基于“卓越計(jì)劃”的紡織虛擬實(shí)驗(yàn)室創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育

武世鋒 何斌

[摘 要] 基于“卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃”，以紡織虛擬實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)為出發(fā)點(diǎn)，通過(guò)研究虛擬實(shí)驗(yàn)室教學(xué)與傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室教學(xué)的區(qū)別與聯(lián)系，探討紡織虛擬實(shí)驗(yàn)室教學(xué)對(duì)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)培養(yǎng)的多種方式，通過(guò)理論知識(shí)的延伸和實(shí)踐能力的培養(yǎng)，實(shí)現(xiàn)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力的提高。

[關(guān) 鍵 詞] 卓越計(jì)劃；創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)；虛擬實(shí)驗(yàn)室；實(shí)踐

[中圖分類號(hào)] G648 [文獻(xiàn)標(biāo)志碼] A [文章編號(hào)] 2096-0603（2017）25-0022-02

作為貫徹落實(shí)《國(guó)家中長(zhǎng)期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要（2010-2020年）》和《國(guó)家中長(zhǎng)期人才發(fā)展規(guī)劃綱要（2010-2020年）》的重大改革項(xiàng)目，“卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃”（簡(jiǎn)稱“卓越計(jì)劃”）的實(shí)施要求培養(yǎng)具有工程實(shí)踐能力、自主創(chuàng)新能力的高水平高層次的工程應(yīng)用型人才。因此，基于該計(jì)劃對(duì)紡織虛擬實(shí)驗(yàn)室的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)研究就要從理論聯(lián)系實(shí)際以及加強(qiáng)學(xué)校與企業(yè)的緊密合作兩方面著手，拓寬產(chǎn)學(xué)研途徑[1]，增強(qiáng)學(xué)生對(duì)整個(gè)生產(chǎn)實(shí)際的了解、增強(qiáng)學(xué)生的動(dòng)手操作能力、增強(qiáng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)與解決實(shí)際問(wèn)題的能力。

一、紡織虛擬實(shí)驗(yàn)室教學(xué)與傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室教學(xué)的聯(lián)系

（一）傳統(tǒng)紡織實(shí)驗(yàn)室教學(xué)現(xiàn)狀

傳統(tǒng)紡織實(shí)驗(yàn)室教學(xué)是依托于理論課程體系的實(shí)踐性補(bǔ)充，是對(duì)理論知識(shí)的簡(jiǎn)單應(yīng)用。傳統(tǒng)紡織實(shí)驗(yàn)室教學(xué)形式過(guò)于單一化[2]，不能快速跟上企業(yè)的產(chǎn)品開發(fā)進(jìn)展。傳統(tǒng)紡織實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)備單一，不能對(duì)企業(yè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)的一系列過(guò)程進(jìn)行系統(tǒng)的訓(xùn)練，并且由于相關(guān)實(shí)驗(yàn)設(shè)備配套的局限，不能完整地反映紡織整個(gè)生產(chǎn)流程，尤其是近年來(lái)的智能化紡織生產(chǎn)技術(shù)與裝備沒(méi)有反映在教學(xué)中。這些都與“卓越計(jì)劃”所要求的培養(yǎng)具有企業(yè)實(shí)踐能力的工程應(yīng)用型人才的目標(biāo)有一定差距，單純的傳統(tǒng)紡織實(shí)驗(yàn)室教學(xué)無(wú)法有效提高學(xué)生的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力。

（二）紡織虛擬實(shí)驗(yàn)室教學(xué)研究

紡織虛擬實(shí)驗(yàn)室的建立依靠企業(yè)的生產(chǎn)實(shí)際做支撐，對(duì)紡紗、織布廠從原料到成品整個(gè)流程的實(shí)踐性環(huán)節(jié)進(jìn)行模擬，這個(gè)過(guò)程包括原料纖維的選擇、紡紗工藝的控制、織造工藝的控制以及后續(xù)相關(guān)工藝的調(diào)控，也包括生產(chǎn)過(guò)程中對(duì)生產(chǎn)環(huán)境宏觀性的掌握、對(duì)產(chǎn)銷存相關(guān)概念的了解以及對(duì)各工序環(huán)節(jié)相關(guān)設(shè)備的結(jié)構(gòu)與原理的認(rèn)識(shí)與訓(xùn)練。

紡織虛擬實(shí)驗(yàn)室是基于紡織企業(yè)的生產(chǎn)實(shí)際情況所建立的，并且所選擇的企業(yè)模板原型具有代表性，能夠反映整個(gè)紡織行業(yè)的整體水平或者較高水平。同時(shí)在高速發(fā)展的電子、計(jì)算機(jī)行業(yè)背景下，紡織虛擬實(shí)驗(yàn)室能夠隨著紡織企業(yè)相關(guān)技術(shù)的革新而相應(yīng)地有所更新。

紡織虛擬實(shí)驗(yàn)室的建立與開發(fā)是基于三維游戲中的第一人稱視角的。不論是在車間漫游還是考核回答問(wèn)題，都會(huì)有相應(yīng)的NPC進(jìn)行指導(dǎo)。實(shí)驗(yàn)實(shí)踐學(xué)習(xí)的不同章節(jié)對(duì)應(yīng)不同的關(guān)卡和地圖，需要根據(jù)相關(guān)內(nèi)容對(duì)關(guān)卡和地圖進(jìn)行設(shè)計(jì)，只有完成任務(wù)才能打開下一關(guān)卡，出現(xiàn)該關(guān)卡相應(yīng)的地圖。紡織虛擬實(shí)驗(yàn)室基于電腦游戲的設(shè)計(jì)手法增加了學(xué)習(xí)專業(yè)知識(shí)的趣味性。

相對(duì)于傳統(tǒng)紡織實(shí)驗(yàn)室教學(xué)來(lái)說(shuō)，紡織虛擬實(shí)驗(yàn)室的配備具有時(shí)效性，能與生產(chǎn)實(shí)際相接軌，游戲化的設(shè)計(jì)手法能夠提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，與企業(yè)的緊密合作能夠使學(xué)生了解到最新的行業(yè)動(dòng)態(tài)。在紡織虛擬實(shí)驗(yàn)室的基礎(chǔ)上，學(xué)生能夠自主地進(jìn)行創(chuàng)新和研究，完成相關(guān)的科學(xué)研究任務(wù)。因此，為了培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力，紡織虛擬實(shí)驗(yàn)室是一個(gè)很好的平臺(tái)。

（三）紡織傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室教學(xué)與虛擬實(shí)驗(yàn)室教學(xué)的結(jié)合

紡織傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室教學(xué)和虛擬實(shí)驗(yàn)室教學(xué)是相輔相成、相互補(bǔ)充的關(guān)系，在紡織實(shí)驗(yàn)教學(xué)中兩者都必不可少，兩者互為依托，各有所長(zhǎng)。

如下圖所示，傳統(tǒng)紡織實(shí)驗(yàn)室教學(xué)在于言傳身教，旨在通過(guò)教師“手把手”地教使學(xué)生學(xué)會(huì)實(shí)驗(yàn)技能，增強(qiáng)實(shí)踐體驗(yàn)。在這個(gè)過(guò)程中，學(xué)生對(duì)整個(gè)紡織環(huán)境和實(shí)踐流程的認(rèn)識(shí)是片段性的，也是由學(xué)業(yè)考核計(jì)劃和教師驅(qū)動(dòng)進(jìn)行的“被動(dòng)型”學(xué)習(xí)。

虛擬實(shí)驗(yàn)室教學(xué)則通過(guò)虛擬環(huán)境的代入，模擬現(xiàn)實(shí)中的車間生產(chǎn)運(yùn)作，使學(xué)生對(duì)整個(gè)紡織大環(huán)境進(jìn)行宏觀性的認(rèn)識(shí)，通過(guò)紡織虛擬實(shí)驗(yàn)室本身的趣味性，增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣和動(dòng)力，變“被動(dòng)型”學(xué)習(xí)為“主動(dòng)型”學(xué)習(xí)。

虛擬實(shí)驗(yàn)室教學(xué)之于傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)是由淺入深的關(guān)系，從簡(jiǎn)單的片段認(rèn)識(shí)到復(fù)雜的宏觀認(rèn)識(shí)；傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)之于虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)是由表及里的關(guān)系，從虛擬的宏觀認(rèn)識(shí)再到實(shí)際的片段認(rèn)識(shí)。在整個(gè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中，只有傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)和虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)相結(jié)合，才能使實(shí)驗(yàn)教學(xué)順利進(jìn)行，通過(guò)兩種實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式的有機(jī)結(jié)合才能夠更好地培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手實(shí)踐能力，增強(qiáng)學(xué)生的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力。

二、紡織虛擬實(shí)驗(yàn)室的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)培養(yǎng)方式

（一）紡織虛擬實(shí)驗(yàn)室教學(xué)對(duì)實(shí)踐應(yīng)用能力的培養(yǎng)

紡織虛擬實(shí)驗(yàn)室所特有的虛擬與增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)作用能夠增強(qiáng)學(xué)生的動(dòng)手實(shí)踐與創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力。利用VR（虛擬現(xiàn)實(shí)）頭顯設(shè)備可以使學(xué)生沉浸在虛擬現(xiàn)實(shí)的模擬環(huán)境中，利用配套的手柄可以對(duì)整個(gè)紡紗車間和織造車間進(jìn)行漫游式的詳細(xì)參觀與基于上帝視角的鳥瞰概覽，也可以打開相關(guān)設(shè)備查看設(shè)備的內(nèi)部結(jié)構(gòu)并對(duì)各部分構(gòu)造進(jìn)行拆解了解。

紡織虛擬實(shí)驗(yàn)室平臺(tái)融合了紡織材料學(xué)實(shí)驗(yàn)、織物結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)等專業(yè)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容以及認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)、生產(chǎn)實(shí)習(xí)（部分）等專業(yè)實(shí)踐性環(huán)節(jié)內(nèi)容。除了以上通過(guò)VR或者AR（增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)）設(shè)備外，學(xué)生還可以通過(guò)PC和手機(jī)客戶端輕松接入虛擬實(shí)驗(yàn)室入口，對(duì)專業(yè)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)以及實(shí)踐性環(huán)節(jié)內(nèi)容在虛擬平臺(tái)上進(jìn)行操作，還可以基于生產(chǎn)實(shí)際問(wèn)題修改相關(guān)工序的生產(chǎn)工藝，并且要通過(guò)相應(yīng)的考評(píng)系統(tǒng)進(jìn)行考評(píng)，考評(píng)的成績(jī)作為學(xué)生學(xué)業(yè)考核以及學(xué)分績(jī)點(diǎn)獲得的依據(jù)。

（二）紡織虛擬實(shí)驗(yàn)室教學(xué)對(duì)課堂理論教學(xué)的延伸

紡織虛擬實(shí)驗(yàn)室教學(xué)是在完成某一門課程或幾門課程教學(xué)之后，以社會(huì)生產(chǎn)、生活實(shí)踐為依托對(duì)學(xué)生所學(xué)的理論、原理、知識(shí)、技能等進(jìn)行的綜合性教育和訓(xùn)練[3]。紡織虛擬實(shí)驗(yàn)室從多個(gè)方位對(duì)課堂理論教學(xué)進(jìn)行了重要的補(bǔ)充，這其中包括理論知識(shí)的吸收、動(dòng)手實(shí)踐技能的掌握、相關(guān)知識(shí)的擴(kuò)展以及階段性理論學(xué)習(xí)之后對(duì)知識(shí)的創(chuàng)新與應(yīng)用。

在理論課上課之前，通過(guò)紡織虛擬實(shí)驗(yàn)室，學(xué)生可以對(duì)所學(xué)知識(shí)進(jìn)行預(yù)習(xí)，游戲性的教學(xué)方式增強(qiáng)了學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性；在課堂上，學(xué)生可以通過(guò)基于紡織虛擬實(shí)驗(yàn)室平臺(tái)的手機(jī)客戶端對(duì)所學(xué)內(nèi)容進(jìn)行提問(wèn)，實(shí)現(xiàn)教師和學(xué)生的實(shí)時(shí)互動(dòng)；在課后，學(xué)生可以在紡織虛擬實(shí)驗(yàn)室平臺(tái)對(duì)所學(xué)的理論知識(shí)進(jìn)行訓(xùn)練和應(yīng)用；在階段性理論學(xué)習(xí)之后，學(xué)生還可以通過(guò)紡織虛擬實(shí)驗(yàn)室平臺(tái)完成簡(jiǎn)單的創(chuàng)新任務(wù)，從而使理論知識(shí)轉(zhuǎn)化為創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)的能力。

三、結(jié)語(yǔ)

基于生產(chǎn)實(shí)際的紡織虛擬實(shí)驗(yàn)室教學(xué)應(yīng)該與傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室教學(xué)緊密聯(lián)系，提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量。紡織虛擬實(shí)驗(yàn)室平臺(tái)與企業(yè)生產(chǎn)實(shí)際聯(lián)系緊密，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐能力的訓(xùn)練與提高，同時(shí)也是對(duì)理論課堂的拓展與延伸，學(xué)生通過(guò)充分利用紡織虛擬實(shí)驗(yàn)室教學(xué)資源可以得到創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力的提高，達(dá)到“卓越計(jì)劃”的培養(yǎng)目標(biāo)。

參考文獻(xiàn)：

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