当前，高等工程教育遇到如何在有限的教学资源条件下，既保证学生充分的实践机会，又确保教学质量的重要课题；长春工业大学机电工程学院在《机械制造基础》课程改革中，通过虚实融合创新教学模式，给出了一份有益的探索答案。 问题的提出与挑战的认识 传统工程教学存在多个突出瓶颈。大型实验设备数量有限，难以满足所有学生的实践需求；某些高危实验因安全考虑无法充分开展；微观工艺过程难以直观呈现；学生获得充分实践机会的成本高、周期长。这些问题制约了工程人才培养质量的更提升。 创新体系的系统构建 针对上述问题，课程团队在充分调研的基础上，系统构建了虚实融合教学新体系。该体系分为四个递进层次：首先通过三维数模认知，让学生从多角度观察和理解设备结构原理；其次利用AR虚拟操作技术，使学生能够在虚拟环境中进行沉浸式操作训练；再次通过虚拟仿真实验，让学生在几分钟内完成原本需要数小时甚至数天的工艺流程；最后进行实境实训操作，将虚拟训练成果转化为实际操作能力。 课程团队自主研发了"进水管座镗孔夹具"等9套三维交互模型，基于3DShow平台开发了1500余个零件结构模型，支持学生进行缩放、旋转、剖切等多维度交互操作。同时开发了10项AR实验系统，其中油泵体夹具AR实验系统让学生能够完成从夹具设计到装配调试的全过程，系统实时提供力学分析和精度反馈。这些资源的开发充分说明了教学改革的系统性和科学性。 学习体验的明显提高 虚实融合教学带来了学生学习体验的质的飞跃。学生可以通过AR眼镜和手机等终端设备，在虚拟环境中"拆解"真实机床夹具，观察每个零件的结构和装配关系。系统能够模拟不同工况下的设备运行状态，这种沉浸式体验激发了学生的学习兴趣和探索欲望。数据显示，课程满意度连续三年保持在95%以上。 更为重要的是，虚实结合的训练模式显著提高了学生的实践能力。学生在虚拟环境中反复练习操作直到完全掌握后，再进入校内实训中心和企业生产现场进行实际操作。这种"先虚拟后现实"的模式既保证了操作安全，又提高了实训效果。统计数据表明，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%。 教学模式的深刻变革 虚实融合教学不仅改变了学生的学习方式，更推动了教学模式的深刻变革。教师的角色从知识的单向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实践能力。课堂教学时间被重新分配，更多时间用于项目研讨、方案设计和虚拟验证。这种教学模式强调"做中学、学中做"，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。 成果的广泛辐射与推广 长春工业大学没有将改革成果局限于校内，而是积极向全国推广共享。课程建设的虚实融合教学资源已通过智慧树、学习通等平台向全国64所高校开放，累计学习访问量达8.5万次。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。这种开放共享的态度，对校企合作资源相对缺乏的院校尤其至关重要。
长春工业大学的实践为工程教育改革提供了有益参考。在数字化转型中，如何将技术创新与教育规律结合，构建更有效的教学模式，仍需持续探索。这种注重实际问题解决和能力培养的创新，可能引领未来工程技术人才培养的新方向。