摘要
轻化工仪表及自动化课程综合性强，旨在培养复合型人才。然而，当前教学中存在教学内容滞后、授课模式单一、理论与实践脱节、评价方式片面等问题，培养出的学生难以满足行业需求。本文积极对教学模式进行创新，探索了以虚实融合为核心的教学模式，构建了“三层递进、虚实互补”的教学架构，将虚拟仿真、智慧平台等技术融入完整教学链条，以期达到提升学生工程思维与创新实践能力、促进双师型教师队伍建设的目的，为培养符合产业需求的应用型技术人才奠定基础。
关键词
虚实融合；轻化工仪表及自动化；教学改革
一、引言
“轻化工仪表及自动化”作为轻工类专业的核心课程，承担着培养学生工程实践能力和系统性思维的重要任务，是衔接实验室研究与工业规模化生产的关键环节。然而，传统课堂的教学方法较为单一，评价体系也不够全面，导致培养出的学生在面对实际工程问题时往往无从下手，显得准备不足、知识不牢固，这反映出了课程内容滞后于技术发展、理论与实践脱节等教学问题，学生缺乏在实际生产场景下的锻炼机会，难以满足行业对复合型人才的需求[1]。人工智能、虚拟仿真平台、数字孪生等信息技术的成熟应用恰好为破解上述问题提供了新的契机[2]。这些技术手段可以帮助学生理解抽象的控制原理，提供安全、可反复练习操作的平台，为解决教学中理论与实践脱节的问题提供了路径。基于上述背景，本文围绕“轻化工仪表及自动化”课程的教学改革展开研究，旨在分析当前课程面临的主要问题和改革需求，探讨以虚实融合为核心的教学模式，以期为提升课程教学质量、培养适应产业需求的应用型人才提供参考。
二、课程现状与改革需求
（一）课程定位
“轻化工仪表及自动化”是轻工类专业的核心课程，主要讲授轻化工仪表原理与自动控制理论，旨在训练学生仪表选型、控制系统设计与调试等技能，培养契合产业需求的应用型技术人才。作为衔接实验室研究与工业规模化生产的重要桥梁，该课程的教学质量直接关系到学生的岗位适应能力与职业发展潜能。
（二）教学问题
1.教学内容陈旧
随着科技不断进步，新型化工生产技术持续涌现，仪表及自动化技术的更新换代速度也在加快。但是，目前课堂上的教学内容仍然以经典控制理论和传统仪表为主，教材中的内容大多缺乏时效性，不能及时跟进行业前沿技术。教学内容上的滞后导致学生所学的知识与行业实际运用的手段之间存在明显差距，学生在进入工作岗位后需要花费时间重新学习和适应。
2.教学模式单一
教学模式仍然以教师单向讲解为主，师生互动环节较为薄弱。这种填鸭式教学使学生长期处于被动接受知识的状态，难以激发学习兴趣与主动性，不仅削弱了学习动力，还不利于培养学生独立思考与解决问题的能力。
3.理论实践脱节
教学中理论与实践脱节的问题较为突出。课堂上以理论知识学习为主，课后学生缺乏在实际生产场景下操作锻炼的机会，并且课上的案例与行业现实发展结合不紧密。这导致学生虽然能熟练背诵各种理论知识，却难以根据实际生产情况选择合适仪表、调整恰当参数，无法将所学知识灵活应用于实际生产环节。
4.考核方式片面
以笔试为主的课程考核，考查重点偏重理论记忆。由于考查形式较为单一，难以有效考查学生的实践操作、创新思维与团队协作等综合能力。这种评价方式容易使学生产生“重理论、轻实践”的倾向，不利于培养工程素养与解决实际问题的能力。
（三）产业需求
当前，轻工业正朝着智能化、绿色低碳方向发展，企业对人才的要求也随之提高。企业不仅希望毕业生掌握扎实的专业知识，还希望他们可以紧跟时代发展，综合运用多种学科知识，熟悉自动化控制系统，并了解人工智能等信息技术在轻工业中的应用场景。然而，传统教学模式下培养出的学生在实践和适应新技术方面存在不足，入职后难以快速胜任岗位。人才培养与产业需求之间的差距凸显了教学改革的紧迫性，推动课程教学改革成为提升人才培养质量、满足行业发展需要的必然选择。
（四）虚实融合应用价值
学生在学习过程中接触真实生产场景的机会有限，而虚实融合手段在教学改革中展现出应用价值。虚拟仿真平台可以模拟各种生产场景，为学生提供了一个安全的、可供反复练习的平台，让学生能在复杂、高危的虚拟场景中锻炼解决问题的能力[3]。数字孪生技术能将虚拟模型与实体设备联动，帮助学生理解控制系统在真实工况下的运行逻辑[4]。智能化教学平台的应用则为精准教学提供了技术支撑，教师可以在后台观察学生的学习情况，个性化定制学习资源[5]。虚实融合不是对传统教学模式的完全替代，而是对现有教学手段的补充和拓展。通过搭建虚实融合的教学平台，学生既能获得直观的操作体验，又能加深对抽象理论的理解，对于提升教学效果、培养学生的实践能力具有重要意义。
三、教学模式设计
（一）设计原则
虚实融合教学模式的设计立足多项核心原则。首先，该模式重点关注学生的发展，以提高学生的学习体验为目标来开展教学活动，引导学生独立思考，在实践中主动获取知识，教师的定位则从讲解者转变为引导者与支持者。同时要注重理论课与实践课交叉进行，虚拟手段与实践训练相互配合，提高学生将抽象理论转化为解决实际问题的能力，缓解理论与实践脱节的问题。在技术应用上，虚拟仿真平台需要尽可能还原真实的工业场景，使学生在安全环境中熟悉典型案例；人工智能、数字孪生等技术为学生提供沉浸式学习环境与个性化资源推荐。在虚实融合的环境中，虚拟仿真用于深化对抽象原理的理解、开展反复模拟练习，实验操作用于训练基础操作技能，二者各有侧重、互为补充。此外，教学方案的设计应该循序渐进，教学内容由基础理论与操作逐步过渡到综合设计与创新探究，实现能力的阶梯式提升。最后，在设计教学模式时应该融入开放共享理念，可以通过与企业合作共建教学资源库，引入真实案例与实训平台，从而有效缓解普通院校实践条件有限的问题，推动优质资源共建共享。
（二）三层递进架构
本文遵循从深化基础认知到锻炼综合素养的递进逻辑，构建了“三层递进、虚实互补”的教学架构。整个架构分为基础认知层、虚拟仿真层和综合应用层三个层次，每个层次的教学手段各有侧重。
1.底层为基础认知层。这一阶段以理论学习为主、虚拟教学为辅，目的是帮助学生建立对学习对象的初步认识，为后续学习打下基础。学生主要学习理论知识，近距离接触结构简单的仪表设备，了解基础设备的结构与操作要点；对于结构复杂的仪器，教师借助动画拆解仪器组成并解释工作原理，帮助学生建立直观认识。
2.中层为虚拟仿真层。这一阶段以虚拟平台练习为主要手段，目的是为学生将所学知识转化为实践能力提供条件。学生借助虚拟仿真平台反复练习，巩固基础操作流程。虚拟平台还可以模拟高危或复杂的生产场景，让学生在安全的环境中学习故障判断与处理方法，推动理论知识向实践技能转化。
3.顶层为综合应用层。这一阶段主要采用虚实融合的方式，目的是培养学生解决问题的能力，提升学生综合素养。学生以小组为单位，围绕行业典型案例及其变式展开设计。学生可以先在虚拟环境中初步验证方案的可行性，再到实体设备上进行调试，对比预期成果与实际成果的差异并探讨原因，最终形成项目报告，在此过程中锻炼自身的综合应用与实践创新能力。
三个层次逐级递进、环环相扣。虚实融合的教学模式一方面保障了学习过程的安全性与可操作性，另一方面推动学生的能力从基础理论认知到深层实践应用稳步提升。
（三）教学实施
课前，教师可以通过教学平台推送讲解动画与仿真习题，引导学生初步认识仪表并带着问题进入课堂。课堂上，教师结合虚拟手段拆解仪表结构并演示控制过程，深化学生对抽象概念的理解。实训阶段，学生先在虚拟平台上反复练习，系统会实时反馈，帮助修正偏差，随后将验证后的方案部署到实体设备上运行，深化对理论与实践关系的认识，并积累操作经验。此外，教师还可以组织学生参与相关项目或竞赛，在协作中锻炼解决综合问题的能力。课后，智能教学平台会依据学习数据推送个性化资源，支持学生查漏补缺；同时安排企业参观实习，让学生近距离观察学习，与生产一线人员交流学习。全过程的学习行为被系统记录，教师可以根据学习情况与效果动态调整教学内容，提升教学质量。
四、可行性与预期成效
（一）实施可行性
国家提倡产教融合赋能教育行业[6]，也积极支持在实训教学中融入信息技术。当前虚拟仿真与人工智能技术在职业教育中应用广泛，为三层递进架构教学模式的实施提供了参考依据。校企合作共建实训基地，引入生产一线工程师参与教学，将真实案例带入校园转化为教学资源，以此弥补院校实践条件的不足。此外，相对于购买实体仪器，建设虚拟仿真平台的投入适中，平台中的资源可以重复利用，覆盖的教学范围广泛，实施效果较为显著。总体而言，政策、技术与资源等方面的条件共同为该模式的落地提供了保障。
（二）能力提升成效
虚实融合的教学模式有效地提高了学生的综合能力。虚拟技术可以较为直观地解释抽象原理，有助于深化学生对理论的理解；虚拟平台为学生提供了安全的工况模拟环境，线上模拟为学生运用知识和锻炼实践能力提供了平台。通过完成综合大作业或参加创新项目训练，学生可以锻炼系统性的工程思维，培养解决问题的能力，并激发创新精神。智能化学习平台可以个性化推送学习资源，支持学生按需学习，激发学习主动性。课堂上融入真实案例、工程师进校园以及企业参观实习可以让学生提前了解工作环境，向前辈讨教经验，从而缩短入职适应时间，增强就业竞争力。
（三）课程建设价值
虚实融合教学模式为课程建设带来多方面的价值。虚实融合模式将前沿技术带入课堂，推动课程内容及时更新，使教学具有时代性和实用性。该模式突出应用型人才培养，有利于提高毕业生的行业认可度，增强专业竞争力；能促使教师主动了解行业前沿技术、深入企业一线，提高理论教学能力和实践教学能力，推动双师型教师队伍建设。此外，校企共建数字教学资源库，汇聚真实工程案例与仿真项目，形成可持续更新的资源体系，持续赋能教学质量提升。
五、结论
“轻化工仪表及自动化”是轻化工类专业的主干课程，探索虚实融合的教学模式对提升教学质量具有重要意义。本文针对该课程当前存在的教学问题，设计了以虚实融合为核心的教学模式，构建了“三层递进、虚实互补”的教学架构，旨在帮助学生实现从基础认知到综合应用的能力进阶。该模式具备政策支持、技术成熟、校企合作等多重保障，具有较强的实施可行性。从预期成效来看，虚实融合的模式有助于深化学生对理论知识的理解，提升实践操作水平，培养系统思维与创新意识，增强入职后的岗位适应能力。该模式还能推动课程内容更新，促进教师队伍建设，具有较好的推广应用价值。虚实融合不是对传统教学的简单替代，而是在现有基础上的拓展和提升。实施虚实融合的教学模式是提升课程教学质量、培养符合轻工业需求的高素质应用型人才的可行途径。
作者简介
黄智、张晓滢、李凯，广西大学轻工与食品工程学院，广西南宁530004。
项目名称“广西高等教育本科教学改革工程项目”（2022JGA100、2023JGZ103），获2024年第一批广西青苗人才普惠性支持政策项目。
参考文献
[1]沈茂,叶余原,李佰林,等.以产教融合为导向的化工仪表及自动化实验教学改革探究[J].化工管理,2025(30):24-27.
[2]朱明.“项目式教学+人工智能”的化工仪表与自动化课程教学改革实践[J].大学,2025(23):104-107.
[3]赵洋,李想,张玄鹤,等.甘蔗生产全程机械化虚拟仿真实验教学体系建设[J].中南农业科技,2026,47(1):213-216.
[4]赵慧鹏,侯晓娟,张超,等.数字孪生技术在化工单元操作课程教学中的实践[J].数字通信世界,2025(10):235-237.
[5]邵园园,董梦舒,张凯.智慧教学资源平台的创新与实践：以复旦大学为例[J].中国高校科技,2026(S1):88-92.
[6]国家发展改革委,教育部,工业和信息化部,等.国家发展改革委等部门关于印发《职业教育产教融合赋能提升行动实施方案（2023— 2025年）》的通知[EB/OL].(2023-06-08)[2026-02-19].https:// www.ndrc.gov.cn/xwdt/tzgg/202306/t20230613_1357506_ext. html.