數(shù)字化轉(zhuǎn)型背景下高職院校虛擬仿真實訓教學創(chuàng)新模式研究

摘" 要：針對傳統(tǒng)實訓教學存在的問題，探索融入虛擬仿真技術的實訓教學模式。以測繪地理信息技術專業(yè)群為例，通過建設數(shù)字化虛擬仿真時空數(shù)據(jù)庫，搭建虛擬仿真實訓教學管理平臺，構(gòu)建虛擬仿真實訓課程資源體系，構(gòu)建“能實不虛、虛實結(jié)合、以虛助實”的真實實訓教學與虛擬仿真實訓教學相結(jié)合的混合式實訓教學模式，并對實訓效果開展多元化評價，提高學生的綜合實踐能力，為職業(yè)教育實訓教學改革提供參考。

關鍵詞：數(shù)字化轉(zhuǎn)型；職業(yè)教育；測繪地理信息技術；虛擬仿真實訓教學；混合式實訓教學

文章編號：1671-489X（2025）03-0-04

DOI：10.3969/j.issn.1671-489X.2025.03.

0" 引言

順應數(shù)字潮流、把握時代脈搏，推進教育變革和創(chuàng)新，對于教育現(xiàn)代化和教育強國建設具有重要意義[1]。2022年1月，全國教育工作會議正式啟動全面推進教育數(shù)字化轉(zhuǎn)型的新征程。職業(yè)教育數(shù)字化轉(zhuǎn)型升級是中國式教育現(xiàn)代化的重要組成部分，是職業(yè)教育主動適應數(shù)字技術發(fā)展趨勢，變革教學和評價模式，創(chuàng)新體制機制的必然要求[2]。職業(yè)教育是我國國民教育體系和人力資源開發(fā)的重要組成部分，肩負著培養(yǎng)多樣化人才、傳承技術技能、促進就業(yè)創(chuàng)業(yè)的重要職責。職業(yè)教育實訓教學過程中存在較多典型的高投入、高難度、高風險和難實施、難觀摩、難再現(xiàn)的“三高三難”問題，是當前職業(yè)教育實訓教學面臨的挑戰(zhàn)[3]。

新一代數(shù)字技術的發(fā)展，尤其是虛擬仿真[4]、數(shù)字孿生等技術的突飛猛進，為職業(yè)教育開展具有感知性、沉浸性、交互性、構(gòu)想性、智能性的虛擬仿真實訓教學提供了技術支持，推動了職業(yè)教育數(shù)字化、多元化的快速發(fā)展。借助虛擬仿真技術創(chuàng)建虛擬的數(shù)字化環(huán)境，用戶能夠在虛擬環(huán)境中進行各種活動和交互。虛擬仿真技術可以提供高質(zhì)量的數(shù)字教育培訓資源，縮小數(shù)字社會下的實踐距離，幫助學生更好地適應當前和未來的工作環(huán)境，滿足現(xiàn)代職業(yè)教育的需求，從而推動職業(yè)教育與培訓向數(shù)字化、網(wǎng)絡化、智能化和全球化轉(zhuǎn)型。虛擬仿真技術賦能職業(yè)教育實訓教學已經(jīng)成為高職教育改革研究的熱點[5]。

本文依托廣東工貿(mào)職業(yè)技術學院國家“雙高”專業(yè)群——測繪地理信息技術專業(yè)群，建設國家級職業(yè)教育示范性虛擬仿真基地，積極探索職業(yè)教育教學改革的新思路、新模式，助力職業(yè)教育數(shù)字化轉(zhuǎn)型，提升職業(yè)教育質(zhì)量。

1" 傳統(tǒng)實訓教學存在的問題

測繪地理信息技術專業(yè)群服務于國家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)中的測繪地理信息產(chǎn)業(yè)。我國測繪歷史悠久，經(jīng)歷了模擬測繪、數(shù)字測繪、信息化測繪三個階段[6]。

隨著云計算、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、智能處理等先進技術的迅猛發(fā)展，測繪行業(yè)正步入智能化測繪階段，這對測繪高職教育提出新的要求和挑戰(zhàn)。然而，傳統(tǒng)實訓教學存在如下難題。

1.1" 實訓教學硬件設備資源不足

傳統(tǒng)測繪實訓教學往往需要大量的測繪儀器設備，如無人機[7]、三維激光掃描儀、全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)（GNSS）、多波束海洋測繪設備等，這些儀器設備的采購和維護成本高昂，部分院校在設備方面存在不足，直接限制了實訓的效果和覆蓋面。

1.2" 實訓過程中存在較多的安全隱患

測繪實訓過程中確實存在一定的安全隱患，比如測繪實訓涉及使用各種測繪儀器設備（如激光器、無人機等），設備的操作涉及高風險的操作環(huán)境（如高空、山區(qū)、水域等），對儀器設備不正確的操作和管理可能導致傷害和事故的發(fā)生；學生在實訓過程中可能對測繪儀器設備的操作不熟悉，或者使用不當，導致設備損壞、數(shù)據(jù)丟失等問題；測繪實訓區(qū)域常常是開放的自然環(huán)境，可能存在不平整的地形、潛在的危險物等安全隱患。

1.3" 實訓教學質(zhì)量往往過度依賴教師的教學質(zhì)量和經(jīng)驗

測繪地理信息技術專業(yè)課程實訓要求教師有一定的現(xiàn)場工作經(jīng)驗，傳統(tǒng)實訓教學質(zhì)量高度依賴教師的教學質(zhì)量和經(jīng)驗是當前實訓教學存在的普遍問題。測繪實踐教學內(nèi)容較為專業(yè)且涉及面較寬，教師需要具備較豐富的實踐經(jīng)驗和較高技能才能夠進行教學。實訓教學過程中需要經(jīng)驗豐富的教師進行現(xiàn)場指導和解決問題，尤其是一些較為復雜的實踐項目，需要教師具有高超的實踐能力才能確保實訓的效果。教師水平不一，可能導致培訓結(jié)果花樣百出，質(zhì)量參差不齊。目前，實訓教學的課程建設和教學方法還存在很大的局限性，需要教師進行創(chuàng)新和優(yōu)化，才能更好地滿足學生的需求。

1.4" 實訓過程受時間和空間的限制大

傳統(tǒng)實訓教學通常在固定的實訓場地或校園內(nèi)進行，受到空間和時間的限制，學生只能在排定的課時內(nèi)進行實訓。有些課程的實訓需要較長的時間，比如變形監(jiān)測、地震觀測[8]等，在一定程度上限制了學生的實踐時間。有些課程的實訓需要到特定的工作場所，比如礦山測量、橋梁測量、海洋測繪等，受空間限制。

1.5" 難以模擬真實的工作環(huán)境

校園內(nèi)模擬場景的實訓中，部分場景可能難以模擬真實的工作環(huán)境，傳統(tǒng)實訓很難模擬這些情況讓學生在安全環(huán)境下磨練應對能力。傳統(tǒng)測繪實訓所涉及的設備、設施和場地等資源存在一定限制[9]。實際工作中需要進行許多實地測量和數(shù)據(jù)處理，傳統(tǒng)實訓條件下難以模擬實地環(huán)境和操作。傳統(tǒng)的實訓教學更為注重基礎理論和基本操作技能的講解與實踐，難以涉及工作中的復雜案例和問題。常用的實踐環(huán)境缺乏動態(tài)性，失去了真實環(huán)境的復雜性與隨機性。

1.6" 實訓效果的反饋和評估不及時

及時有效的反饋和評估對學生學習過程至關重要。然而，在傳統(tǒng)實訓教學中面對較多的學生，教師難以做到實時觀察、指導和評價每個學生，很容易延誤學生在關鍵技能上的進步和糾錯。

2" 虛擬仿真實訓教學創(chuàng)新模式研究

2.1" 建設數(shù)字化全景虛擬仿真時空數(shù)據(jù)庫

針對不同專業(yè)、不同課程涉及的工作場景，利用最先進的空間數(shù)據(jù)采集、處理技術，構(gòu)建數(shù)字化全景虛擬仿真時空數(shù)據(jù)庫，為各虛擬仿真教學應用系統(tǒng)提供必要的數(shù)據(jù)支撐。數(shù)字化全景虛擬仿真時空數(shù)據(jù)庫可以將各種多維數(shù)據(jù)資源進行整合和集成，以空間為主線，提供各類空間數(shù)據(jù)模型，包括基礎地理數(shù)據(jù)庫、專業(yè)測繪數(shù)據(jù)庫、城市三維數(shù)據(jù)庫等。同時，數(shù)字化全景虛擬仿真時空數(shù)據(jù)庫應充分利用大數(shù)據(jù)中心的數(shù)據(jù)資源共享機制，促進數(shù)據(jù)資源積累和充分使用，為上層各類應用系統(tǒng)建設提供必要的數(shù)據(jù)支撐。

2.2" 建設虛擬仿真實訓教學共享管理平臺

建設虛擬仿真實訓教學共享管理平臺是實訓基地建設的重點任務和關鍵要素之一。該平臺需要提供應用接口和數(shù)據(jù)接口，實現(xiàn)與職業(yè)教育數(shù)字化學習平臺的資源和信息交互，從業(yè)務管理和應用層面融合成為一個整體。平臺可以實現(xiàn)與示范基地各專業(yè)虛擬仿真系統(tǒng)實訓數(shù)據(jù)、評測數(shù)據(jù)的無縫對接。通過與虛擬仿真門戶網(wǎng)站、教務教學管理平臺、實訓教學資源共享管理平臺等管理平臺對接，實現(xiàn)對虛擬仿真實訓交互步驟、知識點資源的教學和共享。通過平臺提供的虛擬現(xiàn)實門戶網(wǎng)站入口，可以實現(xiàn)校內(nèi)、校外、公眾用戶對于各專業(yè)虛擬仿真系統(tǒng)的用戶身份認證、統(tǒng)一登錄等功能，實現(xiàn)不同類型實驗軟件統(tǒng)一接入和學生在平臺上進行統(tǒng)一實驗的目的，實現(xiàn)系統(tǒng)間的無縫連接，實現(xiàn)跨學科專業(yè)、跨校、跨區(qū)域的虛擬仿真實訓教學資源的開放共享。

2.3" 構(gòu)建虛擬仿真實訓資源體系

在虛擬仿真實訓教學中，建設虛擬仿真實訓資源體系是至關重要的一步。結(jié)合測繪地理信息技術專業(yè)群實訓教學內(nèi)容，需要整合現(xiàn)有的實訓資源，包括教材、教案、實驗設備、模型等。資源通過數(shù)字化手段進行整合，并與虛擬仿真平臺對接，形成一個統(tǒng)一的資源庫。根據(jù)實訓教學內(nèi)容的要求，開發(fā)虛擬仿真模型，模擬真實的測繪任務和操作過程。利用虛擬仿真技術打造一個綜合的實訓環(huán)境，包括無人機測繪環(huán)境、海洋測繪環(huán)境、三維激光掃描環(huán)境等。學生可以在這些環(huán)境中進行實際操作和練習，獲得真實的實訓體驗。針對每個虛擬仿真實訓環(huán)境制定詳細的操作指南和教學案例，指導學生進行虛擬實訓。通過建設虛擬仿真實訓資源體系，可以克服實訓場地要求苛刻、成本高、危險性大等挑戰(zhàn)，提供安全、低成本的實訓環(huán)境，并幫助學生全面提升實際操作能力和解決問題的能力。

2.4" 構(gòu)建混合式實訓教學模式

在數(shù)字化轉(zhuǎn)型背景下，針對測繪地理信息技術專業(yè)群實訓教學遇到的難題，緊密圍繞人才培養(yǎng)方案，結(jié)合最新的信息技術，將虛擬仿真教學作為一種新的教學模式融入實訓教學，并堅持“能實不虛、虛實結(jié)合、以虛助實”的原則，構(gòu)建真實實訓教學與虛擬仿真實訓教學相結(jié)合的實訓教學模式。結(jié)合線上線下混合式實訓教學模式，通過在線上環(huán)境中提供虛擬仿真實訓資源和學習活動，以及在線下實踐環(huán)境中進行真實實訓操作和實踐活動，實現(xiàn)教學的線上線下結(jié)合與互補，為學生提供更加全面和綜合的學習體驗。具體的混合式實訓教學模式如圖1所示。

2.4.1" 課前：學生線上自主預習

教師發(fā)布預習任務，明確實訓內(nèi)容和要求。學生課余時間線上登錄管理平臺，選擇課程對應的虛擬仿真實訓教學系統(tǒng)進行“學”。在實訓教學平臺上，學生可以通過實訓目的、實訓準備、虛擬實訓互動操作和知識測試等環(huán)節(jié)進行自主學習。學生學習結(jié)束后，可以在留言區(qū)提出問題并發(fā)表學習感想，教師和其他學生可以對問題進行解答與討論交流。教師可以通過虛擬平臺后臺記錄的學生在各模塊停留時長、操作失誤點、知識點測試結(jié)果和留言區(qū)反饋評估學生的學習情況，有助于了解學生的真實需求和弱點，進而設計和調(diào)整面授課堂的教學內(nèi)容與側(cè)重點。

2.4.2" 課中：教師重點講解

教師會根據(jù)學生在虛擬仿真平臺上的預習情況，對課堂內(nèi)容的重點和難點進行深入解析，并針對性地解答學生留言中的共性問題和個性問題。當學生通過實際操作深入理解所學內(nèi)容后，教師會引導學生分組，開展深層次的討論，以加深對知識點的理解和掌握，同時進一步培養(yǎng)學生的思辨能力和團隊合作精神。通過課中學習，學生可以及時得到教師的指導和幫助，加深對所學知識的理解和掌握，有助于提高學習效率。

2.4.3" 課后：學生鞏固與反復訓練

課后，學生可以通過虛擬仿真實訓系統(tǒng)進行課后作業(yè)，鞏固學習內(nèi)容，查漏補缺。教師可以通過后臺數(shù)據(jù)中的操作考試記錄分和知識問答得分了解學生對實訓課的掌握情況，及時解決學生的學習問題。同時，這些數(shù)據(jù)也為教師修改和完善教學設計提供了參考。通過這樣的反饋機制，教師能更好地了解學生的學習情況，并根據(jù)學生的需求進行個性化指導，有效增強學生的學習效果。

2.5" 多元化實訓教學評價

職業(yè)技能人才的培養(yǎng)要以培養(yǎng)實際能力為目標，并兼顧學生的多方面表現(xiàn)。綜合線上學習和線下實訓的特點，設計多樣化的評價方式和體系，并注重過程性評價和結(jié)果性評價的結(jié)合。在評價上，綜合考慮學生的實際能力，包括實踐技能、協(xié)作能力、學習資源利用能力、實踐創(chuàng)新能力和自我決策能力等。通過確定評價指標和體系，可以全面評估學生的能力發(fā)展水平。充分發(fā)揮線上與線下各自的優(yōu)勢，線上學習可以利用網(wǎng)絡技術監(jiān)控、記錄、評價學生在網(wǎng)絡環(huán)境中的學習過程和效果，線下實訓則由教師在學生完成操作后實時評價。評價體系要綜合線上線下評價維度和指標體系，以確保評價全面準確。

評價注重過程性和結(jié)果性的結(jié)合。過程性評價關注學生的主動性和反思性，監(jiān)控、記錄和評估學生的學習狀態(tài)、過程與成果。而結(jié)果性評價側(cè)重學生的學習成果、實踐能力和能力應用，可以根據(jù)實際操作表現(xiàn)和實訓成果進行評價與反饋。采用多元化的評價主體，由教師、學生和行業(yè)專家構(gòu)成。虛擬仿真混合式實訓教學評價通過確立評價目標，采用多樣化的評價方式與工具，構(gòu)建科學合理的評價體系，注重多元化評價主體，實時反饋與改進。科學評價有助于提高學生的能力水平，增強實訓教學模式的實踐性與有效性。

3" 結(jié)論

本文深入探討了數(shù)字化轉(zhuǎn)型背景下高職院校測繪地理信息技術人才實訓教學面臨的諸多難題，并提出融入虛擬仿真教學的實訓教學創(chuàng)新模式。為了滿足測繪地理信息不同場景虛擬仿真實訓要求，建設數(shù)字化全景虛擬仿真時空數(shù)據(jù)庫，建設虛擬仿真實訓教學共享管理平臺，構(gòu)建虛擬仿真實訓資源體系，為實訓教學提供資源保障。將虛擬仿真教學作為一種新的教學模式融入實訓教學，并堅持“能實不虛、虛實結(jié)合、以虛助實”的原則，構(gòu)建真實實訓教學與虛擬仿真實訓教學相結(jié)合的實訓教學模式。最后，開展多元化的虛擬仿真實訓教學評價。研究的主要意義在于為高職院校的教育教學提供一種可行的創(chuàng)新模式，對于傳統(tǒng)實訓教學存在的高投入、高難度、高風險和難實施、難觀摩、難再現(xiàn)的“三高三難”問題，虛擬仿真實訓具有可重復性、可控性、低成本、低風險等優(yōu)勢，可以提高實訓教學的針對性和有效性，從而培養(yǎng)更多具備實際操作能力的應用型人才。

在未來的實訓教學中應進一步探索不同領域各個階段虛擬仿真教學的集成、評估方法與模型，以及虛擬仿真技術與認知心理的結(jié)合，探討更多實踐創(chuàng)新。教師應不斷形成反思性實踐，探索更符合學生特點、更有針對性的虛擬仿真實訓教學模式，以增強實訓教學的針對性和有效性，培養(yǎng)更多具備實際操作能力的應用型人才。

4" 參考文獻

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*項目來源：中國高校產(chǎn)學研創(chuàng)新基金—曜程數(shù)字教育項目“基于虛擬仿真技術的測繪地理信息技術專業(yè)群數(shù)字化課程資源開發(fā)與應用”（基金編號：2023YC009）；教育部第三期供需對接就業(yè)育人項目“產(chǎn)教融合背景下學生就業(yè)實踐基地校企共建模式研究與實踐”（項目編號：2023122891458）；廣東省高職院校資源環(huán)境與能源材料教指委教改項目“基于虛擬仿真技術的測繪地理信息技術專業(yè)群實訓基地建設路徑及成效評價研究”（基金編號：ZHNCJG20220217）。

作者簡介：譚金石，副教授；高照忠，教授；楊忞婧，實驗師；朱騰，講師。