学生自主学习、合作学习和研究性学习，有利于学生实践能力和创新能力的培养的角度出发，采用包括计算机多媒体解决方案的多样性实验教学方法，这对于学生今后在工作中创造性地运用所学知识，培养创新型人才是非常重要的。具体教学实验方法如下：
　　1）将网络多媒体技术、计算机虚拟现实技术，营造高度仿真的实验环境。
　　2）按实践环节内在联系设计综合实验项目，提高对基本技术和方法综合运用。将用料种类和参数提前做好设计和规划，符合生产需要和实际情况，提高学生的设计能力。
　　3）建立符合学生认知规律的教学程序，由浅入深，由简单到复杂，有初步感性认识如认识实习，到独立设计如科研训练，再到综合技能训练如综合实验，再到独立科研能力培养如毕业设计;每项实验结束后进行总结讨论。
　　4）模拟生产环境，营造高度仿真的电解生产，把实际工作中的电解融入仿真到实验教学中。
　　5）创设基于问题的实验教学方法、基于案例的实验教学方法以及基于真实情境、综合实战的实验教学方法等。
　　6）有特色地有针对性的个体指导与统一授课相结合。针对仿真的特有便利条件，教师在线下整体教学，在线上随时可以一对一地对学生进行指导，将学生的问题串联起来，做出完整的课堂反馈，形成良性循环。
　　3 实验实施过程
　　在高度仿真的实验环境中，实验恰当地应用多媒体及计算机网络视频技术等，如模拟演示、电子教案、多媒体网络课件、视频录像、微机数据处理等多种现代化的教学手段开展实验教学。教师改造传统的实验教学内容和实验技术方法，提高教学效率和教学水平。
　　1）机房设有多媒体教学设备并对学生免费开放，学生能够随时处理数据、讨论实验仿真现象并及时分析结果，同时为了明确机理还可立即查阅文献、进而改进设计方案、撰写实验报告或提交报告及利用网络资源等。多渠道建设多媒体教学资源库，网站提供网上丰富的教学资源。
　　2）编制和引进多媒体课件用于实验教学，教学手段向现代化、网络化和多媒体化方向发展。先进的教学手段是教学效果的有力保障，虚拟仿真实验需要全方位的网络化管理和平台的支持。多媒体课件与视频说明的文件及时更新，为仿真实验的顺利进行提供保证。
　　3）实验具体操作过程分解。本单元采用离子膜电解槽电解盐水，原料氯化钠和水，电解后产品为氢氧化钠和氢气、氯气。其反应为（如图1所示）
　　2NaCl+2H2O→2NaOH+Cl2↑+H2↑
　　4）仿真与实践紧密相连成为产学研用教育模式的润滑剂。高校达到认证标准，首先要更新教育理念，核心是改变培养机制，目的是提高人才的工程实践能力。教学、科研与实践的緊密结合，需要有纽带和媒介。时下的互联网时代为我们的教育教学打开了一扇庞大的门，更为校-校、校-企间的联系提供了平台支持。在此平台上，虚拟仿真的应用为学生敞开了虚拟学习的窗。借助虚拟仿真实验，学生可以了解到真正生产中看不到的阀门内部构造，参数的调试与生产联动原理，还有各种反应塔、釜、罐等高危设备内部构造，形成透明化的教学模式。在仿真系统中，学生是主体、是总工程师、是操作员、质检经理，所以这种优化人才培养方式不只是给学生输入知识更是积累他们的管理经验。仿真实验教学是优化高校人才培养模式的重要前提，为产学研用结合培养创新人才的模式打下坚实基础。
　　4 优化考核结构对策
　　仿真培训项目考核主要包括：
　　1）学生对厂区的了解程度及知识点认识程度。
　　2）学生练习时间及练习成绩的考核。
　　3）考核时，学生自主操作的成绩情况及问题分析。主要通过步骤练习与步骤考核，考查学生对工艺流程的掌握情况。从教与学方面，离子膜电解装置综合虚拟仿真实验主要考核内容包括对学生在实验过程中的学习表现、教师提问的回答情况、教师站对学生工作站适时操作的监控情况记录、实验系统的实验效果评价。实训结束前，再组织一次集中上机考核，通过平台的考试中心组和试卷，学生参加仿真考核，由计算机系统自动计算成绩。
　　5 教学应用与效果
　　应用化学等专业的学生通过该实验既可以了解电解的操作原理，又能深刻理解目前最先进的主流的控制系统设计的意义与硬软件实现方法，以实现对温度、压力、流量、液位等过程参数的控制，使学生具备一定的工业装置操作并能完成自动控制，为就业时迅速进入角色打下基础。 　　虚拟仿真实验具有较好的化学专业教学应用前景，该项目涵盖基本原理及单元操作等知识。通过在多学院的交流应用，该软件能很好地引导学生对原理、工艺、设备、安全、仪表知识进行学习，提高学生的学习兴趣，并能通过实验预习、总结题目以及实操评分系统对学生学习效果进行管理。作为真实生产现场实验与实习的补充，通过虚拟仿真实验，依托虚拟现实、多媒体、人机交互、数据库和网络通信等技术，学生可以在完全没有风险的环境中，深入细致地研究应用化学中典型电化学的生产的工艺构成（学习DCS图和Field图的构建和应用）、典型工艺参数控制的科学性与合理性（可以改变控制策略考察实际效果）、研究工艺过程的最优化生产策略与之匹配的参数控制策略，避免了高物耗、高成本和实验过程难以重复进行的问题。通过互联网，可以采用远程访问和控制策略，将虚拟仿真实验实现异地共享，惠及更多的同类别高校学生。
　　哈尔滨理工大学化工虚拟仿真实验室的运行，在满足本院师生工程实践的教学和培训需要同时，教学与工程资源面向全国高校开放。应用化学虚拟仿真实验室进一步完善了仿真教学平台建设，继续优化建设了应用化学工程实验项目，加强了网络平台建设与完善，细化了教学过程，优化了实验项目，增加了符合先进企业测试要求的大型仪器设备资源配置，健全了合作机制，为我校和其他院校更多专业学生提供仿真教学服务，使学生在学习专业知识同时，更多地感受和体验我国超大型化工企业运行机制和先进管理理念。学校致力于校-企双方合作，共同组建来自校企双方的、拥有扎实理论水平与良好工程教学能力的教师队伍，不断加强双方专家之间交流合作，实现共同讨论培养方案、共同建立课程体系、共同搭建仿真平台，共同编撰教材、共同实施培养过程、共同评价培养学生质量的全过程合作。通过合作，使企业深度参与人才培养全过程，实现所培养人才与企业社会有效对接，达成认证标准;同时将企业的新产品研发、工程培训与学校科学研究、学生实践学习和就业有机地结合，实现了深层次优化培养结构、构建校企联合培养机制良性循。
　　6 结束语
　　虚拟仿真实验教与学增加了教师和学生的学习能力，模擬企业真实生产氛围，细化工艺流程，既有利于学生了解实践的原理和目的意义，在参与实践之初就可以认清自己的工作定位，又有利于学生带着工程实践的预演经验走入工作岗位，从而完全达到认证要求，为塑造合格工程型和应用型人才提供有力保障。
　　参考文献
　　[1]韦玉辉，苏兆伟，曹桢.工程教育认证背景下服装设计与工程专业发展策略研究.轻工科技，2019，35（10）： 180-184.
　　[2]赵伶俐.课堂教学技术与艺术.重庆：西南师范大学出版社，1995： 33.
　　[3]马云鹏，张春莉.数学教育评价.北京：高等教育出版社，2003：27.
　　[4]文秋芳.英语口语测试与教学.上海：上海外语教育出版社，1999：18.
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