數字農業虛擬仿真實訓基地建設研究
——以新疆石河子職業技術學院為例

高宏云，郭 健，弓中偉

（新疆石河子職業技術學院，新疆維吾爾自治區 石河子 832000）

1 數字農業虛擬仿真實訓基地建設背景

新疆石河子職業技術學院是國家百所示范院校和兵團優質高等職業院校建設單位，全國100 所鄉村振興人才培養優質校建設單位之一。學院依托新疆天業節水灌溉股份有限公司的資金與產業優勢，組建了校企合作、工學結合式實驗實訓基地，通過組建現代農業技術國家級職業教育教師教學創新團隊，對建設成果進行轉化、總結。新疆石河子職業技術學院成功入選職業教育示范性虛擬仿真實訓基地培育單位，為了解決高職院校學生實訓過程中出現的“高投入、高耗材、高危險、難實施、難觀摩、難再現”的問題[1]，根據教育部發布的《關于開展職業教育示范性虛擬仿真實訓基地建設工作的通知》（教職成司函〔2020〕26 號）和《職業教育示范性虛擬仿真實訓基地建設指南》（教技發中心函〔2021〕17號）文件精神，從數字農業虛擬仿真實訓基地環境建設、資源建設、項目團隊建設、管理平臺建設4個方面著手，有效融入鄉村振興和農業現代化戰略，主動對接農業產業升級，培養農業轉型發展所需要的高素質、懂技術、能實踐的專業人才。打造現代農業信息服務平臺[2]，提升數字農業示范引領、創新服務、人才培養和創業孵化能力，全面提升高職院校人才培養能力和服務社會的能力，助力兵團職業教育不斷進步[3]，建設成集教、學、研、培于一體的，具有示范、推廣功能的虛擬仿真實訓基地，更好地服務兵團農產品經濟鏈。

2 數字農業虛擬仿真實訓基地建設思路

學院對接兵團現代農業產業發展，以產教融合為主線，堅持“修德啟智，強能善技，求真創新，育才戍邊”的辦學理念和“培養技術技能型人才，為兵團屯墾戍邊服務”的辦學方向，著力解決專業實習實訓環節產生的“三高三難”問題。如涉農專業教學實訓設備成本高、需特定環境，春播、秋收實訓項目無法在校內開展；由于農業生產過程具有明顯的季節性、重難點環節難再現，學生在短期的現場實習中難以體驗農業生產的全過程[3，4]；大型實訓（如節水系統安裝、運行實訓、農作物認知實訓、春播實訓、秋收實訓等）因實訓場地有限，實訓人數多，難以達到實訓全員全程參與。

通過虛擬仿真實訓環境建設、資源建設、項目團隊建設、組織管理機制建設，按照“三教改革”要求對傳統實訓教學模式進行創新再造，建立智慧農業示范區、現代農業節水技術虛擬仿真實訓區、現代農業裝備虛擬仿真實訓區和虛擬仿真實訓教學共享管理平臺。充分利用以實帶虛的純虛擬資源、以虛助實的模塊化資源、虛實結合的數字孿生資源，發揮不同類型及交互方式虛擬仿真實訓資源的優勢，實現虛擬仿真實踐教學與理論教學、實習實訓、平臺資源企校共享結合,將數字農業技術虛擬仿真實訓基地打造成“教學研”一體化的實踐基地，既能服務新時代現代農業技術技能人才培養、服務團場職工和退伍軍人的就業培訓、服務兵團農業現代化，還能加強項目團隊建設，不斷推進職業教育改革發展。

3 數字農業虛擬仿真實訓基地建設內容

3.1 虛擬仿真實訓環境建設

緊密對接新疆生產建設兵團現代農業產業結構調整與轉型升級，將專業課程對接農業生產現代化、人才培養目標對接企業用人需求，構建專業人才培養體系。數字農業虛擬仿真實訓基地的建設在原有實訓室的基礎上，整合教學資源，建設現代農業機械虛擬仿真實訓區、智慧農業示范區、現代農業節水技術虛擬仿真實訓區，服務耕整地、農作物播種、灌溉、施肥、生長監測、植保、收獲等全流程。通過虛擬仿真、虛實結合、虛實互補，滿足區域內院校現代農業技術、機電排灌工程技術、現代農業裝備應用技術、機電一體化等多個專業的實驗實訓、人才培養和創新服務。

3.2 虛擬仿真實訓資源建設

根據現代農業先進行業企業崗位對職業院校人才培養提出的新要求，有效將思政元素有機地融入實訓教學，如分享嘗百草的神農氏和農神后稷，及“世界雜交水稻之父”袁隆平的故事，讓學生從中感悟智慧和精神，激發學生科技報國的使命擔當和家國情懷。智慧農業示范區按照虛實結合的理念，增加智慧節水灌溉物聯網平臺、農業大數據平臺、節水灌溉技術虛實結合實訓設備，實現“仿真軟件+設施農業”結合，組建智慧農業示范區。現代農業節水技術虛擬仿真實訓區包含農業節水灌溉VR仿真軟件、節水灌溉工程施工VR仿真實訓軟件、智慧農業灌溉沙盤VR 實訓平臺，在教學實踐方面集合學生實訓實時監控、實訓記錄分析和實訓資源管理等功能為一體，打破傳統實訓應用封閉、無法共享的枷鎖，實現隨時隨地仿真學習，降低設備損耗的同時提升實訓軟件共享水平及教學效果，切實解決實訓中存在的“三高三難”問題。現代農業裝備虛擬仿真實訓區結合現代農業裝備應用技術專業、現代農業技術專業人才培養方案中實訓課內容教學標準、國家職業技能鑒定中對農機駕駛操作員和農機修理工職業技能鑒定要求，將信息技術和實訓設施深度融合，對傳統的農機駕駛、農機具結構拆裝檢修等實訓類課程進行創新再造，構建“模塊分區、資源豐富、虛實結合、體系互聯、要素完備”的專業學習空間。

3.3 項目團隊建設

數字農業技術虛擬仿真實訓基地項目團隊需具備“虛擬仿真實訓教學+虛擬仿真實訓資源開發”的雙重功能，打破原有專業界限，重構崗位課程。根據崗位課程教學需要，組建由高水平、跨部門、跨專業的“雙師型”專業教師、實訓指導教師、企業技術骨干及虛擬仿真實訓資源開發技術人員組成的項目團隊。采用基地自培、校企互培等方式，開展仿真教學常態化培訓[4]。根據團隊師資結構要求，引育博士、引進具有企業工作經驗的教師、聘請企業有豐富生產經驗和創新實踐能力的技術能手為兼職教師，打造數量充足、專兼結合、結構合理的高水平結構化雙師隊伍。圍繞新疆生產建設兵團現代農業發展趨勢，探索實訓教學設計和實訓教學模式，制定專業群帶頭人、專業帶頭人、骨干教師培養計劃，組建以大師名師、產業教授、骨干教師為主體的科研創新團隊。通過優化考核方案、建立項目教學聯絡人、提升教研活動內涵，制定項目團隊激勵措施，以現代農業技術專業國家級職業教育教師教學創新團隊為基礎，力爭在數字農業虛擬仿真實訓基地團隊建設方面有所突破。

3.4 組織管理機制建設

為保持數字農業技術虛擬仿真實訓基地建設與運行始終與現代農業行業新技術、新工藝發展同步，在基地建設運行管理中發揮平臺資源優勢，以提升區域農業產業競爭力和服務鄉村振興戰略為導向，深化與企業協同協作，按照“校企合作、工學結合、頂崗實習、實現共贏”的總體要求，健全校企協同育人、協同創新和協同攻關等多方協同的可持續發展機制。利用新疆石河子職業技術學院人才培養工作狀態數據平臺、人才培養質量年度報告和第三方評價機構，納入現代農業產業發展質量、教師發展質量、人才培養質量目標對虛擬仿真實訓基地的平臺建設、課程體系、教學團隊水平、畢業生質量等全面評價，保障人才培養質量持續提升。校企組織專兼結合的師資隊伍，引入企業化運行機制，形成共建共管的組織架構，體現管理流程的可視化和智能化，保障實訓基地可持續發展[5]。建立項目資金管理規章制度，規范資金的使用和管理。建設科學高效、保障有力的制度體系，實現教育鏈、創新鏈、產業鏈的深度融合。

4 數字農業虛擬仿真實訓基地的特色

4.1 實訓內容全覆蓋

按照崗位要求，通過構建虛擬仿真實訓資源，改變實訓教學資源匱乏、實訓設備有限的問題。針對涉農專業在教學和社會培訓過程中，遇到的農作物季節氣候制約、作物生產周期長、農業生產環節難以重復、裝備故障不可復制等問題，貫徹“以實帶虛、以虛助實、虛實結合”的理念，虛擬實訓基地改變傳統枯燥生硬的教學方式，使教學課堂虛擬化、立體化、結構化，通過趣味的技能操作，學生自主進入虛擬仿真實訓，激發學生的學習興趣，顯著提高實踐能力[6]。基地針對課程體系中的教學難點問題，結合實際生產場景和流程，建設土壤墑情分析、遙感蟲情監測、水肥一體化管理、灌溉運行監控、農機指揮及大數據分析、農機具拆裝、虛擬駕駛、診斷排故等虛擬仿真資源，形成專業覆蓋、課程體系覆蓋、兵團特色覆蓋、產業服務覆蓋的態勢。

4.2 教學實踐有成效

數字農業技術虛擬仿真實訓基地教學系統的搭建，在已有實訓資源的基礎上增加了虛擬仿真技術，打破教學成本、教學效果、教學形式等因素的限制，學生可反復學習教學中的實踐操作課程。教師充分利用已建成的虛擬資源和數字孿生資源，將其充分融入實訓課程的教學中，開展“線上+線下混合虛擬仿真教學”與“互聯網+”碎片化實訓相結合的教學模式，對接職業崗位需求，開展模塊化的教學活動，堅持以學生為中心，學校教師、企業兼職教師分工協作，實行線上線下混合式、虛實結合式等模塊化項目式教學模式，打造特色課程。目前，數字化虛擬仿真實訓基地可服務現代農業技術、機電排灌工程技術和現代農業裝備應用技術等3個專業，涉及5 門專業核心課的實訓環節，實訓內容包含了豐富的知識點以及職業技能，每門實訓課程均對應不同的專業理論課程，有效解決專業核心課程與實訓課程中農業生產的不可逆、季節性強、成本高、成效慢、裝備故障不可復制、實訓場地有限等問題，真正實現了虛實結合、線上線下協同發力、理論教學與專業技能掌握無縫銜接。

4.3 校企合作更緊密

學院與新疆銀豐農業裝備有限公司、石河子鑫昌盛農機有限公司等多家企業積極開展合作，以現代農業裝備為原型，建立農機虛擬資源，并對主要農業機械進行虛擬仿真教學，充分利用農機企業在虛擬仿真資源的人才優勢和資源優勢開發虛擬仿真教學資源，構建完善的虛擬仿真實訓教學體系。首先，虛擬仿真實訓基地的開發與建設由學校教師和企業專家共同完成，符合企業崗位對人才的最新技能要求；其次，虛擬仿真實訓基地具有共享性，不論是學生、教師，還是企業員工都可以利用基地資源學習，促進現代農業人才發展，不斷提升學校的社會服務能力。

5 結語

數字農業技術虛擬仿真實訓基地的建設，旨在培養現代農業產業發展所需的技術技能人才。在建設過程中，充分利用已有資源，統籌兼顧區域產業特色和人才需求，要滿足學生、教師、團場職工、企業員工，實訓學習、技能取證、技術研發和咨詢，集技能培訓功能、技能鑒定功能、產品研發功能和教學功能為一體的“產學研一體化”數字農業技術虛擬仿真實訓基地[7]。提升數字農業示范引領、創新服務、人才培養等方面的能力，為兵團農牧團場提供數字化農業技術服務。