基于可视化的虚拟辅助生产实习研究

朱登洁 吴立辉

（河南工业大学机电工程学院 河南 郑州450007）

在工科院校中，实践性教学环节是培养学生理论联系实际的纽带，而生产实习是实践性教学环节的重要组成部分。该环节不仅培养学生分析问题和解决问题的能力，也能增强学生适应社会的能力和就业竞争力。但是，近年来由于社会环境的变化，导致该项实践性环节存在不少问题，具体表现在以下两点：（1）可接收工科学生生产实习的单位越来越少。以前，工科院校学生生产实习单位是由国家指定的国有大中型企业，这些企业的规模大，设备种类多，技术力量雄厚，能够很好地满足学生实习需要。而现在这些企业由于各种原因，实习的参与性大大降低，不愿接收学生实习，从而导致工科院校越来越难安排学生实习。（2）生产实习的质量越来越低。学生数量多，企业对实习的参与度降低，实习经费过低，限制了学生实习的区域，制约了实习单位的选择；实习单位对实习学生的培养漠不关心，实习变成了参观、走过场。连实习地点和实习时间都无法保障，生产实习在一定程度上失去了其应有的作用，最终降低了实习质量。

针对生产实习环节存在的不足，可借鉴国各军队采用军事电子游戏辅助官兵训练的思想和模式，基于网络虚拟技术，研究面向高校工科高年级学生的可视化虚拟辅助生产实习新模式，以加强学生在有限的生产实习时间内对实习内容的掌握，提高学生生产实习的整体质量。

基于可视化的虚拟辅助生产实习研究

虚拟辅助生产实习是利用丰富的网络资源，不受地理位置和时间的限制，让学生在生产实习之前就通过互联网上的“虚拟辅助生产实习”专业网站，对实习单位进行全方位的认识和了解。了解的内容包括企业概况、产品、车间的基本情况、设备状况、关键零件的工艺路线、关键零件的关键工序、典型的工艺问题等等。这样，学生就能在实习之前通过自己或在实习指导教师帮助下，对实习内容做到了然于胸，从而在正式实习时有的放矢，在有限的生产实习时间内尽可能多地掌握实习内容，从而提高生产实习的质量。基于可视化的虚拟辅助生产实习方式运行的关键是建立可视化的虚拟辅助生产实习平台和构建虚拟辅助生产实习平台运行机制。

（一）建立可视化的虚拟辅助生产实习平台

可视化的虚拟辅助生产实习平台采用网站的方式建立，不同种类的网站在功能上有不同的侧重点。以最大限度满足工科学生生产实习为目的，该类网站应具备以下关键功能模块。

企业展示模块 网站上展示的企业是指有能力和允许学生进厂实习的企业。这样的企业越多越好，可以给工科院校实习教师和学生更大的选择空间。让学生在生产实习前就可以对实习企业的历史、主要产品、企业文化、研发实力、生产能力等加以全面、大体地了解。企业以图片或其他形式进行的展示，应把重点放在企业产品的展示上，毕竟学生去企业实习的主要目的是了解该企业生产产品的过程以及该过程中的一些关键问题。

安全教育模块 安全教育是生产实习的一项重要内容，其目的是提高学生的安全意识，最大限度地减少人身伤害事故的发生，为学生就业后安全生产打下坚实的基础。该模块应具备以下基本内容：（1）通过真实案例，以图片或视频方式刺激学生的感官，引起他们对安全问题的重视。（2）生产实习中可能遇见的安全事故，应该掌握的防护要领。（3）不同专业的学生由于实习环境不同，在生产实习中遇到的安全问题也不完全相同，所以要根据专业进行专门介绍。（4）对跨地域进行生产实习的学生，还要介绍专业生产实习以外的其他安全防护与注意事项。

企业生产过程及组织管理模块 通过生产实习，学生应能学习和了解到产品从原材料到成品批量生产的全过程以及生产组织管理等知识。学生到企业进行生产实习的目的主要是了解企业的生产过程以及生产组织管理，所以该模块为网站的重点模块之一。该模块应通过动画、视频、图片等方式详细介绍企业的以下内容：（1）实习车间（工段）的主要原材料、技术要求和规格。（2）实习车间（工段）的生产工艺流程、各单元操作过程及工作原理。（3）实习车间（工段）主要生产设备的结构、尺寸、性能、工作原理及使用条件。（4）实习车间（工段）产品的技术经济指标。（5）实习车间（工段）的生产组织、技术管理和安全生产情况。

互动模块 考虑到学生之间及师生之间的信息交流和互动，为进一步提高网站的质量，网站还应设置以下互动功能：（1）会员注册：会员注册需审核，杜绝无效会员。（2）网站留言板：学生登录网站，可以提交需求、留言反馈。（3）访问统计：网站应当具备会员登录次数、浏览时间、访问模块等方面的信息收集、统计功能。

（二）构建虚拟辅助生产实习平台运行机制

构建虚拟辅助生产实习平台运行机制是虚拟辅助生产实习研究中的另一个关键问题。虚拟辅助生产实习网站的建立，必然会涉及相关生产企业的信息，可能有些信息是生产企业不能公开或不便于公开的。另外，学生去企业进行生产实习，要给企业相关培训部门缴纳一定金额的实习费与参观费，所以，该网站的建立与运营也会涉及他们的经济利益，没有企业的参与，该网站就无法很好地建立。虚拟辅助生产实习平台可采用公益网站运行机制和商业网站运行机制两种运行机制。

公益网站运行机制 公益网站运行机制主要以相关教育职能部门为主体，由相关教育职能部门组织建设虚拟辅助生产实习网站并负责管理网站运营，生产实习企业相关部门有偿提供生产实习相关信息，学生则可以免费登录网站，预先在网上了解和学习实习单位的相关信息和情况。公益网站运行机制的具体过程如下：（1）相关教育职能部门投入经费建立虚拟辅助生产实习网站。（2）相关教育职能部门与生产实习企业签订生产实习所需信息共享与关键信息保密合同，并根据其对建设该网站贡献的大小给予一定的经济补偿。（3）相关教育职能部门投入经费委托第三方网站公司负责虚拟辅助生产实习网站的日常维护管理与内容更新。（4）生产实习之前，学生免费登录该网站，预先了解将要去的实习单位的相关信息和具体实习的内容。（5）实习学生和教师根据实际生产实习的经验和感受向第三方网站公司提供反馈意见，完善和改进网站内容。

商业网站运行机制 商业网站运行机制主要是通过建立合理的利益分配与协调机制，实现商业网站公司、生产实习企业、高等院校和相关教育职能部门的多方协同和激励，实现虚拟辅助生产实习服务平台的稳定运行、动态更新及可持续发展。商业网站运行机制的具体过程如下：（1）在相关教育职能部门的监管下，商业网站公司开发虚拟辅助生产实习网站；（2）商业网站公司与生产实习企业签订生产实习所需信息共享与关键信息保密合同，并向生产实习企业支付一定的信息费用。（3）高等院校付费向商业网站公司购买虚拟辅助生产实习服务。（4）生产实习之前，学生免费登录该网站，预先了解将要去的实习单位的相关信息和具体实习内容。（5）商业网站公司根据师生反馈意见，进行虚拟辅助生产实习网站的日常维护管理与内容更新。

实施案例

作为基于可视化的虚拟辅助生产实习的实践性教学方式的一个前期初探性案例，对我院2009级机械设计制造及其自动化专业五个班的校内数控实习实施基于可视化的虚拟辅助生产实习方式。

校内数控实习的实践性教学环节主要围绕《数控技术》和《数控机床故障与维修》等课程开展。校内数控实习过程中存在学生人数多与数控机床台套数少的矛盾，如果每个学生从了解数控机床结构、熟悉机床操作面板、编辑数控程序到实际加工零件等环节都在数控机床上进行，实习时间不允许，数控实习教学效果往往较差。针对以上问题，开发了基于可视化的虚拟辅助数控生产实习网站系统。网站系统提供数控机床的动画、视频、图片等信息，并介绍各数控机床的工作原理、结构、尺寸、性能及使用条件等。学生可以通过虚拟辅助生产实习网站详细了解具体的专业实习内容，熟悉数控机床的操作面板、编辑数控程序并进行模拟切削加工等环节，减少在数控机床上熟悉该过程的时间。通过以上虚拟辅助生产实习方式的实施，绝大部分学生反映生产实习之前即已对数控机床结构及原理、运行环境、操作过程和方法等有了充分了解，实习的目的更加明确，生产实习效果得到了提高。这也验证了基于可视化的虚拟辅助生产实习方式具有可行性。

结语

通过基于可视化的虚拟辅助生产实习方式的研究，建立了可视化的虚拟辅助生产实习平台，构建了虚拟辅助生产实习平台运行机制。通过前期初探性案例，验证了基于可视化的虚拟辅助生产实习方式具有可行性。因此，通过基于可视化的虚拟辅助生产实习研究，可得出以下几点结论：（1）基于可视化的虚拟辅助生产实习方式，使学生生产实习不再受地理和时间的限制，在网上就能对将要实习的内容提前了解，掌握更多实习内容。（2）使工科院校能更加主动地安排生产实习教学环节，提高了学生生产实习质量。（3）探索了一条将网络虚拟技术用于学生生产实习的道路，有效解决了工科院校生产实习基地建立难，学生生产实习效果不佳等现实问题。

[1]郝国法，王涛.校内生产实习的实践与探讨[J].中国冶金教育，1998（4）：23-25.

[2]杨连发，周娅，等.工科类生产实习现状及实习模式改革探讨[J].中国现代教育装备，2011（1）：34-36.

[3]张丽英.普通高校电气信息类专业生产实习面临的困难与对策[J].长春大学学报，2010（4）：158-160.

[4]张显，曹全喜.生产实习模式的探索与实践[J].实验科学与技术，2011（2）：52-54.

[5]梁青，方强，张继荣.创建校内生产实习基地 努力提高实践教学效果[J].西安邮电学院学报，2006（6）：66-68.

[6]王栋，钱付平，陈光.建筑环境与设备工程专业生产实习模式的探讨[J].安徽工业大学学报，2011（4）：58-60.

[7]刘振华.虚拟现实技术在教育领域的应用研究[J].滨州职业学院学报，2006，3（3）：38-41.