畢業(yè)于河北大學(xué)電子信息工程學(xué)院電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的范志東，像眾多工科學(xué)子一樣，畢業(yè)后從事技術(shù)研發(fā)工作。但不同的是，短短幾年時間，范志東針對多晶硅和單晶硅太陽電池的制備工藝進(jìn)行優(yōu)化和創(chuàng)新，被授權(quán)發(fā)明專利已有9項(xiàng)之多。
當(dāng)被問及他是如何達(dá)到這樣的成績時，范志東告訴《中國科學(xué)報(bào)》記者，母校河北大學(xué)光伏技術(shù)虛擬仿真教學(xué)中心實(shí)踐平臺（以下簡稱“平臺”）帶給他很大的幫助，“虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)更容易再現(xiàn)實(shí)驗(yàn)室環(huán)境下所達(dá)不到的工程實(shí)際，使學(xué)生的實(shí)踐訓(xùn)練與實(shí)際更貼近，既提高了自身的認(rèn)知，同時也增強(qiáng)了動手能力?！?/div>
那么，范志東所提及的“虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)”究竟是什么呢？
利用優(yōu)勢創(chuàng)建平臺
虛擬現(xiàn)實(shí)、多媒體、人機(jī)交互、數(shù)據(jù)庫和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，這些新技術(shù)構(gòu)建起了高度逼真、信息開放、特色鮮明的虛擬仿真教學(xué)資源。而虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)則是將虛擬仿真技術(shù)與實(shí)踐教學(xué)相結(jié)合，更有效地培養(yǎng)學(xué)生實(shí)操與創(chuàng)新能力的教學(xué)手段。
位于新能源產(chǎn)業(yè)國家高技術(shù)產(chǎn)業(yè)基地的河北大學(xué)，在2015年獲批了1光伏技術(shù)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心。該實(shí)驗(yàn)中心是全國300個1虛擬仿真實(shí)驗(yàn)中心中唯一一個涉及新能源且建有“光伏材料” “太陽電池制備”“光伏發(fā)電”和“專業(yè)基礎(chǔ)”四個虛擬仿真實(shí)驗(yàn)的教學(xué)資源平臺的中心。
據(jù)電子信息工程學(xué)院副院長張欣介紹，該平臺有兩大特色：其一是利用虛擬仿真新技術(shù)再現(xiàn)了光伏技術(shù)所涉及的一些微觀機(jī)理和宏觀實(shí)操的過程；其二是涵蓋了光伏技術(shù)的完整產(chǎn)業(yè)鏈條。
在工科的很多實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)中，都存在高耗能、高危險(xiǎn)等不易實(shí)現(xiàn)的環(huán)節(jié)?！氨热缭诠夥a(chǎn)品的生產(chǎn)過程中，很多微觀的機(jī)理因危險(xiǎn)系數(shù)高或者環(huán)境要求密閉，學(xué)生難以看到，教師只能為學(xué)生講解一些原理，因此，在以往的教學(xué)過程中實(shí)驗(yàn)不好開展?！睆埿勒f。
虛擬仿真教學(xué)平臺的建設(shè)恰好解決了這一問題，利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)以及網(wǎng)絡(luò)等建構(gòu)起了虛擬仿真教學(xué)資源，為學(xué)生提供了安全、可靠、經(jīng)濟(jì)的虛擬實(shí)驗(yàn)環(huán)境，“光伏技術(shù)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心通過虛擬仿真的形式把復(fù)雜的工藝過程形象逼真地演示出來，通過升級軟件把最新的工藝技術(shù)融入到虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，讓學(xué)生掌握到最新的光伏技術(shù)?！庇⒗履茉从邢薰臼紫夹g(shù)官宋登元告訴記者。
除虛擬仿真技術(shù)之外，平臺還實(shí)現(xiàn)了光伏產(chǎn)業(yè)鏈條的完整化?！皬淖畛醯墓夥牧系难芯浚教柲茈姵氐闹苽?，再到太陽能電池的檢測、發(fā)電、并網(wǎng)、控制以及后期的應(yīng)用，河北大學(xué)都有相關(guān)學(xué)科專業(yè)的支持，這也是平臺涉及了一個完整的光伏產(chǎn)業(yè)鏈條的基礎(chǔ)?！睆埿勒f。
平臺內(nèi)容豐富
“新工科”是近期高等教育界關(guān)注的熱點(diǎn)話題之一，“新工科”人才培養(yǎng)要求學(xué)科交叉融合，學(xué)生需具備較高的綜合素質(zhì)、實(shí)踐創(chuàng)新能力和國際視野。而光伏技術(shù)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)中心，通過虛擬現(xiàn)實(shí)等技術(shù)，與相關(guān)領(lǐng)域的企業(yè)合作，構(gòu)建起的光伏技術(shù)虛擬仿真教學(xué)資源平臺，對“新工科”人才培養(yǎng)有很大的推動作用。
平臺除了提供常規(guī)的線下實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)外，學(xué)生還可以通過網(wǎng)絡(luò)，在線上預(yù)習(xí)或完成實(shí)驗(yàn)相關(guān)工作?！疤摂M仿真實(shí)驗(yàn)軟件都放在網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器上，學(xué)生即使在不是上課的時間，也可以隨時隨地通過網(wǎng)絡(luò)來完成一些實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)，這也是虛擬仿真實(shí)驗(yàn)的一大特點(diǎn)，即開放式的信息化教學(xué)。”張欣說。
學(xué)生還可以通過平臺，參與項(xiàng)目實(shí)踐活動，結(jié)合本領(lǐng)域科技前沿，將科研成果和企業(yè)先進(jìn)技術(shù)轉(zhuǎn)化為實(shí)驗(yàn)教學(xué)。“中心的常規(guī)實(shí)驗(yàn)課程面向所有的學(xué)生，至于創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目、教改項(xiàng)目等，屬于課外的課題和能力拓展，不由教師指定，也沒有太多的條條框框限制，只要學(xué)生有興趣、有能力就可以參與?！睆埿栏嬖V記者。
學(xué)科交叉融合也在這里得到體現(xiàn)。各級各類比賽和項(xiàng)目，除理工科知識外，也需要其他學(xué)科知識。比如經(jīng)濟(jì)、管理以及產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、包裝等，因此，平臺中的工科學(xué)生會與其他專業(yè)的學(xué)生組成團(tuán)隊(duì)，共同完成項(xiàng)目。通過這樣的方式，為復(fù)合型人才培養(yǎng)打下基礎(chǔ)。
為了給學(xué)生拓展國際視野打造良好的師資及環(huán)境，平臺將國外的專家“請進(jìn)門”，在平臺的建設(shè)上提供好的建議和思路，也為學(xué)生提供一些課程。同時，教師也會“走出去”，前往國外的機(jī)構(gòu)或大學(xué)進(jìn)行深造。
實(shí)踐能力明顯增強(qiáng)
蔡愛玲從河北大學(xué)電子信息工程學(xué)院畢業(yè)后就職于英利集團(tuán)，很快就成為公司的技術(shù)骨干，她依據(jù)35℃～37℃條件下太陽模擬儀檢測可減少誤差1%的研究結(jié)果，修訂了公司的光伏電池組件檢測技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。
近年來，平臺積極與英利集團(tuán)、廊坊光維公司等光伏企業(yè)，通過共建實(shí)驗(yàn)室及校外實(shí)習(xí)基地等形式，開展科研項(xiàng)目、學(xué)生實(shí)習(xí)、企業(yè)員工培訓(xùn)等合作，因此，像蔡愛玲這樣的受益學(xué)生還有許多。
河北大學(xué)光伏技術(shù)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心主任、電子信息工程學(xué)院常務(wù)副院長趙杰表示，在依托中心的實(shí)訓(xùn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的同時，還要重視第一課堂和第二課堂的互補(bǔ)、互融。提高學(xué)生綜合素質(zhì)是本科教育的重點(diǎn)內(nèi)容，對于工科學(xué)生，要更加注重實(shí)踐動手能力以及文理科的相互融合。
“通過平臺的教學(xué)和項(xiàng)目活動，企業(yè)反饋畢業(yè)生的實(shí)踐能力明顯增強(qiáng)?！睆埿勒f。該校學(xué)生碩果累累，在全國大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競賽、全國大學(xué)生“挑戰(zhàn)杯”競賽等比賽中均取得優(yōu)異成績，并在2016年全國“互聯(lián)網(wǎng)+”大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽中獲得河北省唯一的國家銀獎。
面對著令人欣喜的成績，張欣表示，“新工科”人才培養(yǎng)目前還沒有一個十分成熟的解決方案，大家還都在摸索階段，他們就想抓住新的機(jī)遇，借助平臺做一些這方面的研究和探索，為“新工科”人才培養(yǎng)作出貢獻(xiàn)。
