虚拟仿真：重塑仪器专业传统教学模式

仪器仪表制造业是现代工业的基础和重要组成部分，其发展水平直接反映了一个国家的科技创新能力和工业现代化程度。随着我国经济的快速发展和工业自动化、信息化的不断提高，对仪器仪表制造业的需求越来越大，也对相关人才的需求提出了更高的要求。因此，加强仪器仪表制造业人才培养，提升人才素质和能力，是我国仪器仪表制造业持续发展的重要保障。

新型高端仪器类专业

人才培养任重道远

仪器学科是信息科学与技术的重要组成部分，是信息的源头技术，主要研究获取、存储、处理、传输和利用信息的现代科学技术及仪器。包括测控技术与仪器、精密仪器和智能感知工程等专业，涉及测控技术及仪器、现代传感技术、精密计量理论与应用、微系统理论与应用、微小型机电系统、智能结构系统与技术、信号分析与数据处理等课程实验。

新的历史时期，我国经济发展水平与经济增长模式均产生了深刻变革，创新驱动已成为国家的发展战略。而科学仪器的发展是经济可持续高速健康发展的重要保障。仪器类专业与国家正在实施的创新驱动发展、“中国制造2025"、“互联网+”等重大战略都有紧密的联系。

2023年，工业和信息化部、国家发展改革委、教育部等七部门联合印发《智能检测装备产业发展行动计划（2023-2025年）》（以下简称《行动计划》），明确提出到2025年，智能检测技术基本满足用户领域制造工艺需求。在产业生态优化工程中，《行动计划》明确，引导普通本科院校、职业学校加强精密仪器、测量控制、机械电子等相关学科专业建设，优化智能检测相关课程设置，培养新型高端专业人才。鼓励产学研用联合建设实训基地，培养掌握用户工艺和检测技术的复合型人才，打造智能检测装备产业创新团队。

设备稀缺 理论难懂 

仪器类专业实践之困

随着科技的飞速发展，仪器技术日新月异。仪器类专业涉及众多交叉学科，因此，理论与实践结合显得尤为重要。

“中国光学之父”王大珩院士曾说：“仪器是认识世界的工具。”但是，大型科研仪器设备价格昂贵、数量有限、维护和保养难度高，尤其是一些热门仪器，国内高校研究生往往需要通过预约“抢占”测试资格，对本科生和专科生而言，大型仪器更是难以企及的“奢侈品”。

由于实验课时有限且仪器昂贵，部门学校仪器分析实验多为演示性实验。教师通常会在课堂上独立完成实验，学生只能观摩并撰写实验报告。即便有时让学生动手实验，也是在教师详细介绍了实验内容、仪器结构和使用方法，并准备好所有实验物品和器材的情况下进行。

这样的实验模式让学生难以亲身体验仪器的操作过程，限制了学生主观能动性的发挥，因此，许多学生对这门课缺乏兴趣，甚至产生畏难情绪。传统仪器类专业亟需破局。

虚拟仿真赋能仪器类专业人才培养

仪器学科作为一门正在蓬勃发展的多学科交叉的新技术前沿学科，由于仪器类实物实验存在仪器设备少、仪器精密容错率低、维护费用高、实验周期长缺乏实验时效性等因素，目前很多高校已经涌入虚拟仿真建设的热潮，通过虚拟仿真技术，助力仪器专业发展。

虚拟仿真实训是通过计算机、人工智能和大数据技术，生成逼真的三维环境，用户可以通过XR数字融合工作站、3D-LED交互显示系统等交互设备与该环境进行交互，从而获得与真实环境相似的体验。

虚拟仿真技术为仪器专业提供了丰富的学习途径和操作机会。仪器类虚拟仿真能够模拟多样化的实验环境和测试场景，涵盖温度波动、压力变化、电磁干扰等复杂的操作条件。通过灵活调整这些模拟参数，学生可以预见不同实验条件下的仪器响应和测试结果，进而探索出最优的实验条件和参数设置，提高理论知识的认知和实践能力的提升。

虚拟仿真也帮学校解决了传统实验设备稀缺的问题，让每个学生都能有机会上手操作。此外，虚拟仿真实训打破了传统实验的时间和空间限制，使学生能够在安全无忧的虚拟环境中随时进行训练，无需将昂贵的真实仪器置于高风险的操作环境中，大大提高了实验的安全性和效率。

结语

借助虚拟仿真技术，学生能够在虚拟环境中进行复杂仪器系统的操作与控制实验，深化对仪器系统工作原理和数据处理流程的认识。同时，通过不断调试实验中的系统参数，学生能够更好地掌握仪器的校准方法、数据分析方法以及故障诊断技巧，从而培养学生的探索精神和解决复杂工程问题的能力。

虚拟仿真技术的应用，为解决学校仪器专业“设备稀缺、实验难做、理论难懂”的问题，提供了全新的解决思路，成为仪器类高端人才培养的新动能。