基于OMO教学的自动化专业毕业实习新模式探索

［摘 要］ 毕业实习是连接学校教育和社会需求的桥梁，其重要性不言而喻。无论是以现场实习为主的线下实习模式，还是线上理论授课，模式都略显陈旧，学生的积极性不高，实习效果差，急需一种新的模式改变现状。基于OMO模式将线下实习与线上教学资源相融合，线下支持线上、线上赋能线下，线下为主线上为辅。为了实现线上线下相融合，设计基于混合现实的便携式终端，利用基于视觉SLAM的主动性定位技术实现空间定位，随巡游路线完成场景节点定位，线上教学资源主动推送。借助于新技术，可以激发学生的兴趣，还可以同步记录学习数据，实现更加合理的学习效果评价。研究成果可以应用到其他实践类课程，为实践环节的教学改革提供指引。

［关键词］ OMO教学；毕业实习；便携式终端

［中图分类号］ G642.0 ［文献标识码］ A ［文章编号］ 1674-9324（2025）05-0057-04

引言

毕业实习是本科实践教学中的一个环节，是连接学校教育和社会需求的桥梁，是学生实现从学校到社会的过渡阶段，其重要性不言而喻。教育部及主管部门高度重视毕业实习环节，《教育部关于狠抓新时代全国高等学校本科教育工作会议精神落实的通知》（教高函〔2018〕８号）要求重点解决包括实习实践在内的问题；《普通高等学校本科教育教学审核评估实施方案（2021—2025年）》（教督〔2021〕1号）对实习基地、实习内容、实习经费进行了约束。这些文件可以反映上级主管部门对毕业实习的重视。

绝大多数高校的本科生教育以通识教育、基础知识和专业知识讲授为主，重理论而轻实践。这种做法虽然可以保证学生能够尽可能地掌握理论知识，但也给学生连接理论与实际造成了阻碍［1-3］。以自动化专业为例，在校期间除课堂授课外，实践工作多以课程综合实践开展，大多是以仿真形式在实验室完成，与实际生产环节相离甚远。因此，本科生毕业实习是联系理论与实践的重要桥梁，是高校教育的重要环节。可以说，毕业实习在本科教育中意义重大，其关涉到学生技能的培养和增强，综合素质的提高，乃至高校人才培养目标的实现［4-5］。

国内高校开展线上教学的三年，积累了大量的线上学习资源，如何充分利用这些资源，是摆在大家面前比较切实的问题，而现场实习又是毕业实习采取的主要形式，不能舍弃，如何将二者融合，是课程改革的方向。本文基于OMO（online merge offline）教学模式，把传统面授学习（线下教学）与线上网络化学习相融合，设计并开发一套便携式终端，营造线上学习环境，构建虚拟学习场景，并对教学设计、教学组织进行了初步研究和探讨，为工程类实践教学改革提供参考和借鉴［6-8］。

一、毕业实习现状分析

新冠疫情之前，高校通过与实习单位共建校外实习基地，采取与生产过程相结合的实习方式，让学生到现场去，亲身感受实际生产过程。同时，校外实习基地组织具备现场多年生产经验的工程师结合实际生产过程讲授现场知识，学生身临其境，对知识的认知要明显好于课堂和实验室。

新冠疫情期间，生产单位尤其是以电厂为代表的安全性较高的企业，不再接收实习。为了完成教学任务，毕业实习被迫转移到线上进行，由校外实习基地组织具备现场经验的工程师在线上讲授现场知识，虽属无奈之举，但是授课教师丰富的现场经验还是给学生带来了不一样的体验。

无论是线下到现场去的形式还是线上讲授的形式，均存在形式单一、实习效果不如人意、实习成绩评定不合理等现象［9］。线下实习，自动化专业的学生最常去的实习单位是发电企业，而发电企业的生产环境噪声很大，安全要求高，所以在参观的过程中，很多关键设备和生产环节无法靠近，现场工程师讲授的过程中，仅有比较靠近讲解教师的少数学生能够听到讲解内容，所以，积极性比较差的学生，只能是走马观花地参观一下生产环境和设备，实习流于形式化，效果不理想。而线上教学，互动少、缺乏有效的监管，实习效果远不如线下实习。此外，实习成绩的评定通常包括实习报告和现场实习表现等几个部分组成。有的学生在现场观察十分认真、仔细，与现场工作人员的沟通和交流也很多，在实习过程中的确获得了较好的实习效果，但是无法形成定量评价，一旦他的实习报告写得比不过别的学生，实习评价就不能够如实地反映出他的实习过程和效果。因此，合理的实习评价不仅能够反映实习效果，也能够很好地促进学生实习的积极性［10］。

二、混合式实践教学设计

基于OMO教学模式，确立以线下实习环节为主线，以线上教学资源为辅助的毕业实习教学模式。

（一）线上教学资源的优化整合

毕业实习这个教学环节是对前面专业课程学习的总结，课程外延丰富，涉及的理论知识点较多，如果不对教学资源进行优化和有效组织，学生很难从大量外延资料中把握课程重点知识。教学资源一般包括教材资料、视频讲解、设备图纸、安全规程等。根据毕业实习的特征，教学资源可以按照生产流程或者佩戴便携式终端进行生产现场巡游的前后节点进行组织。例如，锅炉0米磨煤机节点，组织并提炼关于磨煤机设备的数字资源，包括磨煤机设备介绍、二维和三维结构图纸、设备特征、设备运维要点等。线上资源组织按照现场巡游节点进行归类和凝练。

（二）线下与线上的融合

结合生产过程的现场实习，学生可以通过视觉、听觉、触觉等方式直观感受现场设备及工作环境，如果能够与理论知识相结合，可以快速提高实习环节的学习效率。学生现场实习时，可以佩戴便携式终端，通过位置更新判断所处参观路线的节点（见图1），自动更新线上资料，配合线下巡游，实现线下和线上资源的融合。

三、线上教学资源载体的实现

与理论授课的线下教学方式不同，毕业实习的线下教学几乎都在生产现场实施，没有类似于教室里的电脑、多媒体等设备。为了实现线上线下相融合，需要设计并开发一套便携式终端，营造学习环境，构建学习场景。考虑上述情况，近些年发展起来的基于混合现实技术的头显可以作为便携式终端，用于毕业实习的现场教学。依托便携式终端，可以很好地将线上理论教学资源与现场实习环境相融合，实现走到哪里，展示到哪里，通过优化各种教学资源，从实体、声音、图片、影像等多维度展示知识点。

依托火力发电过程的生产过程实习，需要将课程知识和火力发电过程充分结合。火力发电过程是能量转化的过程，有明确的先后流程关系，生产过程复杂，设备众多。为了尽可能地提高发电效率，同时减少设备占地空间，主要发电设备采取高低布置，实习参观路线既不能简单地按照高低位置走马观花，也不能完全按照生产流程进行。空间位置和流程双重约束下的生产流程实习过程可以通过便携式终端优化实习环节和流程，达到提高实习效率，提升学习效果的目的。兼顾生产流程和实习过程优化的便携式终端设计的技术路线如图2所示。

1.基础资源库建设。包括线上多种理论资源，如电子书、影像、动画、PPT等，还有带预定位标签的全场景漫游离线地图、资源优化后的发电过程三维场景以及设备三维模型库等。利用复杂结构多角度图像获得建模对象的三维点云数据，通过特征提取、模型轻量化，实现复杂零部件高精度逆向建模。基于特征的逆向重构是通过特征匹配、参数识别和特征建模来进行模型重构的。通过结合邻域内曲率突变和区域增长算法标注特征点，对点云进行分割，在特征点附近保留较多的原始点云，在曲率变化平滑的区域简化点云以减少模型体量，利用Delaunay三角剖分法对处理后的点云进行逆向建模，并对重构模型进行网格优化、消除孔洞，以得到更光顺的模型表面，提升逆向建模效果。逆向模型建立步骤如下：（1）点云数据的获取，利用三维激光扫描仪可以得到被建模物体的点云数据。但是点云模型存在数据量大、面数多的问题，没有办法应用于工程项目。一个很小的螺栓，通过点云数据逆向建立模型，可以达到几十万面，虽然精度高，但是将模型导入虚拟现实交互平台，对平台是一种数据灾难，没有任何一个平台可以支撑如此多的数据面数处理，所以需要对获取的点云数据进行处理。（2）点云数据处理，包括数据的配准、去噪、精简、分割等。（3）点云数据精简，数据精简就是在精度允许下减少点云数据的数据量，提取有效信息，包括去除冗余与抽稀简化。（4）点云数据模型重构，利用处理后的点云数据实现几何重构，构建三角面实现模型面的表达。

2.基于视觉SLAM的主动性定位。利用混合现实头显上的摄像头，获得参观者的空间定位信息，与全场景离线地图特征匹配，获得地图定位输出。主动性视觉定位是指相机不是固定在某一个位置，而是在运动中实时采集图像并完成定位。利用佩戴在学生头部的混合现实头显上的相机采集预制好的定位标识信息，利用SLAM技术实现实习学生的三维坐标定位。定位标识信息不仅可以提供准确的标识点，还可以动态重置SLAM地图，减少误差累计，从而实现大空间的高精度定位。

3.教学资源优化调度。基于地图定位输出，匹配三维场景信息，场景渲染和内容优化，同步更新线上资源。记录学生行为、位置行为、学习行为、交互行为，为综合评价提供数据支持。

结语

毕业实习是实践教学环节的重要组成部分，是对专业理论学习的总结和检验。本文将OMO教学模式应用到自动化专业毕业实习中，设计便携式终端，实现线上数字资源和线下实景实习的融合，不但有利于促进毕业实习效果的提高，也有助于课程数字化建设和提升。

参考文献

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［3］刘吉营，安法润，杜艳秋，等.普通高校本科实习实践教学探索：以山东建筑大学建筑环境与能源应用工程专业为例［J］.教育教学论坛，2020（19）：330-332.

［4］杨珺，吴怡春，周永利，等.基于“互联网+”的毕业实习教学管理创新模式［J］.中国卫生检验杂志，2020，30（15）：1914-1915，1920.

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［9］邓天天，马梦娟，陈纳，等.应用技术型高校基于OBE理念的环境工程校外实习模式构建［J］.创新创业理论研究与实践，2022（11）：158-160.

［10］李媛媛，王萍，张岩，等.虚拟仿真技术在纺织工程专业本科生毕业实习中的应用［J］.纺织服装教育，2022，37（3）：284-287.

Exploration of a New Model of Graduation Practice of Automation Major based on OMO Teaching

ZHANG Yue

（Department of Automation， North China Electric Power University（Baoding）， Baoding， Hebei 071003， China）

Abstract： Graduation internship is a bridge connecting school education and social needs， and its importance is self-evident. Whether it is the offline internship mode mainly based on on-site internship， or the online theoretical teaching mode adopted during the epidemic， the mode is slightly outdated， the enthusiasm of students is not high， the internship effect is poor， and there is an urgent need for a new mode to change the current situation. Based on the OMO model， offline internships are integrated with online teaching resources， with offline support and online empowerment， with offline as the main focus and online as a supplement. In order to achieve integration， a portable terminal based on mixed reality is designed， which utilizes visual SLAM based active positioning technology to achieve spatial positioning. Scene node positioning is completed along the parade route， and online teaching resources are actively pushed. With the help of new technologies， it is feasible to stimulate students' interest and synchronize learning data to achieve more reasonable evaluation of learning outcomes. The research results can be replicated to other practical courses， providing guidance for teaching reform in the practical stage.

Key words： OMO teaching; graduation practice; portable terminal

［基金项目］ 2022年度华北电力大学校级教育教学改革项目“后疫情时代OMO教学模式在专业核心课程教学中的探索与实践”

［作者简介］ 张 悦（1980—），男，河北安国人，博士，华北电力大学（保定）自动化系副教授，主要从事线上线下混合式教学研究。