新工科背景下专业实习体系探索与实践——以轨道交通信号与控制专业为例

为适应新工科对人才培养的新要求,针对轨道交通信号与控制专业的实习体系在实践过程中存在的主要问题,通过深化产教融合、强化虚实结合、细化考评综合,建立纵向“三阶段”逐级递进、横向“双形式”互补的实习新模式,形成“一平台,双引擎,三大素质”的实习教学新理念,构建“一核心,三过程,九指标”的综合能力评价新机制。在实习组织形式、实习资源整合、实习评价方式等方面进行积极探索和大胆实践,对其他工科专业的实习教学体系建立有一定借鉴和参考意义。

煤矿井下掘进机器人路径规划方法研究

针对煤矿非全断面巷道条件下掘进机器人移机难度大、效率低下等问题,分析了煤矿井下非结构化环境特征及掘进机器人运动特性,提出了基于深度强化学习的掘进机器人机身路径规划方法。利用深度相机将巷道环境实时重建,在虚拟环境中建立掘进机器人与巷道环境的碰撞检测模型,并使用层次包围盒法进行虚拟环境碰撞检测,形成巷道边界受限下的避障策略。考虑到掘进机器人形体大小且路径规划过程目标单一,在传统SAC算法的基础上引入后见经验回放技术,提出HER-SAC算法,该算法通过环境初始目标得到的轨迹扩展目标子集,以增加训练样本、提高训练速度。在此基础上,基于奖惩机制建立智能体,根据掘进机器人运动特性定义其状态空间与动作空间,在同一场景下分别使用3种算法对智能体进行训练,综合平均奖励值、最高奖励值、达到最高奖励值的步数以及鲁棒性4项性能指标进行对比分析。为进一步验证所提方法的可靠性,采用虚实结合的方式,通过调整目标位置设置2种实验场景进行掘进机器人的路径规划,并将传统SAC算法和HER-SAC算法的路径结果进行对比。结果表明:相较于PPO算法和SAC算法,HER-SAC算法收敛速度更快、综合性能达到最优;在2种实验场景下,HER-SAC算法相比传统SAC算法规划出的路径更加平滑、路径长度更短、路径终点与目标位置的误差在3.53 cm以内,能够有效地完成移机路径规划任务。该方法为煤矿掘进机器人的自主移机控制奠定了理论基础,为煤矿掘进设备自动化提供了新方法。

工科专业虚实结合实践教学方式应用研究

随着工科高等教育改革的推进和行业发展需求的变化,实践教学改革势在必行。针对工科专业实践教学现状,结合硬件在环和数字孪生两种实践教学手段,阐述虚实结合实践教学方式的优势。在此基础上对运动控制系统和可编程控制器两门课程的虚实结合实践教学应用进行分析讨论。实践表明,虚实结合实践教学方式对学生完成理论知识内化、提升实践能力和创新能力具有显著的促进作用。

基于虚实结合的雷达操作训练方法研究

针对雷达训练中缺环境、缺装备的现状,提出了基于虚实结合的雷达操作训练方法。首先,分析了虚实结合概念的内涵;其次,研究了实体雷达与虚拟环境和虚拟雷达与实体环境两种虚实结合的交互方法;最后,结合具体训练需求,在同一场景中分析了实-实、实-虚、虚-实、虚-虚四种雷达与环境交互方法在雷达训练中的应用。

基于OPC UA的虚实结合实验设计与实践

OPCUA是一种面向未来的工业通信技术,是实现智能制造的关键技术之一,在工业网络系统中得到越来越广泛的应用。为促进教学资源同步技术发展,以OPCUA技术为出发点,设计了基于OPCUA通信的客户端仿真、系统虚拟仿真、实践操作三个进阶实验项目。项目开发充分利用行业已有客户端测试软件和虚拟仿真软件资源,兼顾线上、线下学习,内容由基础到综合、虚实结合,旨在提升学生新技术应用能力和自主创新能力,更好地服务于智能制造转型升级和发展,为相关专业的实践教学及资源开发提供参考。

土木工程虚实结合实验教学体系化标准化矩阵构建与应用

通过引入虚拟仿真实验,可以重塑土木工程专业实验课程体系,在人才培养中起到重要支撑作用。然而,现有的土木工程专业实验教学存在体系化不足的问题,导致大量虚拟仿真实验项目重复建设,且难以融入实验教学。同时,现有的毕业生应具备的实验能力未能达到“基于高等学校土木工程专业评估(认证)标准”中的毕业要求,与实际实验能力培养要求存在一定差异。从系统化和标准化两方面,建立了包含学生专业实验能力培养核心支撑要素、学生专业核心实验能力及其关联矩阵的土木工程专业实验教学体系化标准化矩阵,介绍了体系化标准化矩阵的应用,相关成果可为土木类高校提供参考。

机械制造工艺学课程教学改革实施途径研究

机械制造工艺学课程实践性强,通过优化课程教学内容,采用CDIO工程教育、并行教学、四位一体混合式教学相结合的教学模式,开展教学改革。CDIO工程教育有利于开展研究性教学,提升学生的自主学习能力;并行教学有利于理论教学与实践教学的交叉融合,改善理论教学与实践教学脱节的问题;四位一体混合式教学有利于开展综合性的实践教学,培养学生的工程应用能力。通过实践教学改革,学生的自主学习能力、工程应用能力、创新意识和创新能力显著提升。

高职食品仪器分析技术课程教学改革与实践

在深化职业教育教学改革、全面提高人才培养质量的前提下,为促进课程建设,提高食品仪器分析技术课程教学效果,对课程进行教学改革。本文基于“行动导向、虚实结合、课赛融合”理念,通过分析课程教学现状,提出课程内容与思政有效融入、开展虚实结合的线上线下教学资源建设,建立构建“三阶段,六环节”的教学设计和过程评价体系措施,以实现检测技能培养的有效教学。

基于赛耶模型的信号与系统多元化教学策略探索

针对“信号与系统”课程特点,依托我校电子信息工程系移动通信系统虚拟仿真金课平台建设,利用互联网技术建设“5G+线下”深度学习教学模式。以赛耶模型教学设计为提升,立足以问题为导向的PBL教学为引导、融合以“学生为中心”的翻转课堂和虚实结合教学的协同性,提出“一主题+一思政元素”的建设方案,建立多层次立体化考评方式,逐渐形成以教导学、以学促教的学习模式,更好地实现高等教育立德树人根本目的。

基于互联网+的中药学专业虚实结合实践教学体系构建

实践教学是人才培养质量的关键环节。文章结合虚拟仿真技术及互联网平台对中药学专业实践教学进行改革,建立集实验室安全、基本操作、科研素质及实践能力培养为一体的模块化、多层次递进式的线上与线下相结合、基础与前沿相结合的“虚实结合、以虚备实、以实补虚”的中药学专业实践教学体系,以提升学生在基础技能、综合实践和科研创新等方面的综合能力,促进学生个性化发展。

建设海洋强国背景下船舶与海洋工程专业实践教学系统

为培养本科生的工程实践创新能力,开展了船舶与海洋工程专业实践类课程体系建设,建设具有“虚实结合、科教融合、开发海油”特色的实践教学资源库,搭建了“双创—竞赛—实习—设计”递进式实践创新培养平台。基于该平台,学生通过参加各级学科竞赛和创新实践活动,激发内驱力、聚焦任务、主动探索,实现了学习产出。这些举措有效提升了学生的实践创新能力,实现了“智能+教学”向“智能+发展”的转化。

“虚实结合、课赛融通、创新引领”的单片机实训教学探索

针对传统的单片机实训存在的教学方法单一、实践环节不足、项目不够丰富、资源限制等问题,文章提出了“虚实结合、课赛融通、创新引领”的单片机实训教学改革方案;详细阐述了教学改革策略、教学过程设计等方面的内容。通过这一教学改革方案的实施,提高了学生的实践能力和问题分析解决能力。

基于iFEM和虚实结合的加筋板应变场构建研究

iFEM(inverse finite element method)是目前进行结构应变场构建最有前景的方法之一,其目的是在结构离散应变采集过程中,以最少的实际测点获取满足精度要求的结构应变场。在一些局部区域应变数据不易采集时,可尝试采用虚实结合的方式进行离散应变数据的采集。本文以船舶典型结构加筋板为例,根据实测数据,结合仿真模型,依据Xgboost的测点回归方法,基于iFEM技术依次计算实测、仿真和虚实结合三种方法的应变场重构精度,分析误差原因。通过预测,当47个物理测点时平均误差最低,为1.92%,以虚实结合路径输入15个点和21个点时结果与验证点的误差均小于3%,验证了虚实结合快速补充缺失数据的应变场重构的方法操作性强、准确度高。

“虚实结合”模式在“食品标准与法规”课程思政教学中的应用探讨

食品安全是现代社会关注的焦点,而食品标准与法规是保障食品安全和维护消费者权益的重要标尺。传统的“食品标准与法规”课程教学模式存在理论脱离实践、缺乏思政元素和对学生实际操作能力培养不足等问题。为了提升学生的实际操作能力和深入理解食品标准与法规的意义,采用“虚实结合”模式,将“食品标准与法规”课程内容与课程思政进行有机结合,在教学中引入虚拟实验平台、案例分析及实地考察等实践教学方法,并对该模式的应用效果进行探讨,提升了学生的实践能力与创新精神。

基于RTLAB虚实结合的馈线自动化测试

针对馈线自动化的功能测试问题,为避免配电终端接入实际配电网进行测试实验可能对电力系统的安全运行造成不利影响,同时为了提高测试的灵活性、效率性和正确性,文中提出了一种虚实结合的馈线自动化测试方法,利用RTLAB(Real Time Laboratory)实时全数字仿真器搭建配电网并模拟故障运行,设计具备保护、重合闸、就地式FA(Feeder Automation)功能的仿真型虚拟配电终端用于开展RTLAB实时仿真器与物理模型硬件在环仿真研究。文中设计的基于高性能线性功率放大器的接口实施方案被测配电终端接入测试系统形成闭环,构建了虚实结合的馈线自动化仿真测试环境。通过开展基本故障处理能力测试和容错能力测试的硬件在环仿真实验,验证了接口装置的准确性,同时验证了测试平台的有效性。

面向创新型人才培养的高分子材料与工程专业实验教学体系重构探索

本文根据新工科背景下高分子材料产业发展对人才的需求,调研了目前高分子材料与工程专业实验教学体系面临的关键问题,提出了构建“基础实验-综合设计类实验-探索创新类实验”三层次递进式、“虚实结合”的实验教学体系,探索设计了适应于实验教学体系的实验教学内容以及适应于创新人才培养的“做中学”实验项目,为培养学生的工程实践能力和自主解决实际问题的能力提供有效支撑。

高职院校新能源汽车专业实践教学改革研究

通过分析新能源汽车专业实践教学现状,针对现阶段实践教学存在的问题,结合智能新能源汽车1+X证书实践经验,构建三层次、三阶段虚实结合的混合实践教学体系,从实践课程体系、实践教学内容、实践教学平台、实践教学组织等方面对实践教学进行改革探索,将实践课程体系分为三个层次,基于1+X证书构建实践教学内容,基于实践教学需求构建实践教学平台。实践教学组织采用分组教学,线上线下混合,将教学过程分为课前、课中、课后三个阶段,提高人才培养质量和水平,为高职院校新能源汽车专业实践教学提供了借鉴和参考。

基于虚实结合实验平台的控制类综合实验课程建设

以控制类综合实验课程为基础,构建多层次的实验教学内容,并提出了基于虚拟仿真实验环境与便携式综合实验集成实验箱进行实验验证的虚实结合的实验教学模式。控制类综合实验内容以加热铜块和直流伺服电动机为被控对象,利用KeilμVision4集成环境与Visual Studio2012加载Measurement Studio工具箱完成代码编写,根据Matlab/Simulink对被控对象进行模型辨识与仿真分析完成控制器参数的设计。同时建立一套完整的课程考核体系,学生以小组形式充分利用线上与线下的时间、集中与分散的场地灵活地进行数据采集、代码调试、算法设计和实际操控以完成整个实验课程内容。

基于虚实结合的工业机器人实验教学探索与实践

以工程应用为导向,以提升技能为目标,结合工业机器人实验教学的需求,对当前实验教学的现状进行了分析,针对实验教学项目、实验教学模式、实验教学技术等方面进行了探索。提出了“3+3+2”、“虚实结合”、“片段化教学”等实验教学举措,构建了基础操作、技能方法和工程应用模块的工业机器人虚拟仿真实验教学单元,开设了搬运、焊接等实体实验教学项目。实践表明,拓宽了学生的专业视野,培养了学生在工业机器人工程领域的应用以及创新能力。

虚拟仿真实训与化工专业生产实习结合的探索与实践

目前虚拟仿真技术研究多与化工原理实验、化工单元操作、大型仪器仿真等结合,与学生生产实习结合方面研究较少。通过构建“虚实结合”培养模式,打通实践操作与理论学习通道;构建“虚实结合”教学评价体系,对学生理论学习和操作能力进行详细考核,以巩固学生课堂所学理论知识,树立化工生产的工程意识,提高工程素养,培养学生成为“新工科”人才。