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【摘要】現代化社會的發展，使我國在教育改革中越來越重視學生實踐能力的培養，這也使各個高校紛紛大刀闊斧的改革教學模式，虛擬實驗室便是教學改革中的一大重要內容。在機械領域中，各種新技術、新設備在機械制造領域中的應用，使該領域急需大量的應用型人才，對機械專業學生的實踐能力進行培養，已經到了迫在眉睫的地步。鑒于此，本文對基于虛擬實驗的實驗室推動機械專業教學改革進行深入的研究，以期能夠為我國各個高校在機械專業教學改革工作中提供相應的參考建議。

【關鍵詞】虛擬實驗；實驗室；機械專業；教學改革

引言

長期以來，由于高校長期受到傳統教學模式的影響，致使高校在機械專業教學中，并沒有對學生實踐能力的培養予以足夠的重視，在教學活動中往往重理論、輕實踐，進而造成學生在進入機械制造企業時，往往很難在短時間內適應崗位的技能要求，從而導致學生的實踐能力普遍較差。如何提高機械專業學生的實踐能力，已經成為我國教育改革中非常關注的一大焦點。虛擬實驗是一種新型的教學手段，相比于實體實驗，虛擬實驗綜合運用了互聯網技術、計算機技術以及虛擬現實技術，從而實現了對真實實驗環境的模擬，使學生能夠在模擬的實驗環境中來開展實驗，進而在確保學生自身安全的同時，還能有效培養學生的實踐能力。因此，將虛擬實驗引入到機械專業教學中，通過虛擬實驗室來推動機械專業教學改革是具有重要現實意義的。

1虛擬實驗教學概念

實驗教學是培養學生實踐能力的一種重要教學手段，學生在實驗過程中，能夠養成良好的觀察習慣，通過對實驗過程及結果的觀察，從而充分發揮其探究精神，激發學生的學習興趣，使學生能夠在實驗中不斷探尋真知。不過，由于實體實驗教學會受到諸多主觀和客觀因素的影響，并且無法保證學生在實驗過程中的自身安全，同時對學校的資金、設備等都有著較高的要求，這也使實體實驗在教學過程中會受到很大的限制。而虛擬實驗教學是通過互聯網技術、計算機技術乃至虛擬現實技術的運用，從而構建出一個具有模擬性、開放性、交互性特征的實驗環境，從而使學生能夠在虛擬的實驗環境中進行相應的操作，從而快速完成實驗項目。現階段，虛擬實驗室已經在國外諸多高校中得到了廣泛的應用，而在國內則尚未得到全面的普及，不過虛擬實驗室的發展前景卻是令人非常期待的。

2基于虛擬實驗的實驗室推動機械專業教學改革的目標指向

相比于傳統的實驗教學，虛擬實驗教學有著巨大的優越性，其優越性主要體現在以下四個方面：①虛擬實驗教學能夠通過網絡來獲取到更多的學習資源，突破了空間與時間的限制，實現了對教學資源的最大化利用；②學生可隨時隨地的通過虛擬實驗平臺來進行實驗設計，從而在培養學生實踐創新能力的同時，提高學生的學習自主性；③無論是教師，還是學生，都可利用虛擬實驗教學平臺來進行交流，從而拉近了師生之間的距離；④虛擬實驗教學能夠克服校園中實驗設備陳舊、實驗資金不足等問題。正是這些優越性，使基于虛擬實驗的實驗室為機械專業的教學改革提供了巨大的推動力量。現階段，我國在機械專業教學中，學生普遍存在實踐能力較差的問題，而傳統的實驗教學又受到實驗設備、實驗資金、實驗時間及地點的限制，這也使傳統的實驗教學模式很難取得較為理想的教學成效。因此，將虛擬實驗室引入到機械專業教學中，能夠將傳統的實驗教學作為立足點，使學生通過虛擬實驗來提高其實踐與創新能力，從而實現創新性、綜合性與設計性的教學。

3基于虛擬實驗的實驗室推動機械專業教學改革措施

3.1教學改革思路

在機械專業教學改革中，應摒棄傳統的“重理論、輕實踐”教學理念，將實踐和理論放在同一位置上來看待，通過理論和實踐的并行教學，依據學生在學習知識時的認知規律，對學生的創新實踐能力進行重點培養，構建一個產學研一體化虛擬實驗教學平臺，采取虛實結合的教學策略，使學生能夠將課堂中學習到的機械專業知識應用于虛擬實驗中，并通過觀察虛擬實驗的過程及結果來總結實踐經驗，然后將這些實踐經驗真正的應用于實際操作當中，從而推動我國機械專業的教學改革。在基于虛擬實驗的機械專業教學改革中，應將創新型、探究型、獨立型人才培養作為教學改革的立足點，通過虛擬現實技術、互聯網等技術的應用來加強機械專業理論知識和實踐之間的聯系，從而使學生在虛擬實驗過程中能夠對理論知識進行驗證，提高理論知識的實踐能力。

3.2教學內容的智能結構調整

在基于虛擬實驗的機械專業教學改革中，需要明確其智能結構，智能結構是以某種目標為前提，主體在達成該目標時應具備的知識能力儲備量及其內在結構。從實質上來說，智能結構包括各個組成部分的排列與搭配以及知識能力儲備量兩層含義。在人才培養中，通過明確機械專業教學的智能結構，能夠為機械專業教學內容的調整提供重要指導。大學生在智能結構上包括素質、能力及智力三個組成部分，素質是其自身所具有的道德素養，能力是指學生所具有的觀察能力、分析能力及實踐能力，而智力則是指學生所具有的基礎知識及基本的專業技能。在以往的機械專業教學計劃制定中，其專業課程體系往往存在目標導向過于模糊的現象，這也使該專業對學生的理論基礎過于重視，但對學生的實踐教學卻較為忽視，這也導致學生在就業后，其實踐能力往往無法滿足相應崗位的技能要求。因此，在兼顧學生理論學習的同時，還要重視其實踐能力的培養，將創新應用型人才的培養作為機械專業教學改革的宗旨。適當減少理論講授課程的時間，增加實驗課程的所占比重，使學生的素質、能力及智能在結構上能夠均衡化、協同化。在教學內容的智能結構調整上，結合學校在實驗中所具備的教學條件及資源，基于虛擬實驗的機械專業教學內容應包括版圖設計、機電耦合仿真、三維建模、虛擬制造以及硅各向異性原子級腐蝕仿真這五個組成部分，根據這五個部分的教學內容來設計相應的虛擬實驗項目。通過計算機及互聯網技術的運用來構建虛擬實驗平臺，并由該平臺對教學資料庫進行實時更新。虛擬實驗教學平臺的界面應采用LabVIEW，并能過G語言來對界面進行簡潔明了的開發，使學生能夠在該虛擬實驗平臺中進行自由交互。學生在虛擬實驗平臺中，可根據上文中的五個部分教學內容來進行相應的虛擬實驗設計和操作。例如，以虛擬制造這一教學內容為例，學生在進入虛擬實驗平臺后，可以通過IntelliFAB軟件，并結合自己的想法進行對相應的機械設備結構進行虛擬制造，例如在制作雙梁-島結構傳感器時，由學生對傳感器的各個制造環節進行模擬，如薄膜淀積、干法與濕法刻蝕等，通過對這些制造環節的模擬來生成傳感器模型，從而使學生能夠在虛擬實驗模擬中對機械結構的制造工藝進行驗證。

4結語

總而言之，基于虛擬實驗的實驗室推動機械專業教學改革，需要將創新型、應用型人才作為其教學改革的宗旨，對機械專業的教學內容進行必要的梳理，明確其智能結構，通過對教學內容中智能結構的調整，以此實現機械專業在學生素質、能力及智力上的協同化培養目標。

參考文獻

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作者:王穎淑 單位:長春大學機械與車輛工程學院