基于職業能力培養的虛擬仿真實訓基地建設研究

謝清玉，胡家瑛

（山東電力高等專科學校，山東 濟南 250002）

0 引言

信息系統軟、硬件種類繁多，不同廠家的設備和操作流程不同，且設備更新換代迅速，在信息技術專業職業教育中，職業院校很難提供各類離線設備讓學生進行實操訓練。建設實物實訓室需要購置典型設備并占用場地，人力、物力、財力耗費大，且因設備數量有限達不到應有的實訓效果[1]。

隨著信息化、數字化技術的快速發展，虛擬仿真技術的應用越來越廣泛。各職業院校積極建設信息技術專業虛擬仿真實訓基地，解決該專業職業教育中實訓設備不足、有效實訓時間過短等問題，提高實訓教學水平和質量。本文介紹信息技術專業虛擬仿真實訓基地建設的必要性，分析其設計思路，設計虛擬仿真實訓基地的建設架構，建設集教學、培訓、科研、競賽、技術服務、技能等級評價等于一體的虛擬仿真實訓基地。

1 信息專業虛擬仿真實訓基地建設必要性

1.1 適應國家戰略和區域產業發展的需求

為落實國家發展戰略，職業院校肩負著培養高素質高技能人才、提供社會服務的重任，提高辦學水平、提升服務能力，將虛擬仿真技術的優勢融入學校“雙高”專業群建設和高素質技術技能人才培養的全過程，是國家戰略要求和區域產業發展的需求。

1.2 建設高水平高職院校的重要依托

職業院校主動適應科技革命和產業革命要求，滿足學生的多樣化學習需求，利用高科技手段，先進的教學理念，在已有成果基礎上，繼續整合、建設集“教訓創研產用”六位一體的虛擬仿真實訓基地，是建成中國特色、世界一流水平高職學校的必要途徑和重要依托[2]。

2 信息技術專業虛擬仿真實訓基地的建設思路

2.1 虛實結合打造安全高效教育環境

聚焦信息行業產業鏈，以支撐國家信息化、數字化快速發展，推動經濟社會發展轉型為核心，將虛擬仿真技術的優勢融入學校“雙高”專業群建設和高素質技術技能人才培養的全過程。同時推進企業參與人才培養，以虛擬現實和人工智能等新一代信息技術賦能實習實訓，通過理論學習+虛擬仿真+校內實訓的“虛實結合”模式來開展教學，激發學生的學習興趣和主動探索精神。

2.2 育訓結合打造信息技術專業實訓體系

堅持育訓結合理念，應用信息技術專業虛擬仿真實訓基地，分析專業實訓和社會培訓的不同特點，建設與信息技術專業虛擬仿真基地相適應的實訓教學課程體系，促使基地在教育教學、服務培訓中充分發揮作用，為信息技術相關行業產業提供智力支持和人才保障。

2.3 產教融合形成校企共建共享生態

虛擬仿真實訓基地建設堅持共建共享，加強學校和行業優質資源整合，精準對接人才培養的實際需求與地區行業企業發展需要，積極開展校企聯合創新創業教育，形成“校企命運共同體”，提升產教融合效果，促進教育的跨越式發展。

2.4 科學管理構建基地建設長效機制

根據虛擬仿真實訓基地需要，突出“高起點規劃、高平臺建設、高效益運行”，系統構建相關的保障機制；利用大數據技術，建立有利于激勵學生學習和提高學生創新能力的智能教學效果考核、評價和反饋機制，形成“基地共建、資源共享”實訓基地建設長效機制。

2.5 德技并修弘揚社會主義核心價值觀

堅持工學結合、知行合一、德技并修，在虛擬仿真實訓基地建設中，將思政教育融入教學與實訓中。開發融入思政教育內容的課程情境，將社會主義核心價值觀教育融入虛擬仿真實訓中，培育更多的能工巧匠[3]。

3 信息技術專業虛擬仿真實訓基地的建設內容

以某專科學校信息技術專業為例，設計虛擬仿真實訓基地的建設架構，建設“一平臺、三中心、七區域、多功能”的虛擬仿真實訓基地。該實訓基地建有虛擬場景教學中心、虛擬仿真教學實訓中心和開發服務中心，充分融合虛擬現實技術、增強現實技術、人機交互技術、動態環境建模技術、實時三維圖形生成技術、立體顯示和傳感器技術，構建“教?學?做?創?用”閉環、集“展示、體驗、教學、實訓、研發、共享”于一體的虛擬仿真實訓基地。其整體架構如圖1所示。

圖1 信息技術專業虛擬仿真實訓基地整體架構

3.1 設計一體化云服務虛擬仿真實訓平臺

針對職業院校信息技術專業人才培養的需求，建設一體化云服務虛擬仿真實訓平臺。該平臺是面向高職院校信息技術專業教學、科研、競賽場景的綜合性實驗平臺[4]。在平臺建設中，依據“多層次、立體化、開放式、虛實結合的實踐教學體系”的理念，設計一體化云服務虛擬仿真實訓平臺總體構架，如圖2所示。

圖2 一體化云服務虛擬仿真實訓平臺架構

3.1.1 底層基礎設施

底層基礎設施包括物理設備和虛擬資源池。物理設備主要有服務器集群、存儲設備和網絡設備等。虛擬資源池主要包括計算資源、網絡資源和存儲資源。底層基礎設施以虛擬化技術為核心，利用計算服務器虛擬化、存儲虛擬化、網絡虛擬化、安全虛擬化等組件，將計算、存儲、網絡等虛擬資源融合到服務器中，形成基準架構單元。多套單元設備可通過網絡聚合，實現模塊化的無縫橫向擴展，形成統一的資源池。

3.1.2 實驗教學綜合管理平臺

實驗教學綜合管理平臺包括云資源基礎服務管理和業務應用。云資源基礎服務管理對底層物理資源進行統一池化管理與調度，為上層業務平臺按需提供各種資源服務。業務應用包括教學云平臺、科研云平臺和競賽云平臺。

3.1.3 教學資源庫

教學資源庫主要提供信息技術專業計算機網絡課程資源包、計算機應用技術課程資源包、信息安全課程資源包、大數據技術課程資源包及科研資源包等資源。

3.2 虛擬場景教學中心建設

應用虛擬現實技術可在職業院校進行職業啟蒙、社會培訓、體驗展示、應用推廣等，利用虛擬現實、人機交互、三維數字等多種技術實現用戶沉浸式體驗，以展覽展示、安全教育、教學演練為核心，提供虛擬教學、仿真演練、信息機房體驗等。

3.2.1 虛擬展示體驗區

以科普信息化、電力行業知識為主線，由生動事例引入我國信息產業、電力行業的發展歷程，讓參觀者充分認識信息產業突飛猛進的發展，激發參觀者的民族自豪感。

3.2.2 信息機房安全教育

對信息技術專業學生開展各類安全教育，主要包括人身安全、機房設備安全、環境安全等。借助虛擬現實技術可以模擬機房場景，沉浸式的體驗大幅提升安全教育的效率和效果。體驗者戴上VR（Virtual Reality，簡稱VR）眼鏡后，仿佛身臨其境，相關信息機房全景及設備設施逼真地展示在眼前。

3.2.3 信息設備巡檢實訓

通過模擬現場的作業環境，建立機房虛擬現實場景，提供實戰化、系統化、場景化的實訓，使學生在學習過程中達到身臨其境的效果。根據巡檢內容和相關作業指導書的要求進行信息設備巡檢實訓功能設計。無人值守機房巡檢內容包括機房環境巡檢、通信設備巡檢、信息設備巡檢、通信電源巡檢等，巡檢點包括機房門禁、照明系統、機房環境、消防設施、空調設備、信息通信設備、UPS電源設備、線纜、工具柜等。

3.2.4 課程思政教育

以“課程思政教育”為主題，建設基于虛擬現實技術的課程思政教育中心和黨建學習中心。利用虛擬仿真技術打破思政元素融入課程的局限，將專業課程與行業思政元素有機融為一體，創新實踐教學模式。

3.3 開發服務中心建設

開發服務中心建設科技創新開發工坊和產教融合成果展廳兩個區域，通過VR資源開發和VR教學應用進行推進，逐步提升虛擬現實技術在專業中的應用，具體包括教學資源開發、教學科研虛擬仿真、科研成果孵化、社會服務、師資能力提升、課堂模式改革、實驗模式改革、基于虛擬現實的“雙創”活動等。

3.4 構建信息技術專業虛擬仿真教學管理體系

健全的管理體系是虛擬仿真教學實訓中心運行的重要保證。虛擬仿真教學實訓中心的建設應遵循“立足現實、著眼未來、分步實施”的原則，把握專業發展動向，根據主觀和客觀條件，制定近期、中期和遠期的發展規劃，不斷完善管理體制。為充分發揮虛擬仿真教學實訓中心的功能，制定教師工作績效考核、經費使用管理、實訓中心維護等措施；建立有利于激發學生學習興趣和提高學生創新能力的考核、評價和反饋的管理體系[5]。

3.5 師資隊伍建設

探討與1+X證書制度要求相適應的師資隊伍建設機制。利用校企雙主體合作育人，組建高水平的專兼職師資隊伍。加強名師的帶頭和引領作用，提升團隊的教學水平和應用推廣能力。構建教師個體發展培養體系，加大對教師信息技術應用能力的培養力度。

3.6 構建共建共享機制

針對信息行業對人才需求，積極構建校企共建實訓基地聯合體和共建共享機制，實現優質虛擬仿真實訓資源的開放共享和持續應用，助力行業信息化的快速發展[6]。

4 結語

本文建設的信息技術專業虛擬仿真實訓基地集教學、培訓、科研、競賽、技術服務、技能等級評價等于一體，統一標準、統一規劃、統一管理，形成科學、規范的信息技術專業虛擬仿真實訓與課程建設相關標準。通過在該實訓基地開展相關課程的實驗教學和項目實訓，可豐富實踐教學體系，提升專業教學水平，進一步提高學生的就業競爭力。