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摘要：针对党中央提出的强化人才培养的核心地位，一流本科教育的基础地位的“双一流”建设新要求，以及在2018高等教育国际论坛年会提出的建设中国金课的号召，即逐步淘汰低阶性、陈旧性和不用心的“水课”，建设具有高阶性、创新性、挑战度的“金课”。由此我校根据自身车辆工程本科教育的实际情况，并在相关政策支持下，通过加深与北京润尼尔网络科技有限公司的合作，大力建设开发汽车电动助力转向虚拟实验；ABS\ESC结构虚拟实验；汽车碰撞虚拟实验；基于虚拟样机的ABS整车控制虚拟实验等汽车性能综合虚拟仿真教学实验。
关键词：金课；校企合作；虚拟仿真
本文引用格式：郭世永,等.虚拟仿真学科“金课”建设与实践[J].教育现代化,2019,6(39):125-127,142.
一 引言
建国以来我国的高等教育在学规模不断扩大。中国高等教育在学规模从1949年的11.7万，到1978年的86.7万，而到了2017年则达到了3779万。吴岩提到，2019年年底，中国高等教育将迈入普及化的门槛。本科教育是中国高等教育最大的供给体系，专业齐全、类型多样、区域匹配度高。目前，中国拥有92个本科专业类、630个本科专业、56818个本科专业点，有1243所高等院校举办本科教育，在校生人数达到了1648.6万，毕业生人数达到了384.2万。从这一方面也反映出我国本科教育的巨大压力，一旦教育进行改革创新，受益面非常地广泛。去年由中国高等教育学会在宁波主办的“2018高等教育国际论坛年会”的论坛主题是“加快‘双一流’建设，实现内涵式发展”。会上，教育部高等教育司司长吴岩提出了“怎么提高本科教育质量？怎么建设一流本科？”的问题。与此同时世界范围内新一轮的科技革命和产业变革以及席卷全球的新经济的蓬勃发展对工程教育的改革和发展提出了新的挑战，新工科建设的提出正是对这一挑战作出的积极回应[1]。所以把握住高等教育的发展大势，并建设中国特色、世界水平的现代高等教育的行动势在必行。
我校针对上述要求，并根据自身教学环境和资源在原有的基础上大胆地对汽车电动助力转向虚拟实验；ABS\ESC结构虚拟实验；汽车碰撞虚拟实验；基于虚拟样机的ABS整车控制虚拟实验等汽车性能综合虚拟仿真教学实验进行了更高标准的建设，来培育出具备实践创新和解决复杂问题能力的高素质人才。
二虚拟仿真“金课”的建设要求
2018年11月24日，在第十一届“中国大学教学论坛”上，教育部高等教育司司长吴岩作了题为“建设中国金课”的报告。当前，“金课”和“水课”成为高等教育领域的两个热词，深受高教战线和社会媒体的关注。吴岩司长的报告面向广大教师深入探讨了建设中国金课的具体要求和实施路径。报告指出当前全面振兴本科教育的良好态势已经形成，接下来要将更多行动措施落实到课程上。课程是人才培养的核心要素，是教育的微观问题，解决的却是战略大问题。课程是“立德树人成效”这一人才培养根本标准的具体化、操作化和目标化，也是当前中国大学带有普遍意义的短板、瓶颈和关键所在。
关于什么是“金课”，吴岩司长提出了“两性一度”的金课标准。“两性一度”，即高阶性、创新性、挑战度。所谓“高阶性”，就是知识能力素质的有机融合，是要培养学生解决复杂问题的综合能力和高级思维。所谓“创新性”，是课程内容反映前沿性和时代性，教学形式呈现先进性和互动性，学习结果具有探究性和个性化。所谓“挑战度”，是指课程有一定难度，需要跳一跳才能够得着，老师备课和学生课下有较高要求。相反，“水课”是低阶性、陈旧性和不用心的课。打造什么样的“金课”，吴岩司长提出了建设五大“金课”目标，包括线下“金课”、线上“金课”、线上线下混合式“金课”、虚拟仿真“金课”和社会实践“金课”。打造金课，要充分重视课堂教学这一主阵地，努力营造课堂教学热烈氛围。要合理运用现代信息技术手段。要抓好虚拟仿真实验实训项目建设，开辟“智能+教育”新途径。
通过建设开放型、网络化、多层次、综合性的车辆工程虚拟仿真教学实验平台，以弥补许多真实实验项目受场地、成本、安全等因素制约的缺陷，解决目前学生工程实践能力缺陷和创新意识缺失的核心问题，缓解教学内涵相对于产业发展水平滞后，师资工程能力薄弱、实践训练环节不够的矛盾，实现教学资源最大化利用。通过相关专业课程（汽车理论、汽车设计、汽车振动与噪声、汽车安全、发动机构造原理等）理论知识学习与教学实验相互支撑，以及虚拟仿真实验与实体实验的互补性，从而构建虚实结合、以虚补实的车辆工程主干课程教学实验体系，使学生既能够接触到实体实验，又能在虚拟仿真环境下开展自主性、探索性和研究型学习；同时，也可以培养教师的创新意识，提高教师理论水平和工程实践能力。
（一）虚拟仿真“金课”的建设
虚拟仿真教学实验是高等教育信息化建设和实验教学平台建设的重要内容，是学科专业与信息技术深度融合的产物。虚拟仿真实验平台建设工作是以面向“新工科”和“双创”能力培养为宗旨，以共享优质资源为重点，极大推进了实验教学信息化建设和实验教学资源的开放共享，推动了高校教学实验的改革和创新。探索并建立多层次、立体化、虚实结合、教研互补的教学实验体系，是培养汽车产业转型升级时期创新型人才的重要保障。车辆工程汽车性能综合虚拟仿真教学实验平台，可将以前分散难以建立联系的不同专业课的教学实验，通过组合在平台上建立相互支撑和互为补充的整体，把不同实验与实验之间，实验与教学课程之间，形成系统性和整体性概念，加深学生对于课程教学内容理解和综合实验能力的培养。此外，虚拟仿真教学实验可实现真实实验不具备或难以实现的教学效果，尤其对于涉及高危或极端环境（如汽车碰撞侧翻实验等）、不可及或不可逆的操作（如自动变速器实验等），以及需要高成本、高能耗的大型或综合性实验项目（如汽车操稳性实验等），从教学实验思想、体系、模式、方法手段等方面进行系统化设计，使学生在自由交互的虚拟环境中完成各类实验。
我校车辆工程专业于2006年获批山东省特色专业，2011年入选教育部第二批卓越工程师教育培养计划，2013年被确定为山东省名校建设工程重点建设专业，2014入选山东省普通本科高校应用型人才培养试点专业，2016年获批山东省高水平应用型立项建设重点专业。
近期我校为了响应并贯彻落实“金课”教育改革的政策，我校与北京润尼尔网络科技有限公司开展技术合作，积极开展车辆工程专业汽车性能综合虚拟仿真教学实验的构建及应用探索，并对车辆工程专业的“虚拟仿真金课”进行尝试性的建设。进行尝试性建设的10项实验项目如下所示：
（一）汽车电动助力转向虚拟实验
汽车电动助力转向虚拟实验通过三大模块让学生了解EPS装配过程及工作原理，助力特性曲线模式，转矩传感器工作模式。其中EPS装配过程采用三维建模，让学生自主进行装配，并在装配后通过模型动画进行工作原理的生动展示，如图1。
（二）ABS\ESC结构虚拟实验
ABS\ESC结构虚拟实验拥有ABS和ESC两大模块，学生可以选择想要学习的模块并对各自的增压、保压、减压原理进行学习。实验采用3D建模，能生动形象地展示实验现象，使学生能更有效率地掌握相关知识。
（三）实验汽车碰撞虚拟实验
汽车碰撞实验通过真实还原汽车和实验场景，让学生直观地看到不同车速下车辆正面侧面碰撞的形变位移等。现实中进行此类实验存在成本高，无法反复实验等问题，而本实验解决了这些问题，学生可以随时反复查看实验过程和结果，如图2。
（四）基于虚拟样机的ABS整车控制虚拟实验
学生预习基于虚拟样机的ABS整车控制实验，在虚拟实验教学中心网站实名登录并回答提出的问题，通过测试后才允许做本虚拟仿真实验。通过动画展示整车模型及整车模型的一种ABS实验过程，提高学生对本实验的积极性。
（五）汽车悬架系统的振动仿真及优化虚拟实验
本实验可以让学生自己组装汽车悬架系统，使其对悬架系统的组成和运动有深入的了解。又设有创建设计变量和优化设计变量的测试，考察学生对此处知识的掌握情况。实验还包含了仿真运动曲线和函数变化曲线，学生根据仿真曲线对优化后的前悬架模型性能进行轮胎侧向滑移量的绝对值变化，迭代次数对滑移量的影响等方面的简要文字分析，以判断是否达到预期目标。
（六）基于虚拟样机技术的汽车制动性能虚拟实验
本实验提供真实的汽车物理系统，让学生可以身临其境地体验驾驶汽车进行实验的过程，同时实验还提供了数据曲线图和数据记录表，让学生实验后能立刻看到相关数据并进行记录。真实实验驾驶汽车需要耗费大量成本，并且实验过程通常比较长，该虚拟实验很好地解决了此问题，学生可以快速反复实验得到不同路面的实验结果。
（七）基于虚拟样机技术的汽车蛇行驾驶虚拟实验
本实验提供真实的汽车物理系统，让学生可以身临其境地体验驾驶汽车进行实验的过程，同时实验还提供了数据曲线图和数据记录表，让学生实验后能立刻看到相关数据并进行记录。真实实验驾驶汽车需要耗费大量成本，并且实验过程通常比较长，该虚拟实验很好实解决了此问题，学生可以快速反复实验得到不同速度下蛇形实验的实验结果。
（八）汽车瞬态转向特性虚拟实验
本实验提供真实的汽车物理系统，让学生可以身临其境实体验驾驶汽车进行实验的过程，同时实验还提供了数据曲线图和数据记录表，让学生实验后能立刻看到相关数据并进行记录。真实实验驾驶汽车需要耗费大量成本，并且实验过程通常比较长，该虚拟实验很好实解决了此问题，学生可以快速反复实验得到不同转角的实验结果。
（九）汽车底盘测功虚拟实验
本实验旨在模拟现实中汽车底盘测功的过程，通过精细的三维场景建模和完善的交互让学生身临其境实去体验了解该实验过程并能查看实验结果数据。
（十）汽车安全环保检测线虚拟实验
本实验拥有真实的实验场景和仪器建模，旨在让学生身临其境般进行实验学习。在相关研究中，真实实验存在实验设备条件不足，实验成本高等难以向学生全面展示和解释的多种困难。本实验项目不仅可以解决真实实验的问题，也能让学生重复模拟，全面深刻地认知和理解电机的各种相关数据及多种关键技术。让学生了解汽车安全环保检测线的检测项目，知道汽车安全环保检测线各项目的国家标准，理解各检测项目检测原理，掌握汽车安全环保检测线操作和各设备的使用方法，能对检测结果进行处理。
五 结束语
我校车辆工程专业这10个项目“虚拟仿真金课”的尝试性建设，无疑是开启了我校教育改革的新道路——逐步淘汰掉陈旧性、低阶性、不用心的水课；同时进行高阶性、创新性且具有高挑战度的金课建设[2]。解决了现在传统教学体系与新工科建设人才需求之间的矛盾。提高了学生工程理论与实践解决复杂问题能力，培养符合新工科建设的创新能力、实践能力、适应能力，推动新经济的改革与发展，贴近企业和未来发展对人才的实际需求。同时虚拟仿真金课还能降低某些实验的实验成本和风险。进而不断完善我校双一流的建设，增大我校的本科专业人才的培养力度。
参考文献
[1]林健.面向未来的中国新工科建设[J].清华大学教育研究,2017,38(02):26-35.
[2]吴岩.建设中国金课[R].宁波：中国高等教育学会,2018.
[3]朱本飞.针对汽车检测与维修一体化教学改革的方法及建议[J].教育现代化,2017,4(04):53-54.
[4]唐奕扬.情境教学法在汽车营销课程中的构建[J].教育现代化,2018,5(12):187-188.
[5]胡海青.产学合作培养人才政策与实践的国际经验与启示[J].高等工程教育研究,2014(01):45-51.
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