傳承兵工精神 凸顯國防特色——記我校武器系統(tǒng)虛擬仿真實驗教學中心
編者按:“十二五”初期,我校制定了《沈陽理工大學校、院兩級實驗體系改革和建設方案》,旨在通過校院兩級的實驗體系改革和建設,促進優(yōu)質(zhì)資源深度融合和充分共享,推動教學科研協(xié)同發(fā)展,培養(yǎng)了學生的創(chuàng)新精神和實踐能力,提高了教育教學質(zhì)量。五年來,學校根據(jù)各學院的辦學特色和學科專業(yè)特點,統(tǒng)籌各類實驗資源,鼓勵學科專業(yè)交叉,建立起有利于復合型、創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的實驗體系,構(gòu)建了功能集約、資源優(yōu)化、開放充分、運作高效的專業(yè)類或跨專業(yè)類的實驗教學平臺,為學生自主學習、自主實驗和創(chuàng)新活動創(chuàng)造了條件。同時,實現(xiàn)了教學科研緊密結(jié)合,打通教學科研實驗室壁壘,統(tǒng)籌教學科研實驗室資源,促進科研支持實驗教學、服務人才培養(yǎng),把科研成果轉(zhuǎn)化為實驗教學內(nèi)容,將科研方法融入實驗教學活動,向?qū)W生傳授科研理念、科研文化和科研價值,使學生了解科技最新發(fā)展和學術前沿動態(tài),激發(fā)學生的科研興趣,啟迪學生的科研思維,培養(yǎng)學生的科研道德,提升學生科學研究和科技創(chuàng)新的能力。校報開設專欄陸續(xù)為大家介紹我校的8個省級實驗教學示范中心。
我校是武器技術類專業(yè)齊全、國防特色突出的高等院校,一直承擔著面向先進武器系統(tǒng)及相關技術的研究和為國家培養(yǎng)國防及相關技術領域高水平人才的任務,在武器彈藥系統(tǒng)、武器探測感知系統(tǒng)、高效毀傷與控制、武器發(fā)射系統(tǒng)、爆破與爆轟技術、信息網(wǎng)絡干擾與對抗系統(tǒng)等涉及武器系統(tǒng)的相關領域逐步形成了專業(yè)與學科的優(yōu)勢。
高等學校的實驗教學在其人才培養(yǎng)過程中具有舉足輕重的作用。武器系統(tǒng)相關專業(yè)的實驗教學中涉及大量的高危與極端環(huán)境,通常是不可視、不可操作和不可再現(xiàn),無法或難以實施真實實驗。2007年我校將相關專業(yè)實驗室、實驗館(所)實行統(tǒng)一管理,成立了“沈陽理工大學武器系統(tǒng)實驗教學中心”。2009年,在建設武器系統(tǒng)實驗教學中心的基礎上,又成立了武器系統(tǒng)虛擬仿真實驗教學中心。2014年,武器系統(tǒng)虛擬仿真實驗教學中心被遼寧省教育廳批準為“省級武器系統(tǒng)虛擬仿真實驗教學中心”。
武器系統(tǒng)虛擬仿真實驗教學中心覆蓋了與兵器類相關的6個本科專業(yè),即探測制導與控制技術、彈藥工程與爆炸技術、特種能源技術與工程、武器發(fā)射工程、信息對抗技術和裝甲車輛工程,以及相關的9個其他本科專業(yè)。其中“探測制導與控制技術”專業(yè)為國家特色專業(yè)建設點和遼寧省示范專業(yè),依托兵器科學與技術一級學科,以及其他相關的學科,如火炮、自動武器與彈藥工程、武器系統(tǒng)與運用工程、軍事化學與煙火技術、武器發(fā)射理論、武器系統(tǒng)信息與對抗技術、導航制導與控制、工程力學、通信工程等學科。此外,“火炮、自動武器與彈藥工程”為遼寧省重點學科及特色培育學科;依托教育部批準的“網(wǎng)絡賦能彈藥技術”國家特殊需求博士人才培養(yǎng)項目,擁有國家人社部批準的博士后流動站及博士后工作站;依托遼寧省兵器科學技術重點實驗室、遼寧省高校兵器科學與技術重點實驗室、遼寧省重大科技平臺“現(xiàn)代兵器技術與裝備工程研究中心”、遼寧省現(xiàn)代毀傷控制與裝備工程實驗室、遼寧省智能爆破與安全控制工程中心、國家和省市科普基地“沈陽理工大學兵器博物館”等。
中國工程院楊紹卿院士為中心顧問。武器系統(tǒng)虛擬仿真實驗教學中心擁有教師48人,含兼職人員13人。其中遼寧省省級創(chuàng)新團隊1個,遼寧省教學名師2人,中國工程院院士1人(雙聘),國務院政府特貼3人,遼寧省級優(yōu)秀專家2人,遼寧省省百千萬工程人選4人,省創(chuàng)新優(yōu)秀人才支持計劃3人,總裝專業(yè)組成員1人,博士生導師6人,省級學科帶頭人2人,中心高級職稱36人,具有博士學位23人,21名教師具備企業(yè)背景。中國兵器工業(yè)集團遼沈工業(yè)集團有限公司、遼寧北方華興機電有限公司等的13名兼職教師為中心的實驗實訓、綜合實驗指導導師和卓越工程師培養(yǎng)計劃導師。中心經(jīng)過多年的建設,已形成一支專兼職及校企相結(jié)合的、學員結(jié)構(gòu)合理的、高水平的實驗實訓教師隊伍。
武器系統(tǒng)虛擬仿真實驗教學中心成立以來,一直秉承“傳承兵工精神、凸顯國防特色、校企協(xié)同創(chuàng)新、軍民融合發(fā)展”的理念,堅持“一個原則、二個結(jié)合、三個重點”的建設思路,即堅持整合資源與凸顯特色的原則,將軟件與硬件及應用與創(chuàng)新相結(jié)合,以資源、平臺和隊伍三個部分為重點,建設了具有擴展性、兼容性的管理和資源共享平臺,高效管理實驗教學資源,實現(xiàn)校內(nèi)外、本地區(qū)及更廣范圍內(nèi)的實驗教學資源共享,從而滿足多地區(qū)、多學校和多學科專業(yè)的虛擬仿真實驗教學的需求。探索校企共建共管的新模式和新途徑,建立可持續(xù)發(fā)展的虛擬仿真實驗教學服務支撐體系。本中心通過虛擬仿真實驗教學的實施構(gòu)建了武器系統(tǒng)過程的認知與感知,全面提升實踐能力和創(chuàng)新能力的人才培養(yǎng)實驗教學模式;形成了面向課程實驗、綜合實驗、創(chuàng)新實驗教學的多元專業(yè)學科的虛擬仿真實驗教學群;建立了彈藥系統(tǒng)虛擬仿真、武器發(fā)射虛擬仿真、探測與信息對抗虛擬仿真、火工品測試虛擬仿真、工程爆破虛擬仿真和裝甲車輛虛擬仿真6個類別的實驗教學平臺,即具有“二個能力、三種層次、六類平臺”的武器系統(tǒng)虛擬仿真實驗教學中心系統(tǒng)架構(gòu)(見圖所示)。在提供的虛擬仿真實驗教學條件下,學生能夠自主地開展實驗,達到實驗教學大綱所要求的教學效果。
根據(jù)武器類專業(yè)技術的特殊性,充分考慮安全性與保密性要求,本中心構(gòu)建了具有擴展性、兼容性、前瞻性的管理和資源共享平臺,實現(xiàn)了校內(nèi)外地域范圍內(nèi)的實驗教學資源共享,有效地管理六類虛擬實驗教學資源。同時,管理系統(tǒng)具有信息發(fā)布、數(shù)據(jù)分析、互動交流、生成實驗報告、考核與成績評定、成果展示等功能。目前中心以兵器類6個專業(yè)為核心,面向機械、信息、環(huán)化、材料、光電等相關的15個專業(yè)完成了40多個虛擬仿真實驗項目的建設。
近年來,中心先后投入1500萬元建設經(jīng)費,購置了相關設備及軟件支撐系統(tǒng),完善了虛擬仿真實驗室環(huán)境建設,虛擬仿真實驗室及與之相關配套的實驗室總面積約6300平方米。武器系統(tǒng)虛擬仿真實驗教學中心建立了開放式實驗教學中心網(wǎng)站,網(wǎng)站具有信息發(fā)布、中心簡介、實驗管理、虛擬實驗平臺與項目介紹等功能。采用3D虛擬建模技術、Web技術、數(shù)據(jù)庫技術、虛擬儀器技術、視景仿真技術、遠程控制技術相結(jié)合的方法,利用Java語言,構(gòu)建了一個網(wǎng)絡化的虛擬仿真實驗教學系統(tǒng),包括6大類40余種虛擬仿真實驗項目的演示視頻、電子教材及多媒體課件等。系統(tǒng)具有可視化、交互性、資源共享性、安全性等特點。
本中心根據(jù)兵器類專業(yè)的特點,在充分考慮兵器類專業(yè)具有力學、機械、信息、化工、自動控制理論等多學科的交叉與融合的特點,武器系統(tǒng)虛擬仿真實驗教學中心構(gòu)建了一套完備的科研教學體系,包括“六個平臺、兩個基地、兩個中心”。六個平臺為彈藥工程與爆炸技術、探測制導與控制技術、特種能源技術與工程、武器發(fā)射工程、裝甲車輛工程和信息對抗技術實驗技術平臺,兩個基地為兵器博物館國防教育基地、校企共建實驗與實訓基地,兩個中心為沈陽理工大學兵器科學技術和武器系統(tǒng)實驗教學示范中心。其中彈藥工程與爆炸技術、探測制導與控制技術、特種能源技術與工程、武器發(fā)射工程、裝甲車輛工程和信息對抗技術實驗技術平臺,面向全校裝備工程學院、信息科學與技術學院、理學院、機械工程學院和環(huán)境與化學工程學院等學院的15個專業(yè)、1600余名本科生提供實驗教學、課程設計和畢業(yè)設計實驗。學生能夠通過界面友好的虛擬仿真實驗,更好理解、消化、吸收實驗內(nèi)容。同時面向兵器科學與技術學科的科學研究和研究生的培養(yǎng)。本中心實驗教學資源使用方式靈活多樣,可以借助于PC、筆記本、PAD、智能手機等多種終端設備,不受人數(shù)、時間、空間限制,在提升資源利用效率的同時,較好地滿足了校內(nèi)相關學院、不同專業(yè)和不同層次的實驗教學需求,切實提高了學生創(chuàng)新能力和工程實踐能力。
本中心通過與校內(nèi)外各研究、教學平臺實現(xiàn)鏈接為其提供實驗平臺,其中已有的共享單位取得了很好的效果。如與華興機電有限公司共建的工程實踐教育基地,通過網(wǎng)絡環(huán)境提供部分實驗教學資源。同時,中心為相關的企業(yè)、研究所以及兄弟院校開放虛擬實驗平臺,通過網(wǎng)絡實驗預約、網(wǎng)絡虛擬實訓等途徑提供培訓服務以及產(chǎn)品研發(fā)(包括精品資源共享課等),實現(xiàn)了相互訪問、資源共享、互為支撐,從而進一步增強了各平臺及中心的科技創(chuàng)新力和競爭力。
由于武器專業(yè)實驗教學的特殊性,本中心在積極開展虛擬仿真實驗教學的同時,努力拓展與相關企業(yè)的合作,秉承“校企協(xié)同創(chuàng)新,軍民融合發(fā)展”的理念,先后與中國兵器工業(yè)集團和中國兵器裝備集團及所屬的軍工企業(yè)、中國科工集團航天一院、沈陽長白電子科技集團、北京維深識別技術集團等12家企業(yè)、公司及研究院所合作,開展武器產(chǎn)品技術研發(fā)、虛擬產(chǎn)品設計與仿真分析、人才培養(yǎng)以及網(wǎng)絡虛擬技術支持等方面的合作。在校企合作中,堅持資源共享、全面開放的合作模式,充分利用已有的虛擬仿真實驗教學資源及科研成果的轉(zhuǎn)化為學生提供了豐富的實驗教學內(nèi)容,也為學生提供了虛實結(jié)合的實習場所,同時為企業(yè)技術人才培養(yǎng)和技術問題提供了有效的支持,取得了良好的效果。
本中心將以建設國家級虛擬仿真實驗中心為契機,發(fā)揮國家級實驗教學中心示范作用,突出國防特色與多學科交叉特點,進一步完善面向武器系統(tǒng)虛擬仿真實驗教學體系與系統(tǒng)架構(gòu),進一步提升虛擬仿真實驗教學所需的高素質(zhì)實驗教學隊伍,改進資源共享、開放服務的實驗教學環(huán)境,全面提高實驗教學水平,在前期研究的基礎上,進一步加強校企合作,開發(fā)新的虛擬仿真實驗項目,進一步擴展虛擬實驗對真實實驗的互補與優(yōu)化功能。在未來3年內(nèi),將中心打造成為一個管理有序、資源豐富的開放型虛擬實驗教學平臺。 裝備工程學院 郝永平