【摘要】现代化社会的发展，使我国在教育改革中越来越重视学生实践能力的培养，这也使各个高校纷纷大刀阔斧的改革教学模式，虚拟实验室便是教学改革中的一大重要内容。在机械领域中，各种新技术、新设备在机械制造领域中的应用，使该领域急需大量的应用型人才，对机械专业学生的实践能力进行培养，已经到了迫在眉睫的地步。鉴于此，本文对基于虚拟实验的实验室推动机械专业教学改革进行深入的研究，以期能够为我国各个高校在机械专业教学改革工作中提供相应的参考建议。
【关键词】虚拟实验；实验室；机械专业；教学改革
引言
长期以来，由于高校长期受到传统教学模式的影响，致使高校在机械专业教学中，并没有对学生实践能力的培养予以足够的重视，在教学活动中往往重理论、轻实践，进而造成学生在进入机械制造企业时，往往很难在短时间内适应岗位的技能要求，从而导致学生的实践能力普遍较差。如何提高机械专业学生的实践能力，已经成为我国教育改革中非常关注的一大焦点。虚拟实验是一种新型的教学手段，相比于实体实验，虚拟实验综合运用了互联网技术、计算机技术以及虚拟现实技术，从而实现了对真实实验环境的模拟，使学生能够在模拟的实验环境中来开展实验，进而在确保学生自身安全的同时，还能有效培养学生的实践能力。因此，将虚拟实验引入到机械专业教学中，通过虚拟实验室来推动机械专业教学改革是具有重要现实意义的。
1虚拟实验教学概念
实验教学是培养学生实践能力的一种重要教学手段，学生在实验过程中，能够养成良好的观察习惯，通过对实验过程及结果的观察，从而充分发挥其探究精神，激发学生的学习兴趣，使学生能够在实验中不断探寻真知。不过，由于实体实验教学会受到诸多主观和客观因素的影响，并且无法保证学生在实验过程中的自身安全，同时对学校的资金、设备等都有着较高的要求，这也使实体实验在教学过程中会受到很大的限制。而虚拟实验教学是通过互联网技术、计算机技术乃至虚拟现实技术的运用，从而构建出一个具有模拟性、开放性、交互性特征的实验环境，从而使学生能够在虚拟的实验环境中进行相应的操作，从而快速完成实验项目。现阶段，虚拟实验室已经在国外诸多高校中得到了广泛的应用，而在国内则尚未得到全面的普及，不过虚拟实验室的发展前景却是令人非常期待的。
2基于虚拟实验的实验室推动机械专业教学改革的目标指向
相比于传统的实验教学，虚拟实验教学有着巨大的优越性，其优越性主要体现在以下四个方面：①虚拟实验教学能够通过网络来获取到更多的学习资源，突破了空间与时间的限制，实现了对教学资源的最大化利用；②学生可随时随地的通过虚拟实验平台来进行实验设计，从而在培养学生实践创新能力的同时，提高学生的学习自主性；③无论是教师，还是学生，都可利用虚拟实验教学平台来进行交流，从而拉近了师生之间的距离；④虚拟实验教学能够克服校园中实验设备陈旧、实验资金不足等问题。正是这些优越性，使基于虚拟实验的实验室为机械专业的教学改革提供了巨大的推动力量。现阶段，我国在机械专业教学中，学生普遍存在实践能力较差的问题，而传统的实验教学又受到实验设备、实验资金、实验时间及地点的限制，这也使传统的实验教学模式很难取得较为理想的教学成效。因此，将虚拟实验室引入到机械专业教学中，能够将传统的实验教学作为立足点，使学生通过虚拟实验来提高其实践与创新能力，从而实现创新性、综合性与设计性的教学。
3基于虚拟实验的实验室推动机械专业教学改革措施
3.1教学改革思路
在机械专业教学改革中，应摒弃传统的“重理论、轻实践”教学理念，将实践和理论放在同一位置上来看待，通过理论和实践的并行教学，依据学生在学习知识时的认知规律，对学生的创新实践能力进行重点培养，构建一个产学研一体化虚拟实验教学平台，采取虚实结合的教学策略，使学生能够将课堂中学习到的机械专业知识应用于虚拟实验中，并通过观察虚拟实验的过程及结果来总结实践经验，然后将这些实践经验真正的应用于实际操作当中，从而推动我国机械专业的教学改革。在基于虚拟实验的机械专业教学改革中，应将创新型、探究型、独立型人才培养作为教学改革的立足点，通过虚拟现实技术、互联网等技术的应用来加强机械专业理论知识和实践之间的联系，从而使学生在虚拟实验过程中能够对理论知识进行验证，提高理论知识的实践能力。
3.2教学内容的智能结构调整
在基于虚拟实验的机械专业教学改革中，需要明确其智能结构，智能结构是以某种目标为前提，主体在达成该目标时应具备的知识能力储备量及其内在结构。从实质上来说，智能结构包括各个组成部分的排列与搭配以及知识能力储备量两层含义。在人才培养中，通过明确机械专业教学的智能结构，能够为机械专业教学内容的调整提供重要指导。大学生在智能结构上包括素质、能力及智力三个组成部分，素质是其自身所具有的道德素养，能力是指学生所具有的观察能力、分析能力及实践能力，而智力则是指学生所具有的基础知识及基本的专业技能。在以往的机械专业教学计划制定中，其专业课程体系往往存在目标导向过于模糊的现象，这也使该专业对学生的理论基础过于重视，但对学生的实践教学却较为忽视，这也导致学生在就业后，其实践能力往往无法满足相应岗位的技能要求。因此，在兼顾学生理论学习的同时，还要重视其实践能力的培养，将创新应用型人才的培养作为机械专业教学改革的宗旨。适当减少理论讲授课程的时间，增加实验课程的所占比重，使学生的素质、能力及智能在结构上能够均衡化、协同化。在教学内容的智能结构调整上，结合学校在实验中所具备的教学条件及资源，基于虚拟实验的机械专业教学内容应包括版图设计、机电耦合仿真、三维建模、虚拟制造以及硅各向异性原子级腐蚀仿真这五个组成部分，根据这五个部分的教学内容来设计相应的虚拟实验项目。通过计算机及互联网技术的运用来构建虚拟实验平台，并由该平台对教学资料库进行实时更新。虚拟实验教学平台的界面应采用LabVIEW，并能过G语言来对界面进行简洁明了的开发，使学生能够在该虚拟实验平台中进行自由交互。学生在虚拟实验平台中，可根据上文中的五个部分教学内容来进行相应的虚拟实验设计和操作。例如，以虚拟制造这一教学内容为例，学生在进入虚拟实验平台后，可以通过IntelliFAB软件，并结合自己的想法进行对相应的机械设备结构进行虚拟制造，例如在制作双梁-岛结构传感器时，由学生对传感器的各个制造环节进行模拟，如薄膜淀积、干法与湿法刻蚀等，通过对这些制造环节的模拟来生成传感器模型，从而使学生能够在虚拟实验模拟中对机械结构的制造工艺进行验证。
4结语
总而言之，基于虚拟实验的实验室推动机械专业教学改革，需要将创新型、应用型人才作为其教学改革的宗旨，对机械专业的教学内容进行必要的梳理，明确其智能结构，通过对教学内容中智能结构的调整，以此实现机械专业在学生素质、能力及智力上的协同化培养目标。
参考文献
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作者:王颖淑 单位:长春大学机械与车辆工程学院
