職業教育示范性虛擬仿真實訓基地建設與實踐研究

摘"要：虛擬仿真實訓基地的建設是深化現代職業教育體系建設改革的重要組成部分，是職業院校關鍵辦學能力的重要體現。本文研究了道路與橋梁工程技術職業教育虛擬仿真實訓基地建設的背景與必要性，從整體規劃、項目設計、教師數字化能力等方面分析了當前建設的現實困境，設計了產教融合、產業需求、專業轉型、學生發展四個維度的建設理念，并提出實訓環境、虛擬仿真項目、教師團隊、服務平臺、運行機制五個層面的建設舉措，為相關專業開展職業教育虛擬仿真實訓基地建設提供理論參考與經驗借鑒。

關鍵詞：虛擬仿真實訓基地；職業教育；道橋工程；實踐研究

中圖分類號：G71""文獻標識碼：A

近年來，虛擬現實技術得到了飛速發展。通過將虛擬現實技術應用到教育教學領域，其在擴展教學的維度、豐富教學內容、推動教育的變革與創新等方面發揮了重要作用［1］。高職院校通過應用虛擬現實技術，建設專業虛擬仿真實訓基地，破解傳統實訓教學過程中“三高三難”的痛點和難點，提高學生鍛煉動手實踐能力和解決實際問題的能力，是培養專業技術技能人才的迫切要求，也是高職院校實訓教學改革的必然趨勢［2］。

我國自2012年起就已開始探索虛擬仿真技術在職業院校實訓教學中的應用，主要集中在虛擬仿真實訓資源、軟件以及系統的開發應用等方面。自2016年開始，各類中高職院校開始建設虛擬仿真實訓基地。2020年9月，教育部職業教育與成人教育司發布的《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》，為示范性虛擬仿真實訓基地建設統一建設標準。2022年，中共中央辦公廳、國務院辦公廳印發的《關于深化現代職業教育體系建設改革的意見》提出，要提升職業學校關鍵辦學能力，建設職業教育虛擬仿真實訓基地等重點項目，突顯了虛擬仿真實訓基地建設在職業教育體系的重要性。2023年7月印發的《教育部辦公廳關于加快推進現代職業教育體系建設改革重點任務的通知》指出，將建設職業教育示范性虛擬仿真基地作為十一項重點任務之一推進建設。職業教育虛擬仿真實訓基地的建設，要堅持服務于學生全面發展和經濟社會發展，圍繞國家區域發展規劃和重大戰略開展建設。

1"建設必要性

1.1"適應行業發展需求

當前，交通運輸領域由中國建造向中國智造轉型升級，構建專業教學和工程實施過程中的“虛中向實、實中虛表、虛實融合”的虛擬教學環節和仿真模擬生產過程環境，形成理、虛、實一體化新模式、新結構的虛擬仿真實訓基地，是培養服務交通強國戰略高素質技術技能型人才的有效路徑［3］。

1.2"提升實訓教學水平

路橋工程具有高危險性、高消耗、高成本以及極端環境下難實施、難觀摩、難再現等“三高三難”特點。傳統的實訓手段無法結合工程項目開展全流程實訓教學，導致學生難以掌握與現場緊密切合的專業理論知識與操作技能。建設虛擬仿真實訓基地，可以向學生提供依托實際工程項目建立的高仿真、低成本、多樣化、定制化的實訓項目，解決實訓教學中“三高三難”問題，提升實訓教學水平。

1.3"推動教學模式創新

通過虛擬仿真實訓平臺將實訓項目以虛擬仿真的方式搬到線上，向學生提供全時段、個性化、泛在式的自主學習方式，為開展混合式教學過程提供了線上教學平臺，推動職業教育教學模式創新。此外，將虛擬仿真實訓資源與微課程和動畫有機融合，融入在線開放課程、數字教材建設中，派生新型應用場景，形成完善教學體系，有助于提高虛擬仿真資源使用效率，提升教學效果與學習體驗。

2"現實困境

2.1"實訓基地建設整體規劃不足

近年來，各類職業院校加大了虛擬仿真實訓基地的建設投資與力度，但由于缺乏整體規劃［4］，沒有厘清建設重點任務，缺少統一的建設標準、通用的數據接口和共用的資源平臺［57］，導致建設的虛擬仿真實訓室和虛擬仿真資源存在質量不高、擴展性差、使用率低的現象。

2.2"虛擬仿真實訓項目泛化

目前各院校開發的虛擬仿真項目存在著不考慮實訓項目性質和盲目追求項目數量的現象［8］。應當明確的是，虛擬仿真實訓是對傳統實訓教學方式的重要補充，但不能完全替代。虛擬仿真實訓項目的設計開發，應當秉承“能實不虛、虛實結合”的原則。對于需要學生動手實操，實訓評價與操作水平密切相關，傳統實訓教學成本更低、效果更好的實訓項目，不應盲目采用虛擬仿真手段。

2.3"教師數字化教學能力不足

虛擬仿真技術只是推動實訓方式創新和教學模式改革的手段，而掌握虛擬仿真技術的教師團隊才是關鍵核心實力。目前，大多職業院校數字化基礎薄弱，教師數字化能力有待提升，虛擬仿真實訓項目開發過程中參與度不高，外部依賴性較強［9］，具有自主知識產權的虛擬仿真教學資源產出率較低。

3"建設思路

3.1"立足產教融合，創新共建共享共用機制

依托校企聯合牽頭的行業產教融合共同體、市域產教聯合體，“政行企校”四方聯動，多方共同參與。通過政府支持、行業指導、企業參與、院校主建的方式，共同組成虛擬仿真實訓基地管理理事會，負責基地運營與管理，完善基地開放共享的運行管理制度，形成多方互惠聯動的運行管理機制，建設對接行業發展需求、企業教育培訓、院校教育教學的虛擬仿真實訓基地，實現資源共建共享共用。

3.2"服務產業需求，推進教育鏈與產業鏈融合

圍繞交通運輸建管養運一體化、智慧化升級產業鏈需求，依托真實工程項目開發典型虛擬仿真實訓項目，打造集“技術體驗、實訓教學、社會服務、技術研發”四大功能，服務區域經濟社會發展和交通基礎設施建設轉型升級。

3.3"適應專業轉型需求，扎實推進專業教學“三教”改革

針對專業教學和社會培訓的特點，貫穿路橋工程專業實踐、崗位實訓、綜合實訓過程，開發一體化設計、項目式開發、模塊化應用的虛擬仿真實訓資源，開辟教學實踐、教學能力比賽、在線開放課程建設、數字化教材建設等應用場景，推動高職院校教師、教法、教材改革。

3.4"滿足學生發展需求，提升學生專業實踐能力

建設對接崗位任務的虛擬仿真實訓項目，培養學生的施工圖識讀應用能力、施工組織能力、試驗檢測能力、計量計價能力等，幫助學生在真實項目中適應真實工作環境，積累真實工作經驗，進一步提高專業實踐能力。

4"建設措施

4.1"建設“虛實結合”的實訓環境條件

統籌規劃，建設滿足產業發展及培訓的實訓場所。建設包含一個虛擬仿真實訓基地教學管理云平臺，智慧交通虛擬仿真科普體驗中心、智慧交通虛擬仿真教學實訓中心、智慧交通虛擬仿真社會服務中心、智能建造與技術研發中心四個中心的虛擬仿真實訓基地。其中，虛擬仿真實訓基地教學管理云平臺融合“教學訓培管”功能，提供教學、學習、實訓、培訓、管理的綜合服務。智慧交通虛擬仿真科普體驗中心通過“智慧交通”科技體驗館、“平安交通”體驗館、交通文化數字博物館等設施建設，提供技術體驗、研學教育服務。智慧交通虛擬仿真教學實訓中心打造貫穿道路橋梁工程技術建管養運產業鏈虛擬仿真實訓教學場所。智慧交通虛擬仿真社會服務中心通過開展虛擬仿真資源開發、虛擬仿真教學與培訓，逐步提升虛擬現實技術的應用。智能建造與技術研發中心圍繞智能材料、智能建造技術的應用，利用虛擬現實技術開展高效、安全且經濟的技術研發活動。

4.2"聚焦“三高三難”問題，開發“軟硬兼施”的虛擬仿真實訓資源

廣西地處典型喀斯特地貌地區，路橋工程建設過程中既存在“大體量、高成本、高危險、長周期、難重現”的共同特征，又存在喀斯特地貌“獨特性、隱蔽性、未知性、探索性”的獨有特征，大量工程技術難題體現出“高危險性、高消耗、高成本以及極端環境下難實施、難觀摩、難再現”的典型特征。道路與橋梁工程技術虛擬仿真實訓基地通過校企共建，按“虛實互補、育訓結合、軟硬兼顧、產教融合”的原則，對接路橋工程設計、施工、項目管理、運行維護全生命周期，共同對實際工程中常見的“三高三難”問題進行挖掘、研討，研發解析路橋工程建設以及教學過程中的“三高三難”問題的虛擬仿真實訓教學資源，所得成果再回饋到工程應用中，輔助工程建設，達到產教融合、校企合作、工學結合、知行合一“四合貫通”的良性循環。采用虛擬現實建設仿真實訓環境，主要將路橋工程教學過程中可視化不高、難重現再現、復雜難以理解或危險性較大的項目，以虛擬場景的信息，展示在實訓教學及體驗教學過程中。例如，對于施工場景中的未系安全繩、未正確佩戴安全帽、未做臨邊支護等不安全因素、不安全操作、不安全行為等難以實景展現的項目，通過數字信息化技術建立虛擬場景，由學生通過佩戴VR設備模擬不規范行為，身臨其境地體驗危險，達到安全教育或安全體驗的目的。采用增強現實建設仿真實訓環境，通過將施工現場的真實施工場景、工程實體與計算機系統生成的虛擬物體、場景或系統提示信息疊加，增強學生或用戶與場景的交互性。例如，將建設中的大橋實體與虛擬場景密切貼合，學生或用戶可在大橋建設的不同階段進行體驗橋梁施工過程，并進行模擬施工操作，完成橋梁剩余部分的建造工作，達到專業實訓動手實操的目的。

4.3"強化師資隊伍培養力度，打造“校企雙元”的教學創新團隊

秉承“創新驅動、產教融合、共建共享、服務社會”的理念，校企共建“教學能力提升、科研能力提升、服務能力提升”虛擬仿真平臺，進一步優化科研創新生態軟環境、共建協同創新中心、共建混編科研團隊。基于真實道橋施工項目技術攻關需要，行業產業出卷、校企聯合答卷、項目實踐閱卷，依托虛擬仿真技術開展道橋先進施工工藝、智能建造技術、無損檢測技術開發，形成科研成果轉化反哺施工項目。建立“校企雙元、雙向進入”的實踐教學水平過硬的“雙師型”教師創新團隊，職業院校教師通過校企合作平臺，通過一線工程實踐、專題調研、技術培訓等方式，全面了解行業人才與技術需求，提高對前沿技術、先進方法的應用能力，適應社會發展需要。教師在完成規定的實訓教學任務前提下，還可利用中心搭建的平臺組建項目研究團隊，充分發揮學術、技術優勢，開展相關教科研課題研究，促進學校適應新形勢進行教學改革。引進長期從事項目一線生產管理的大國工匠、能工巧匠、高技能人才參與虛擬仿真實訓項目開發與實訓教學，增強實訓教學活力。

4.4"促進“教學訓培管”融合，搭建“精準高效”的智慧服務平臺

在“人工智能+”信息生態環境中，建立集資源建設開發、管理運行、評價等功能于一體的智慧服務平臺，促進教、學、訓、培、管融合。基于智慧服務平臺，全面采集學生實訓學習數據，包括學習時長、興趣偏好和能力變化等。基于實時數據構建學生實訓能力大數據畫像，為差異化教學提供數據支撐，促進教學服務精準化和數字化，共同塑造多樣化、高效的數字化育人環境。研發基于深度學習的精準化教學評價模型，實現對學生實訓特征的精準識別和成長趨勢的智能預測。建立貫穿入學、學習、實訓、考證到就業的學生實訓技能數字檔案袋，建立實訓教學增值評價模型，改進實訓教學評價方式。

4.5"融合創新“多元參與”運營保障體系，保證“共建共享”可持續發展

實施“多主體+組合式”管理運營可持續發展機制。深化“政校行企”合作，創新校企合作機制［10］，積極向行業、企業爭取政策及項目支持。發揮行業在課程體系、評價標準、教材建設、實習實訓、師資隊伍、企業參與等方面的指導作用。學校投入場地、通用設備、師資，負責技術技能人才培養、企業員工培訓和技術推廣應用，企業投入資金、專用設備、技術、人員，共同構建可持續投入造血機制。

結語

職業教育虛擬仿真實訓基地的建設，是國家實施教育強國、數字中國戰略的要求，是創新交通運輸類專業人才培養模式、提升人才培養質量、促進職業教育高質量發展的需要，是不斷適應路橋行業產業數字化轉型升級的有效路徑。建設道路與橋梁工程技術示范性虛擬仿真實訓基地，依托真實項目開發，破解實訓教學“三高三難”的虛擬仿真實訓項目，幫助學生熟練掌握崗位工作必備技術技能，培養具有工匠精神的懂技術、精工藝、熟操作、會管理的道路與橋梁工程技術高技術技能人才。

參考文獻：

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［2］陳良，韋英姿，何國林.職業教育建筑技術國家級虛擬仿真實訓基地建設路徑［J］.廣西教育，2024（26）：9397.

［3］呂姝宜.職業院校虛擬仿真實訓基地建設助力新質生產力技術技能人才培養路徑探析［J］.現代職業教育，2024（28）：7780.

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［7］徐鎮輝，趙礦軍，張福斌，等.基于分層架構的虛擬仿真實訓教學共享平臺設計［J］.湖北師范大學學報（自然科學版），2024，44（04）：4551.

［8］蔣炯坪.高職院校虛擬仿真實訓教學的行動困境與紓解對策：基于工作場所學習理論的視角［J］.中國職業技術教育，2024（14）：3443.

［9］陳樂冉.職業院校虛擬仿真實訓基地建設探析：以2022年度實訓基地培育項目典型案例為例［J］.實驗技術與管理，2024，41（10）：227236.

［10］黃小冬，陳薇.虛擬仿真實訓基地成果積分管理系統設計［J］.現代信息科技，2024，8（8）：2427.

基金項目：廣西教育科學“十四五”規劃2021年度專項課題《交通強國背景下高職院校交通土建類專業創新創業協同育人模式與實踐研究》（2021ZJY1448）；2023年廣西職業教育教學改革研究項目（GXGZJG2023A019）

作者簡介：嚴世濤（1986—"），男，漢族，廣西南寧人，工學博士，高級工程師，研究方向：交通運輸職業教育。