虚实融合打通工程实践“最后一公里”——长春工大一门课程入选国家级一流本科课程

当前,工程教育面临着传统教学模式难以适应现代产业需求的挑战。

大型实验设备数量有限、高危工艺流程难以实际操作、微观工作过程难以直观呈现等问题,长期制约着工程类专业学生的实践能力培养。

长春工业大学机电工程学院在这一背景下,积极探索虚实融合的教学新路径,通过信息技术与传统实践教学的深度融合,为破解这些难题提供了有益借鉴。

该校《机械制造基础》课程团队系统构建了一套完整的虚实融合教学体系。

课程自主研发了九套三维交互模型,涵盖进水管座镗孔夹具等典型机械部件,学生可从任意角度观察和理解设备结构与工作原理。

课程团队基于3DShow平台开发的1500余个零件结构模型,支持学生通过缩放、旋转、剖切等多种交互方式深入理解复杂设备的内在机制。

十项AR实验系统将虚拟环境与增强现实技术相结合,使学生能够在安全、低成本的条件下完成各类实验操作。

通过虚拟仿真系统,原本需要数小时甚至数天才能完成的工艺流程,学生可在几分钟内完成,大幅提升了学习效率。

虚实融合教学的核心价值在于突破时空限制,让每个学生都获得充分的实践机会。

课程负责人谷东伥教授强调,虚实融合并非要替代真实实践,而是通过虚拟技术扩展教学空间,增加学生的学习机会。

在虚拟环境中,学生可反复练习操作直到完全掌握,无需担心设备损坏或材料浪费。

这种"先虚拟后现实"的阶梯式训练模式,既保证了操作安全,又提高了实训效果。

数据显示,采用虚实结合训练模式后,学生掌握操作技能的时间平均缩短了30%,操作准确率提高了25%。

沉浸式学习体验激发了学生的学习兴趣,课程满意度连续三年保持在95%以上。

虚实融合教学推动了工程教育教学模式的深刻变革。

教师角色从单纯的知识传授者转变为学习活动的设计者和指导者,更加注重培养学生的工程思维和创新能力。

课堂时间被重新分配,增加了项目研讨、方案设计和虚拟验证的比重。

课程团队强调"做中学、学中做"的理念,通过真实项目驱动,让学生在解决实际问题的过程中构建知识体系、提升工程能力。

这种以学生为中心、以实践为导向的教学模式,更加符合现代工程教育的发展方向。

虚实融合教学资源已通过智慧树、学习通等在线教育平台向全国64所高校开放共享,累计学习访问量达8.5万次。

广东海洋大学等校企合作资源相对缺乏的院校,通过共享的虚拟仿真资源,使学生能够接触到企业前沿需求。

课程团队还积极开展师资培训,为多所高校培训虚拟仿真教学骨干教师50余名,开发的虚实融合教学方案已被广东海洋大学、西京学院等高校采用,累计辐射学生超过1000人。

这表明该课程建设成果具有较强的推广价值和借鉴意义。

入选国家级一流本科课程,标志着该课程在教学改革中的先进性和示范性得到了充分认可。

这一成就不仅体现了长春工业大学在工程教育创新中的探索成果,也为其他高校推进虚实融合教学改革提供了可行的参考模式。

下一步,课程团队将继续深化虚实融合教学研究,进一步拓展应用场景,不断完善教学资源体系,为工程类专业人才培养注入新的活力。

从实验室到全国课堂,长春工业大学的探索证明,技术赋能教育不仅是工具革新,更是教学理念的升级。

虚实融合模式为破解工程教育痛点提供了可复制的方案,其价值不仅在于效率提升,更在于让每一个学生获得公平而优质的教育资源。

这一实践或将成为中国高等教育高质量发展的生动注脚。