高职院校虚拟仿真实验教学体系的建设举措

高职院校虚拟仿真实验教学体系的建设举措一、构建虚拟教学资源针对现代物联网开发应用及物联网产业链的上下游岗位，解析生产任务需求，归纳提炼关键技术能力，设计虚拟仿真实验内容、开发生产性实践的实训项目，构建虚拟仿真资源体系，包括以下七类资源。第一，专业群认识。对于新生，入学后了解专业是必须的。而物联网是典型的跨学科专业，其应用形式非常丰富，通过仿真平台提供的综合场景案例，可以帮助学生更好地形成物联关键技术及应用的整体认知，通过观看后思考，激发学习兴趣。第二，基础教学实验。根据“听到的易忘记，看到的能记住，做过的才真明白”的学习规律，对于课程中的理论知识点，开发对应的实验作业，如ZigBee短距离数据收发实验、LED五级调光单元驱动实验等，通过这些小实验，确保理论知识能及时得到消化吸收。第三，应用项目实训。当学生具备基本的理论知识和应用技能以后，需要通过平台提供的不同仿真主题，进行项目实训，锻炼综合应用能力，自主开发相应的仿真作品，如自动刷卡收费系统、家庭自动恒温系统、野外环境监测系统等。第四，毕业设计。依托平台完成教师自拟的或企业提供的参考题目。构建开发流程、规范化模板以及相关的技术参考文档等资源，提升毕业设计的效率，培养良好的工作习惯，促进毕业生到一线员工的顺利过渡。第五，创新工坊。开发“工坊式”虚拟实训环境，鼓励学有余力的学生拓展性实验实训，满足不同层次的学生进阶性探索创新需求。此外，创新工坊提供的软硬件环境同样能为教师的科研项目提供支持。这些创新创意都能反馈给企业，让人才红利得以充分释放，也能更好地满足企业“订单式“人才培训的需求。第六，竞赛活动。如国内的大学生物联网创新创业大赛，国际的ICAN创新创业大赛，都给学生提供了展示舞台。此外，全国大学生电子设计竞赛的内容通常也会涉及物联网相关的技术应用。可组织开展校内单科竞赛，拓展技能受众群体，例如Zigbee芯片应用、RFID采集网络搭建等专业性竞赛活动，激发学生创造力，培养技术小能手。第七，培训考证。有效推动职业教育1+X证书制度落实，开发对应的培训项目，建立全面、规范、有针对性的题库，帮助学生更好地获得职业技能认证，增加就业砝码。二、构建仿真实验平台在物联网虚拟仿真平台的技术实现过程中，应遵循“无线为根、应用为先、跨越学科“的开发原则，因为物联网仿真实验中各设备之间的通信载体通常是无线网络，因此无线网络通信技术是研制整个实验平台的根基；而物联网的初衷是基于通信技术，计算机网络等现有技术开发各种形式的应用以满足不同用户需求，脱离实际应用场景来设计物联网产品则没有任何价值。因此，平台中的教学模块侧重于物联网系统应用仿真案例；此外，物联网是跨学科跨行业的，必须能够使学生掌握多种现有技术并能综合运用。实验平台主要采用软件形式对各种传感设备进行模拟，并可通过自由拖曳的方式组合成各种网络拓扑，以仿真出不同的物联网应用场景，同时也提供了真实传感设备接入的接口。仿真设备支持串口及Socket通信，数据接口的实现过程与实体硬件保持一致，因而平台能够支持虚实应用的融合。仿真平台可直观而形象地展示上位机与平台设备的交互过程，内容及逻辑，动态展示的效果能够很清晰地阐述基本原理，本质上提升了教学效果。与此同时，环境模拟器提供了数据输入以方便应用调试，课程资源管理、设备管理、考核管理、人员管理等基础功能模块。三、构建实验教学机制实验教学机制的建设是教学效果实现的必要保证，也是整个实验教学体系运行的指南，体现在教学规划、教学安排、教学指导、教学评价等方面。第一，教学规划。教学规划应针对教学目标，制定相应的人才培养方案及虚拟仿真实验课程体系。实验课程类型应包括基础验证型、综合设计型和创新探索型，实验课程采用虚实结合的形式，根据课程性质、内容和教学目标建立知识、能力、素养实现矩阵，综合考虑教学实施条件和环境，通过线上+线下结合的方式进行。教学规划中应凸显“两性一度”，致力于提高学生自主学习和探究能力，培养学生发现问题和解决问题的能力。第二，教学安排。实验课程开课计划包括实验名称、课时、指导教师、地点、选课人数等等，根据各学年的具体情况拟定。编写实验项目内容的课时规模要适应院校相应专业人才培养的要求。开课计划需要明确实验项目和课程的课时占比关系。第三，教学指导。分为实验前置知识的预习，实验过程在线指导，讨论答疑等部分。前置知识包括实验指导书、实验操作讲解示范、教学指导书；在虚拟仿真实验教学过程中，教师既可以从实验的操作过程、知识应用进行基本指导，也可以根据实际情况跳出过程性指导，转而对实验的思考、创新的方法进行高阶指导；虚拟仿真实验平台应支持学生文本、语音、视频在线交流，提供实时求助、异步答疑等交流渠道。这些方式可以增加师生之间、生生之间的互动，有效缓解学生探索过程中的孤独感。第四，教学评价。教学评价对象包括学生，系统和教师。针对学生，虚拟仿真实验教学评价既是实验过程的考核，也是学生能力的总结性考核，可以检验学生实验学习效果，并及时在线给出反馈信息。对于过程性考核，主要考核实验流程，重点考察操作顺序、操作条件和分步实验结果。总结性考核可以结合真实实验过程，特别是自由观摩、自由操作、自由搭建虚拟仿真实验，成绩可以最后生成，允许忽略步骤性评分；针对教师，可使用相应的实验课程教学质量评价表来进行评价，帮助教师发现教学过程中的不足，为教师优化教学方法、更新实验教学内容等提供参考依据；针对系统，可通过一套评价指标或提供用户评价功能，以用户打分、评论和留言区域等形式进行，从而规范系统的开发和维护。四、构建专业师资队伍以实验室共建共享为契机，搭建校企协作交流桥梁，沿用“走出去，请进来”的模式，院校教师深入企业一线岗位培训，参与实际生产，强化对岗位实践能力的认知，进一步迭代优化课程实验实训的内容。行业专家、技术能手可作为兼职教师，走进课堂，分享行业经验，指导学生规划专业训练路径。实现专职教师和兼职教师优势互补，行业领域与教学领域的交叉融合，教育教学和项目研究的相互促进，技能培养和文化教育的兼容并行，从根本上助力产教融合的落地。充分发挥教学名师、行业专家的引领作用，行业专家引领核心技术攻关，院校名师牵头教学理论研究，技术能手推动技术革新成果与教学科研成果的相互转化，多方协作共同完成匠心传承。专业师资队伍的建设应确定明确的培训模式，以保证培训质量。五、构建管理运行机制为确保实验室常态化平稳运转，必须形成一套科学规范的管理运行机制。其中管理模式可分为内部组织结构和外部管理机制。前者通过协调内设部门、人员之间的关系，推动创新资源的聚合优化。后者通过明确各方权，责，利，创造一个可持续发展的外部环境。运行机制则是管理模式的具体操作，又可细分为实验室制度建设、环境建设、团队建设、安全专项建设。第一，制度建设。实验室必须严格建章立制，所有的活动都有章可循，具体包括实验室设备场地使用规定、实验室经费管理、实验室岗位职责、实验室人员聘用办法、监督评估与奖惩措施，实验室项目管理规定等。第二，环境建设。可分为硬环境和软环境。其中硬环境指实验室的布局、照明、水电气、通风，消防等等；软环境指实验室卫生维护、人文环境打造等，可以在软环境中添加大国工匠、奋斗强国等教学思政文化元素。第三，团队建设。具体包括实验室的成员结构、岗位设置、人员选聘、学习培训、考核评估、奖惩晋升等相关管理活动。考虑到学院师资力量有限，可招聘有责任心的学生担任一些岗位，例如安全协理员、运维协理员等。整个实验室可根据使用规模，把运营管理团队细分为日常管理组、设备维护组、技术服务组、安全督导组等。第四，安全建设。对实验室管理运行而言，安全工作一直是重中之重。历来都是各管理层面的关注要点，教育部也明确了若干细化指标，作为高校实验室日常管理运行的安全红线。根据“安全第一，预防为主”的管理理念，必须强化责任落实到人、保障条件落实到位、氛围营造充分、措施全面无死角。实验室安全运行涉及人防、技防、物防等诸多要素。事实上各部门的安全制度是比较完备的，重在落实和监督，另外还需要强化的是安全教育，应当有专门的安全教育培训课程和考核标准，要让实验室所有相关人员养成安全意识，培养安全习惯，通过打造“公众号”“文化墙”“小手账”等多形式安全教育渠道，营造良好的安全参与氛围，形成安全建设的常态化机制。