材料成型与控制技术专业虚拟仿真平台建设与实践

陈庚 米宪儒 方琴 傅骏 苗景国 李艳丽

摘 要：围绕中国制造2025重大战略部署，响应国家“一带一路”号召，四川工程职业技术学院材料成型与控制技术专业借此契机，对本专业虚拟仿真平台进行了建设。结合学院南区生产实训基地，利用VR技术对铸造、冶金、锻压专业的典型设备和生产线进行虚拟引擎开发，有效地解决了“理论与实践结合困难”的问题。经过两年建设已取得些许成绩，供大家参考借鉴。

关键词：材料成型与控制技术；虚拟仿真平台；建设

随着《国家职业教育改革实施方案》的颁布，职业教育的春天来了。国家对职业教育的高度重视，使其面临着前所未有的机遇和挑战。四川工程职业技术学院领导班子着眼于未来，在“体制创新、开放办学”的先进理念下，积极开展校企合作，创建了工学结合的人才培养机制，同时围绕中国制造2025重大战略部署，响应国家“一带一路”号召，大力开展科技创新、社会培训服务以及国际合作交流等工作。此外，与国家重点科研院所、大型国企、外企合作共建了3个省级重点工程实验室，积极搭建了产学研平台，坚定不移地走产学研一体化道路，并创新性地提出了“1331现代工匠”培养模式。在学校蓬勃发展的同时，四川工程职业技术学院材料工程系紧抓契机，按照川教函〔2016〕429号和川教厅办函〔2016〕78号文件的通知，向省教育厅积极申报了“材料成型与控制专业省级虚拟仿真实训中心”建设项目[1]，期望凭借项目建设提升材料成型与控制技术专业的实训教学条件，并有效地解决材料成型与控制技术专业学生在实訓过程中的“理实差异”问题[2]。经过两年的建设，取得了一定成绩，供大家参考借鉴。

1 虚拟仿真平台建设的意义

四川工程职业技术学院材料工程系材料成型与控制技术专业下划3个专业方向，分别是铸造技术、冶金技术和锻压技术，对于这3个专业学生而言，实训条件相对要求较高。虽然与四川工程职业技术学院合作交流的企业不少，但是受限于地理位置、安全因素、实训成本、实训形式等影响[3]，学生专业实训仍以校内实训为主。虽然近几年四川工程职业技术学院在实训基地的建设上投入很多，但是由于本专业的特殊性，在涉及一些大中型设备的理论教学过程中，学生难以直观地掌握设备结构，对设备的工作原理也一知半解，极大地影响了学生对专业知识的理解，进而可能引起工作中的失误。虚拟仿真平台的建设正好解决了该问题，在引进VR技术后能够让教学内容更加直观，让教师教学更加轻松，让学生学习更加容易。

2 虚拟仿真平台建设实践

省教育厅项目的成功立项为平台建设获得了超过300万元的建设资金，在经历了多家企业的调研、实地考察与比较后，四川工程职业技术学院材料工程系最终选择了杭州浙江大学旭日科技开发有限公司的万维引擎开发技术进行平台建设。为了成功搭建起这个平台，系部向学院申请并获批了一间140 m2的空教室作为VR实训室（见图1），并投入了一间65 m2的教室作为教师、学生创作作品的办公场所。VR实训室内采购了30台高级台式电脑、一部投影仪、两台交互式平板电视作为教学设施，教师办公室配置10台高级台式电脑，每台电脑均安装了最新版本的Unity软件用于作品创作使用。为了使教师尽快了解、掌握该引擎开发技术，2017年暑假期间数位教师牺牲休息时间，积极参与了旭日科技开发有限公司组织的引擎开发技术培训，经过半个月培训，如期获得基础工程师资格称号。2018年暑假第二批参与培训的教师顺利完成培训获得证书，同时教研室派遣两名教师前往公司总部参与项目建设和技术研修，收获匪浅。

从与浙江大学旭日科技开发有限公司签订合同之日起，四川工程职业技术学院材料工程系相关教师积极主动联系该公司技术人员，期间至少3次旭日科技开发有限公司派遣技术员工来到学校进行现场一对多教学，其余时间利用网络咨询进行答疑解惑。此外，双方通过协作共同完成了铸造实训基地包括感应电炉、抛丸机、压力铸造机等设备和树脂砂生产线的VR创作。

首次开设VR作品创作公选课，在满足学生获得公选课学分的同时，让学生掌握一门新技术。2018—2019第一学期开设一个班级，学生共24人，通过一学期的学习全班同学顺利获得学分，创作出了属于自己的作品，优秀作品率达到17%。2018—2019第二学期将继续开设公选课，班级将增至两个。

指导学生参加竞赛。在2018年一带一路暨金砖国家技能发展与技术创新大赛—首届VR产品设计与开发技能大赛中，参赛作品获得了预选赛三等奖一份、优秀奖数份的成绩，虽然成绩不是特别理想，但是对于首次参赛的师生而言，是非常宝贵的经验财富，学生们都认为这次参赛让大家对专业知识方面的不足有了更清晰的认识，但是VR技术提高了大家对专业的兴趣和热爱，以后会更加努力地学习专业知识。

将VR开发应用于毕业生的毕业综合实践中。对传统的毕业综合实践进行改革，让个别学生运用VR技术完成专业相关内容并进行毕业答辩，收到了预期效果。

3 虚拟仿真平台建设取得的成绩

（1）虚拟仿真平台的建设有效地解决了教学过程中“理论结合实践困难”的问题，让学生对学习对象产生了浓厚的兴趣，学习效率明显提升，同时通过虚拟仿真教学能够让学生在单位实习或工作前更好地掌握设备的运行机制，并使其对设备的操控流程铭记于心。

（2）教师通过参加万维引擎虚拟现实开发培训，获得了基础工程师证书，并有幸进入公司总部参与项目建设和技术研修，极大地提升了自身能力，为后续的教学打下坚实的基础。

（3）创建了一门技术含量较高的公共选修课，制订了全新的教学大纲，研究出一套较好的教学方法与手段，形成了较丰富的虚拟仿真开发引擎教学资源。

（4）通过开设选修课，让学生清晰地了解设备构造及生产流程的同时，掌握了一门技术—万维引擎作品开发技术，通过课堂上的学习，学生能够独立完成并发布一件作品。

（5）通过实践研究总结并提炼出了一套虚拟仿真开发引擎的操作方法与使用技巧。

（6）学生通过竞赛获得奖励，为毕业应聘理想单位增添砝码。

（7）在安全使用前提下向全校师生及教师家属开放了VR实训室，允许大家参观及使用VR设施，丰富了师生的业余生活，让更多的人了解什么是VR技术，对VR技术的推广起到一定积极作用。

4 结语

《国家职业教育改革实施方案》的制订与实施带来了100万高职新生，全国上千所高职院校的招生、就业压力剧增。在这种环境下，如果学校继续墨守成规，那么学校的发展前景不容乐观。相反，四川工程职业技术学院在院领导的前瞻性领导下，积极领会、渗透国家对职业教育的发展规划，以“学生能为国家作出什么贡献”为培养出发点，走出了一条具有自己鲜明特色的发展道路，而虚拟仿真平台也将在学校的蓬勃发展中起到不可忽视的重要作用。

[参考文献]

[1]陈庚，方琴，傅骏，等.高职院校铸造产学研一体化实训基地建设实践[J].铸造技术，2017（8）：1974-1977.

[2]周成义，周建洪，赵明，等.钢铁生产虚拟仿真实验教学中心建设与实践[J].中国冶金教育，2016（5）：79-81.

[3]于宝义，李润霞，向青春，等.材料成型及控制工程专业仿真实习系统[J].中国电力教育，2012（34）：100-101.