鐵道車輛技術虛擬仿真實訓基地創新平臺建設研究

郝磊

摘 要：按照“校企協同育人、理實虛用融合”的建設思路，以企業運用維修過程的技術鏈為主脈絡，基于“虛擬+真實”，結合原有鐵道車輛真實實訓項目，建設具有智慧性、可發展性、可實踐性的鐵道車輛技術虛擬仿真實訓基地創新平臺，完善了鐵道車輛專業群的數字化、虛擬仿真教學內容，為職業院校虛擬仿真實訓基地建設提供可行性依據。

關鍵詞：鐵道車輛技術 虛擬仿真 實訓基地 職業院校

工業和信息化部聯合五部門發布的《虛擬現實與行業應用融合發展行動計劃（2022-2026年）》指出：在中小學校、高等教育、職業學校建設一批虛擬現實課堂、教研室、實驗室與虛擬仿真基地，支持建設一批虛擬仿真實驗實訓項目，加快培養緊缺人才。

鐵道車輛檢修作為產業化與信息技術深度融合的產物，加快融合鐵道車輛技術與現代信息技術，已逐漸成為必然發展趨勢。但從目前已建成的實訓基地真實實訓設備來看，設備功能的完備性、先進性、四新技術的引進方面等都無法滿足現有鐵道車輛技術專業及專業群的高技術技能人才培養、教師培訓、企業員工崗前培訓等的需要。為此，建設能適應產教融合、現實與虛擬融合的鐵道車輛檢修新模式，同時滿足高技能人才培養的鐵道車輛技術虛擬仿真實訓基地勢在必行[1]。

1 虛擬仿真實訓基地建設的重要作用

對接“一帶一路”區域產業轉型升級需求，依托鐵道車輛專業群建設，面向軌道交通維護檢修領域，積極開設鐵道車輛各系統積及零部件檢修相關實訓課程。建設鐵道車輛技術虛擬仿真實訓基地，能實現客、貨車、動車組等零部件檢修的理實一體化教學、教師及學員崗前培訓、教師仿真資源研究開發、社會服務等仿真研究[2]。

（1）建設創新平臺，符合信息化建設的現實需要，能夠實現鐵道車輛項目化實訓的全覆蓋，學習過程的全交互。創新平臺評價中包含實踐結果和實踐過程的自動評測，能真正實現結果與過程并重的過程性評價，以此還可逐步實現以學生為主體的教學模式新常態。

（2）建設創新平臺，符合理論聯系實際的現實需要，能夠突破以往理論與實踐相脫節的現象，教學環節相對集中，教學過程中，能做到理論和實踐交替進行，直觀和抽象交錯出現，真正實現理中有實，實中有理。

（3）建設創新平臺，能夠彌補學校設備建設投資不足的需要。鐵道車輛大部分實訓設備都比較昂貴，且購買途徑比較少，通過建設虛擬仿真實訓平臺，能夠節省購買成本，解決學生多設備少的問題。

（4）創新平臺為鐵道車輛實訓實驗內容提供一定保障，具有引導學生實踐、激發學生創造性、提高學生專業學習興趣的重要作用，還可為后續建設專業群共享、專業融合、跨專業交叉實訓基地新模式打下基礎。

2 虛擬仿真實訓基地建設的主要內容

鐵道車輛技術虛擬仿真創新平臺是以鐵道車輛列檢VR模塊、車輛制動檢修模塊、鐵道車輛單車試驗模塊、車輛構造檢修的四個模塊為基礎，整體規劃并搭建一創新平臺，它具有結果、過程、增值、綜合性評測功能，以此形成考培一體化中心，

2.1 仿真實訓基地創新平臺建設主要內容

按照“校企協同育人、理實虛用融合”的建設思路，以企業運用維修過程的技術鏈為主脈絡，完善鐵道車輛技術數字化、虛擬仿真教學內容，結合原有鐵道車輛真實實訓項目，形成創新平臺四模塊。分析四模塊仿真項目，進行各項任務設計，形成項目闖關模式。在此基礎上融入項目課程內容、真實實訓、學生作品、教師開發資源等元素，建立過程與結果并重的智慧評價體系，搭建創新平臺。智慧評價體系創新了評價工具，擬要采集對學生學習、教師教學的無感式、伴隨式數據，建立科學的教學評價反饋機制。這就為行業技能培訓考核、專業教師培訓考核等提供現實可操作性，為“考培一體化中心”形成提供條件。

2.2 仿真實訓基地創新平臺特色

虛仿創新平臺具有可實踐性，通過創新平臺可以提升學生自主解決實際問題的能力、幫助學生找到知識點欠缺之處，為教師施行“因材施教、寓教于樂”教育理念打好基礎。虛仿創新平臺具有智慧性，通過創新平臺智慧評價功能，探索學生從開始學習知識點到完成任務所涉及的行為進行量化權重評價，形成一系列分組及個人過程性評價數據。這一點可以為教師教學能力比賽提供過程評價創新點。虛仿創新平臺具有可發展性，若繼續擴充“四模塊”仿真項目內容，可拓展為以專業群為導向的仿真實訓中心；繼續推廣“考培一體化中心”，鼓勵教師聯合企業導師，共建校企聯合技術研究，形成創新平臺可持續發展模式。

3 虛擬仿真實訓基地建設思路

3.1 精準對接職業崗位，校企協同優化實踐教學體系。

緊跟鐵道車輛技術發展步伐，研究剖析車輛構造與檢修、車輛制動檢修、車輛運用與管理、車輛動態檢修、車輛電氣等崗位需求，深度優化實踐教學體系。校企協同精細化實訓項目，基于企業典型工作崗位，遴選典型工作任務；校企協同修訂技能培訓方案，實現實訓內容與職業標準、教學過程與生產過程精準對接，驅動課程體系改革（圖1）。

3.2 以技術鏈為導向，理論聯系實際，優化創新平臺“四模塊”

團隊教師以頂崗實習、企業調研等方式，結合“四模塊”真實實訓項目操作規范，精準把握創新平臺“四模塊”虛擬仿真項目要求，深度參與仿真任務資源開發，完善“四模塊”仿真教學內容。

3.3 “理虛實用”相結合，做好創新平臺整體規劃

分析“四模塊”所有仿真和真實實訓操作任務，將人才培養方案、課程標準、工作頁、實訓指導書、視頻、動畫等理論資源加入到基地創新平臺建設中，能呈現關于“四模塊”的、鐵道車輛檢修過程較完整的知識點。邀請企業對團隊教師虛擬現實、大數據等信息技術應用培訓，聯合搭建仿真基地平臺（圖2、圖3）。

3.4 增設智慧評價，打造創新平臺，形成“考評一體化中心”

通過采集學生平臺資源學習、課堂行為、綜合評價、作品評價等數據，自動生成知識目標、能力目標、素質目標達成度數據圖，實現智能評價。

評價思路為：對于仿真實訓模塊，設置成闖關模式，每個任務根據教學重難點及任務節點設置關卡，制定評分標準；學生作品提交情況按照學生自評、小組評價、教師評價，企業導師評價設置權重，制定評分標準；每項任務資源學習等情況，按照各類資源使用時長、回答問題情況進行統計設置權重及評分標準。

在創新平臺基礎上，進行學員崗前培訓考核、專業教師培訓考核，形成“考評一體化中心”。

4 虛擬仿真實訓基地建設的條件保障

鐵道車輛技術虛擬仿真實訓基地建設需要整體規劃鐵道車輛技術專業群，建立先進的仿真平臺體系，培養一支高素質的仿真團隊，推動仿真技術在鐵道車輛技術及動車組檢修技術領域的應用。

4.1 實踐教學保障

實訓基地依托鐵道車輛車輛技術專業群，主要接納鐵道車輛技術專業、動車組檢修技術等相關專業及課程的在校學生、鐵路局新工培訓以及社會企事業單位進行科普教育等。為此專業教師進一步完善了實驗、實習實訓、人才培養方案、課程標準等實踐教學環節質量標準，明確實踐教學環節教學規范、崗位要求和評價標準。將虛擬仿真實訓基地建設與鐵道車輛技術現代學徒制試點建設有機融合，制定了含有仿真教學實訓內容的現代學徒制人才培養方案、學徒制課程標準、學徒崗位標準等。在此基礎上，專業群教師團隊進一步修訂、完善專業實踐內容體系。比如人才培養方案修改時核心課程模塊化設計、本學期《車輛構造與檢修》課在其中一個鐵道車輛班級實施了四課時連續授課的模塊化模式，就是為了將理論教學、實體實踐、虛擬仿真實踐教學有機的融合在一起，切實讓理虛實一體化教學落到實處。

4.2 已有條件保障

本基地已建設的虛擬仿真實訓系統，包含鐵路貨車檢修VR仿真實訓系統、車輛單車試驗虛擬仿真實訓系統、客貨車車輛制動閥拆裝虛擬仿真實訓系統、動車制動夾鉗單元仿真教學系統、動車組檢修仿真實訓系統等，且配套的基礎實訓室有客貨車綜合演練場、客車電氣檢修實訓室、車輛制動實訓室、動車組塞拉門檢修實訓室等約40個實訓室，形成的鐵道車輛與動車組檢修實訓室占地約2000m2。

虛擬仿真實訓基地運用了先進的信息化技術，在新增的教學仿真資源建設中運用了虛擬現實、阿里云服務器、超星教學平臺等互聯網技術，實現了實訓教學的網絡化。目前利用超星教學管理平臺使老師能準確地把握每名學生學習情況，更體現了個性化教學要求。目前新增可實現網絡化資源有：單車試驗中過球試驗項目的客戶端網絡化、104制動閥分解組裝項目的客戶端網絡化、一種制動夾鉗單元的仿真教學平臺的客戶端網絡化。

專業教師利用現有的虛擬仿真實訓資源，已較好地運用到教育教學環節中。以2023年度教學數據為例：2023年度上半學期，該虛擬仿真實訓基地完成鐵道車輛技（含國際）專業學生仿真實訓330人時數，動車組檢修專業學生仿真實訓256人時數；下半學期，完成鐵道車輛技（含國際）專業學生仿真實訓316人時數，動車組檢修專業學生仿真實訓240人時數。2023年初完成2+1崗前培訓仿真實訓資源使用509人次。

4.3 師資隊伍建設

師資隊伍建設是虛擬仿真實訓基地的基本保障，是仿真基地發展的動力。鐵道車輛專業群具有結構合理、素質較高、教學經驗豐富的，并具有虛擬仿真資源開發能力的教師團隊。教師團隊以深化含有信息化教學的人才培養模式改革、推進專業信息化內涵建設、提升職業教育能力為要求，不斷提升教學質量、優化鐵道車輛技術虛擬仿真實訓基地平臺體系規劃、挖掘數字信息化平臺特色、加強仿真資源開發和共享，促進信息化教學手段改革與創新，推動具有特色水平的鐵道車輛技術仿真實訓基地平臺建設。

近年來將學院主要通過組織團隊教師外出學習、培訓研討、聯合開發、資源體驗、頂崗實踐等多種方式，完善師資培養體系和內容。

4.4 管理制度保障

鐵道車輛技術虛擬仿真實訓基地實行檢查、評估制度。在學校直接領導下，由學校教研室主任、專業帶頭人、骨干教師與及行業專家、企業領導等相關行業人士和學校相關部門組成實訓基地建設項目組，對基地的管理、教學、培訓、生產、科研等各方面進行統籌規劃與組織協調、考核評估，按照校企共建、共管、共享的原則，擬將該基地建設成為集職業技能培訓、職業技能鑒定、實訓課程教學、職業技能大賽等功能為一體的“教學職場化”實習實訓基地。建立科學有效的項目管理體系，形成由二級院校領導組成的項目領導委員會的領導機制，定期召開會議；形成鐵道車輛檢修虛擬仿真實訓基地建設項目組的目標績效管理機制，分工明確，流程清晰，責任落實到人。

5 結束語

虛擬仿真實訓基地的建設必須加強頂層設計，突出專業特色，堅持問題為導向[4]。以學生為主體，以教師為核心，以內容為主線，整合學院原有的實體鐵道車輛技術實訓基地，結構崗位技術鏈，堅持“理實虛用”相結合，構建鐵道車輛技術虛實融合的實踐教學體系，開發全套鐵道車輛技術仿真資源，優化教學形式和內容，建立適應產教融合、虛實結合的模塊化可測評，具有社會服務特點的虛擬仿真創新平臺。

基金項目：2023年陜西省教育科學“十四五”規劃一般課題“鐵道車輛技術虛擬仿真實訓基地創新平臺建設研究”（項目編號SGH23Y3130）。

參考文獻：

[1]陳文勇，王富態，關來德，鄧其貴. 服務汽車制造虛實融合變革的智能裝備技術虛擬仿真實訓基地建設探索[J].柳州職業技術學報，2022 （08）：92-97.

[2]龔俊艷，唐悅.基于職業教育虛擬仿真實訓基地師資隊伍建設[J].科研教育，2022 （11）：41-43.

[3]余建勇，李秀玲，常衛衛.職業院校虛擬仿真實訓基地建設研究[J].鄭州鐵路職業技術學院學報，2022 （12）：80-83.

[4]王忠，康東，王麟霽.高等職業教育虛擬仿真實訓基地建設研究[J].Computer Era，2022 （11）：134-140.