職業(yè)教育虛擬仿真實訓基地的建設與思考

馬玉

（山東理工職業(yè)學院，山東濟寧 272067）

職業(yè)教育中實踐教學占有絕對比例，職業(yè)教育在很大程度上就是技能教育。為了讓學生走出學校就走上崗位，高職院校在實訓基地建設方面也是下足功夫，引企入校還原真實的工作環(huán)境，加大實踐教學學時等，但是這還遠遠不夠，目前，高職院校實訓教學和管理仍舊面臨很多難題，比如航空、航海類實訓設備耗資巨大、場地要求嚴格，化工類專業(yè)實驗儀器昂貴、實驗用品危險性高，這些都在一定程度上限制了學生實訓實訓的開展。

1.虛擬仿真教學技術

虛擬現(xiàn)實（Virtual Reality），簡稱 VR，是20世紀80年代新崛起的一種綜合集成技術，涉及計算機圖形學、人機交互技術、傳感技術、人工智能等知識。它是由計算機硬件、軟件、各種傳感器構成的三維信息人工環(huán)境―虛擬環(huán)境，可以逼真地模擬現(xiàn)實世界，甚至是不存在的事物和環(huán)境。人們投入到這種環(huán)境中，會有身臨其境的感覺，并能自主操作，自然地與虛擬環(huán)境進行交互。利用虛擬仿真技術，將企業(yè)、市場、政府經(jīng)濟管理部門的運作構建成虛擬仿真實驗環(huán)境，再通過設置一定變量，讓學生在虛擬環(huán)境中扮演一定角色，并運用自身已掌握的專業(yè)知識參與體驗，模擬演練，以達到熟悉企業(yè)運作過程的目的。

2.職業(yè)教育實訓教學的現(xiàn)狀

復合型人才有著高要求、新標準，但現(xiàn)有的實踐教學環(huán)境、實踐教學環(huán)節(jié)，在新形勢下遇到了瓶頸。現(xiàn)有實訓基地資源凌亂，缺乏統(tǒng)一管理，沒有統(tǒng)籌規(guī)劃。“看不到”：實訓設備貴重、復雜，不能拆裝，無法給學生全方位展示結構、工作原理，學生看不到，難于理解一些設備知識。“成本高”：實訓消耗成本高，用塑料件、石蠟件代替金屬件，脫離生產(chǎn)實際，復雜加工不允許做。“危險性大”：有些工序不可逆，實驗或操作存在安全隱患。“教師數(shù)量有限”：實訓指導教師有限，無法對每一個學生做到點對點指導。“學生積極性差”：學生學習積極性不高，適合學生課后回顧、復習、練習的實訓教學資源匱乏[1]。

3.虛擬仿真與教學深度融合的現(xiàn)實意義

3.1 有助于提升高職院校實訓教學體系建設水平

圍繞專業(yè)群中的專業(yè)，建設與虛擬仿真相適應的實訓教學課程體系，科學確定實訓教學內容，研究開發(fā)VR教學軟件、高仿真實訓場景、與職業(yè)崗位相適應的VR孿生虛擬仿真實訓教學資源和實訓項目，配套開發(fā)3D版教材。形成“VR課堂教學資源+VR實訓教學資源+3D版教材”的VR資源包，完整覆蓋教學、實訓、自主學習等課程服務全周期，提升實訓教學體系建設水平。

3.2 有助于提高職業(yè)院校社會服務水平

堅持“校內輻射與校外共享相結合”“先校內輻射再校外共享”的思想。高職院校依托虛擬仿真實訓基地建設或虛擬現(xiàn)實技術應用專業(yè)建設，加強專業(yè)教學團隊建設，輻射帶動其他專業(yè)群VR技術在教學實訓、科技研發(fā)以及社會服務方面的廣泛應用。在校內形成覆蓋全專業(yè)群的VR技術教學應用和科技研發(fā)的良好局面。依托學校虛擬仿真實訓基地，建立起區(qū)域內中高職院校、企業(yè)的聯(lián)盟，通過全時空VR+教學云平臺，實現(xiàn)VR資源的共建共享。探索構建全新的展覽展示模式，打造高校技術服務和社會服務的新高地，大幅提升社會服務水平[2]。

4.具體思路和做法

山東理工職業(yè)學院新能源虛擬仿真實訓基地現(xiàn)為職業(yè)教育示范性虛擬仿真實訓基地。現(xiàn)以山東理工職業(yè)學院為例探析基地建設思路和具體做法，以供借鑒。

4.1 建設虛擬仿真實訓基地

山東理工職業(yè)學院重點圍繞智能制造、新能源汽車、光伏發(fā)電技術、化工等專業(yè)群，利用數(shù)字孿生技術開發(fā)設備VR資源，完善理實虛一體的實訓教學環(huán)境，建立了覆蓋全院各專業(yè)群“集中+分散”“共享服務+專業(yè)教學”的虛擬仿真實訓基地，建立起了一體化全鏈條實訓教學新模式，滿足高質量人才培養(yǎng)的教學需求[3]。

基地核心區(qū)設1個多功能體驗中心、4個VR教學實訓中心、1個VR課程研發(fā)中心，規(guī)劃建設了面向“課內課外時時學、校內校外人人學、線上線下處處學”的虛擬仿真實訓基地。

4.2 打造虛擬仿真實訓室

圍繞新能源裝備三大專業(yè)群，按照“理實虛一體”的虛擬仿真實訓室建設理念，根據(jù)不同專業(yè)不同的教學實訓需求和課程特點，購置1批分布式虛擬仿真實訓系統(tǒng)，虛擬仿真實訓室配置大型的VR/AR/MR設施以及實訓電腦，開展集中的虛擬仿真實訓教學項目。分布式虛擬仿真實訓系統(tǒng)（軟硬件）部署在真實實訓教學現(xiàn)場（如整車拆裝實訓車間、車身修復實訓車間等）。教師使用虛擬資源講演，學生實操訓練，完成以實帶虛、以虛助實、虛實結合的教學設計。

4.3 建設VR教學資源

堅持目標性原則，緊緊圍繞學院人才培養(yǎng)目標進行；堅持系統(tǒng)性原則，使體系內的各個環(huán)節(jié)相互銜接和協(xié)調統(tǒng)一；堅持課程化原則，利用虛擬仿真技術優(yōu)化實訓教學內容，將實踐教學的各種環(huán)節(jié)以課程形式進行組織、實施和管理；堅持開放性原則，借助教學云平臺和虛擬仿真教學資源，增強實踐教學形式的多樣性和內容的豐富性；堅持全程評價原則，通過教學云平臺，實現(xiàn)對學生的整個實踐教學環(huán)節(jié)進行考評、控制、反饋。通過引入虛擬仿真技術，科學合理規(guī)劃實踐教學體系，對實踐教學內容、實踐教學方法進行不斷改革，形成我院特有的實訓教學模式。

4.4 提升教師信息化應用水平

以教師專業(yè)能力發(fā)展和信息素養(yǎng)培養(yǎng)為核心，推行教師虛擬仿真資源開發(fā)能力和信息化教學能力培訓新模式，開展“主題式培訓”“任務驅動”“實踐導向”“問題解決與案例研習相結合”等多樣化培訓方式。提升師資隊伍國際化水平，定期輸送教師到海外培訓，選派3名團隊成員攻讀博士學位。引入國內知名VR企業(yè)技術研發(fā)團隊入駐學院，邀請?zhí)摂M仿真領域教育專家到校指導，制定以項目團隊成員為主，覆蓋學院青年教師、專業(yè)帶頭人、骨干教師的培養(yǎng)和培訓計劃，培訓人次達1000人次/年；引進行業(yè)內有影響的領軍人才3人，成立3個虛擬現(xiàn)實技術大師工作室；每年遴選5名教師去合作企業(yè)掛職鍛煉，遴選5個院級VR技術開發(fā)應用教學團隊，通過企業(yè)培訓和專家指導，提高團隊研發(fā)水平。

4.5 構建虛擬仿真實訓教學新模式

數(shù)據(jù)驅動，實現(xiàn)實訓教學流程再造，積極探索智能化實訓流程與資源建設路徑，開展虛擬仿真實訓教學模式創(chuàng)新研究與實踐。不斷融合行業(yè)企業(yè)資源與需求，借助虛擬仿真技術拓展產(chǎn)教融合校企合作的途徑和手段。深化虛擬仿真技術與教育教學及實訓的融合，以創(chuàng)新促發(fā)展，有效促進教育服務供給方式、教學模式的變革，提升學生職業(yè)素養(yǎng)[4]。

4.6 多功能虛擬仿真實訓管理和共享平臺

實現(xiàn)專業(yè)（群）、校企、家校、職教集團、跨省市范圍內的實訓教學資源共享，滿足多場地、多專業(yè)、多學校、多區(qū)域協(xié)同的虛擬仿真實訓教學的需求。探索產(chǎn)教融合校企共建共管的新模式和新途徑，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的虛擬仿真實訓教學服務支撐體系，通過智能化的虛擬仿真實訓考核評價平臺，能實現(xiàn)對實訓全過程的自動跟蹤、記錄、評價與考核等功能。

4.7 全方位虛擬仿真實訓教學和管理隊伍

創(chuàng)新虛擬仿真實訓教學和管理模式，吸引行業(yè)企業(yè)深度參與，形成一只高素質、高水平、專業(yè)化的教學管理團隊。團隊架構清晰，教學、技術人員結合，核心骨干人員相對穩(wěn)定，人員結構合理，全方位服務于虛擬仿真實訓室，打造教育理念先進，實訓水平高，研究應用能力強，實訓教學經(jīng)驗豐富，勇于創(chuàng)新的虛擬仿真實訓教學和管理一體化團隊。