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職業教育虛擬仿真實訓的困境剖析與破解策略

2025-09-26 00:00:00韓錫斌石琬若
電化教育研究 2025年9期

[中圖分類號]G434 [文獻標志碼]A

[作者簡介](1964—),男,天津人。教授,博士,主要從事職業教育數字化研究。E-mail:hanxb@mail.tsinghuaedu.cn。

一、引 言

職業教育作為一種教育類型,肩負著為社會經濟發展輸送高技能人才的重要使命。專業實訓教學作為職業教育的核心環節,是學生將理論知識與實踐技能相結合的重要途徑。學生通過在校高質量的專業實訓,能夠在模擬真實工作場景的環境中,反復練習和掌握專業技能,增強對專業知識的理解水平和職業技能的應用能力,為未來的職業發展奠定堅實的基礎。然而,長期以來職業教育專業實訓教學面臨著諸多挑戰,其中,“高投人高難度高風險、難實施難觀摩難再現\"(以下簡稱“三高三難\")的問題尤為突出[。隨著虛擬現實、數字孿生等技術的發展,虛擬仿真實訓以其安全靈活、可重復和高臨場感的優勢,為突破職業教育實訓的“三高三難\"問題帶來了契機。

2023年,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》中明確指出,職業院校要瞄準專業實訓教學中“三高三難”等問題,建設職業教育虛擬仿真實訓基地。該通知強調要有效運用虛擬現實、數字孿生等新一代信息技術,開發資源、升級設備、構建課程、組建團隊,革新傳統實訓模式、服務專業實訓,以推動職業院校技術技能人才實訓教學模式創新2。2021年已有215個項目入選職業教育示范性虛擬仿真實訓基地培育項目3。截至2025年5月,依據國家職業教育智慧教育平臺統計數據,其虛擬仿真實訓中心已匯聚79萬余項實訓資源,瀏覽量超過82萬次。虛擬仿真實訓基地的建設與實訓資源的開發為職業教育虛擬仿真實訓教學提供了資源保障,也為后續基地建設和發展積累了寶貴經驗

然而,隨著虛擬仿真實訓資源在教學中的廣泛應用,諸多現實問題逐漸浮現,包括虛擬仿真技術與實訓課程整合深度不夠、學習過程反饋與效果評價缺失、高成本投入與資源利用不足的矛盾等5。這些問題的存在,使得虛擬仿真實訓在充分發揮其優勢、有效提升學生技能水平和自主學習能力方面受到了限制,影響了職業教育實訓教學質量和人才培養效果的進一步提高。

深入研究虛擬仿真實訓在職業教育中的現實困境與應對策略,對于進一步提升職業學校關鍵辦學能力、推動職業教育高質量發展具有重要的理論和現實意義。本文基于研究團隊在全國多所職業院校的實地調研與訪談,試圖闡明虛擬仿真實訓的概念范疇與分析框架,剖析虛擬仿真實訓的困境及其成因,探索可能的應對策略,為虛擬仿真實訓的持續優化提供參考。

二、虛擬仿真實訓的概念范疇與分析框架

虛擬仿真實訓旨在通過數字化、智能化技術,對真實工作環境、角色、程序、工具等進行虛擬化呈現,從而促進職業教育實踐環節的教與學,為學生未來的職業適應與發展作準備。按照虛擬化呈現的內容層次劃分,虛擬仿真實訓可以包括如下層級:元件/工具級、儀器/技能級、實驗室/車間級、工種/工廠級、專業群/產業鏈級,各個層級的具體內涵見表1。

隨著技術的不斷進步以及實訓需求的日益增長,實驗室/車間級虛擬仿真資源在專業實訓教學中的作用逐漸突顯。因此,本文所探討的虛擬仿真實訓的概念范疇主要包含實驗室/車間級、工種/工廠級、專業群/產業鏈級的虛擬仿真實訓,旨在追求更高層次的認知與技能獲得目標。

本研究將虛擬仿真實訓視為一個系統,構建了分析框架,包括實訓教學內部要素和外部條件兩個部分(如圖1所示)。實訓教學內部要素又組成了實訓教學與實訓管理兩個子系統,它們之間的良好互動是保障實訓系統順暢運轉的關鍵。實訓教學子系統包含實訓目標、實訓內容、實訓方法、實訓評價、實訓環境、教師與學生等核心要素;實訓管理子系統涉及規劃建設、運營維護、質量評估、開放共享等核心環節;生成式人工智能(以下簡稱AIGC)作為全新的要素,對實訓教學與管理系統的各個要素與環節進行賦能[10]

在實訓教學子系統中,針對不同職業崗位的能力要求,其實訓目標由專業人才培養目標和課程標準中的能力自標分解而來,用以明確實訓過程中學生需要掌握的知識、技能和需要培養的職業素養。在實訓內容的選擇方面,以典型工作任務為依據,充分考量虛擬仿真實訓的特征與任務要求,設置真正適宜通過虛擬仿真方式開展技能訓練的項目與學習任務。實訓方法通常包括情景模擬、項目式學習、案例分析、角色扮演等。實訓評價則是通過構建過程性評價和結果性評價相結合的考核體系,為學生在虛擬環境中的實踐技能訓練提供及時反饋,同時優化實訓教學的設計方案。實訓環境是指依托VR/AR/MR、數字孿生等技術構建的模擬真實工作場景的學習環境,旨在增強學生的臨場感和實踐學習體驗。教師作為實訓教學的主導,學生作為實訓的主體,與教學系統的其他要素進行充分互動。在此基礎上,AIGC作為新興要素,通過智能內容生成、個性化學習推薦、實時反饋分析等功能,賦能虛擬仿真實訓的教與學。

實訓管理子系統包括四個核心環節。在規劃建設環節,職業院校需根據行業發展趨勢與崗位要求完善頂層設計,明確短期和長期目標,并整合校企資源,合理布局實訓基地,確保實訓內容符合企業需求,提高學生的就業競爭力。在運營維護環節,優化實訓系統的監測系統,加強設備運行狀態的實時監控和軟件平臺的自動化管理。在質量評估環節,需要構建數據驅動的動態評估體系,通過實時數據分析提供針對性的優化建議,實現從教學實施到管理改進的閉環反饋,確保實訓效果持續優化。在開放共享環節,推動跨院校、跨行業的資源共建共享,通過制定標準化接口,使實訓數據得以順暢流通,提高資源利用率,避免重復建設帶來的資金和人力浪費。在AIGC的賦能下,虛擬仿真實訓管理系統可逐步增強智能化運維能力,優化資源配置,精準評估實訓質量,并促進跨校、跨企業的資源共享,從而提升職業教育虛擬仿真實訓系統的智能化水平和運營效率。

實訓系統的外部條件涉及政策、技術、經濟與社會條件等。在政策方面,涉及國家戰略規劃與頂層設計、虛擬仿真實訓的專項政策與激勵機制[2.3,I;在技術方面,基于VR/AR/MR、三維建模、AIGC等技術構建沉浸式實訓環境,支持大規模仿真運算的高并發計算處理能力建設、跨平臺適配和智能數據分析,以及數據安全保障等;在經濟與社會方面,產教融合與校企合作機制、多元資金投人、實訓系統的社會服務功能提升、成本效益優化等,都是職業教育實訓系統良好運轉的重要保障

表1

虛擬仿真實訓分類

在構建分析框架的基礎上,本研究圍繞實訓系統內外部核心要素及其互動邏輯,基于職業教育真實情境與國內外前沿研究成果,對職業教育虛擬仿真實訓面臨的困境及其深層成因進行了綜合探討。

圖1虛擬仿真實訓系統的分析框架

三、職業教育虛擬仿真實訓的困境及成因

(一)虛擬仿真實訓資源多為元件/工具級和儀器技能級,且缺乏面向教學的綜合設計

盡管職業教育虛擬仿真實訓在建設層面已經具有較高的覆蓋面,但是相應資源仍以元件/工具級和儀器/技能級資源為主。這類資源基于對單一儀器或工具的3D建模,為學生提供虛擬觀摩及操作環境,能夠形象化呈現基本結構和工作原理,以此降低認知負荷、激發學習動機、了解操作技巧,并能減少對真實實驗/實訓器械的損耗。然而,元件/工具級、儀器/技能級資源在教學應用中至多涉及記憶和理解層面的學習目標,無法支持深層認知目標的達成。

實驗室/車間級及更高級別的虛擬仿真實訓系統在實際教學中的應用尚不多見。以實驗室/車間級的虛擬仿真實訓為例,僅有部分院校開展了結合數字孿生技術的‘ ?C+R′′ (遠程操控、真場執行)探索[;對于工種/工廠級以及專業群/產業鏈級虛擬仿真資源,國內職業院校的開發與應用程度仍十分有限。相對而言,國外的商務與管理類專業在工種/工廠級虛擬仿真實訓方面取得了一定進展。以企業或酒店運營管理模擬系統為例,通過創設高度仿真的公司或酒店運營環境,為學生提供了涵蓋研發、市場營銷、財務以及生產策略等多領域的崗位角色[13。借助自動反饋機制與學習報告,助力學生深入理解不同決策舉措對企業市場份額以及盈利能力產生的長期影響[14]。財務分析類模擬系統也具備一定的代表性,以營銷管理崗位模擬環境為例,該虛擬實訓要求學生針對公司產品制定產品組合、定價、分銷廣告以及促銷等決策,并對計算機模擬的競爭對手作出相應反應。通過模擬長達十年的時間跨度,學生得以充分體驗商業決策的短期與長期效應[5]。

虛擬仿真資源仍屬于孤立的單點資源,尚未形成結構化的實訓資源庫或未能有效整合至實訓平臺。許多虛擬仿真系統僅僅是連續點擊在線模擬操作流程,缺乏任務的臨場感和操作的互動性。同時,虛擬仿真資源的開發往往側重于技術層面的實現,而忽視了教學設計的系統性和科學性。在教學目標的設定、學習過程的引導、評價機制的設計等方面仍顯不足,缺乏對學生實際學習需求和學習規律的深人分析,無法有效地促進學生的自主學習和專業技能提升。盡管部分虛擬仿真資源在疫情期間的線上教學中發揮了重要作用,但這些資源通常未能與常規的專業課程和實訓教學體系進行深度整合。多數學校和教師將虛擬仿真作為一種輔助工具,只是在課程的補充環節中使用,缺乏將其貫穿整個教學過程的設計。導致學生在進行虛擬仿真訓練時,往往缺少與課堂學習內容的直接對接,難以形成完整的知識體系和技能鏈條。而綜合性虛擬仿真實訓系統的開發與應用,缺乏行業/企業雇主、技術開發公司、職業學校管理者與教師等多元主體的深度協同參與,實現工種/工廠級、專業群/產業鏈級的虛擬仿真實訓尚需更多的研究與探索。

(二)基于數據的實訓學習過程評價機制缺失,學生自我調節學習無法形成閉環

虛擬仿真實訓教學效果需要通過學生的專業知識掌握、技能學習與應用、虛擬實訓體驗來評估,既要考查學生的學習結果,更要關注學生的學習過程。然而,在實際應用中,虛擬仿真實訓資源的效果評價面臨著多種挑戰,主要體現在對學習結果的評估局限性、過程性數據采集困難以及社會情感技能的評估缺乏等方面。

從學習結果的評價角度看,已有多項實證研究結果表明,虛擬仿真實訓的教學應用對于促進專業知識理解[發展某些專項技能提升專業信心與認同感[20]優化學習體驗等方面,有較為顯著的正向作用。然而,當前虛擬仿真對學習效果的提升仍存在局限,尤其在知識的遷移和應用層面。例如,Meier等學者在對德國某汽車機電技術專業學徒進行故障診斷實訓的研究中發現,雖然學生在虛擬仿真環境中提高了汽車故障診斷相關知識的理解,但這些知識的遷移和應用在真實情境中的表現并不理想[。因此,虛擬仿真雖然能夠低成本地實現重復訓練、強化學生的理論知識,但在面對實際問題時,學生可能仍缺乏將所學知識轉化為實踐能力的有效機制。此外,針對一些需要肌肉記憶和反復練習的技能(如心肺復蘇等急救技能),虛擬仿真雖然能夠模擬特定場景并強化學生的動作熟練度,但依然難以替代真實環境中的實際操作2,如何有效實現從虛擬練習到現實場景的技能提升,是職業教育虛擬仿真實訓始終面臨的挑戰

從學習過程的評價角度看,有關數據驅動的虛擬仿真實訓評價的研究與實踐仍十分有限。雖然虛擬仿真實訓在很大程度上緩解了職業教育實訓中的“三高三難”困境,但對學生的學習評價往往脫離了虛擬仿真環境,而是采用較為傳統的測驗來評估學生的專業知識與技能掌握情況[15]。同時,相應的學習評價活動多在虛擬仿真實訓完成之后才進行,而非在具體的學習過程之中開展評價。關于虛擬情境的數據、學生前期與虛擬系統的互動記錄、學生之于學習任務的其他信息等伴隨性數據(Para-data)和元數據(Meta-data)是開展虛擬環境中學習過程評價的重要數據基礎[2]。然而,多數虛擬仿真實訓系統尚未實現對此類數據的收集、測評、分析與反饋,這些數據的缺失為開展虛擬仿真實訓的過程評價帶來很大限制。

為了突破虛擬仿真實訓系統數據缺失的難題,已有研究嘗試通過視頻分析、對話分析、重復訪談、觀察、反思報告等方式補充收集缺失的實訓過程性數據[13]。以海事專業的虛擬實訓評估為例[,學生在模擬訓練環境中進行導航設備設置、導航操作、應用海上避碰規則、海圖作業和記錄航海日志,研究者將上述完整的操作過程進行錄制,以視頻數據作為學習評價的基礎,對模擬訓練過程中師生的對話進行分析,要求學生對如何完成實訓任務的過程進行細致回顧和反思,并收集課程大綱、任務描述和其他書面材料作為評價的補充。盡管多來源的過程性數據為全面細致地評估實訓學習提供了重要的實證基礎,但較高的人力與時間成本投人使得相應的實訓方案難以在大規模教學中普及和應用。因此,如何有效地收集、分析和反饋虛擬仿真學習過程中的數據,是當前基于虛擬仿真的實訓教學亟待解決的問題。

除了認知和操作層面的評價,社會情感技能的評估也是虛擬仿真實訓中面臨的挑戰之一。盡管在許多虛擬仿真實訓系統中,學生的專業技能和認知水平得到了有效評估,但對于團隊協作、溝通技能和決策能力等軟技能的關注明顯不足。Hofmann等學者對72篇虛擬仿真實訓相關研究的綜述表明,一方面缺乏在虛擬實訓中開展相關測評的工具,另一方面,已有工具的有效性尚未得到充分檢驗[22]。在高風險、高壓的工作環境中(如醫療、航空、應急救援等),這些軟技能不僅影響團隊協作的效率,更直接關系到任務完成的質量和職業安全。例如,在醫學教育領域,虛擬仿真能夠創設模擬手術、急診應對等情境,幫助學生熟悉操作流程和應急反應。然而,許多仿真系統忽視了在這些高壓情境中,學生可能遭遇的情緒波動、緊張感、壓力管理和團隊協作等挑戰。缺乏對這些情感和心理反應的實時評估,可能導致學生在實際工作中無法妥善應對真實場景下的壓力和復雜人際互動[23]。

(三)虛擬仿真實訓系統的運維水平低,共享范圍小

職業教育中虛擬仿真實訓系統普遍存在運維水平低、共享范圍小的問題,其原因包括虛擬仿真實訓系統缺乏統一技術標準、更新和維護不及時、計算資源有限,以及共享機制不完善、系統安全和隱私保護措施不足等。職業教育涉及的專業種類繁多,各專業對應的產業領域廣泛,致使各職業院校的數字化實訓系統種類、規格和型號各異,為統一管理和共享帶來了難度。不同專業,甚至同一專業內部的虛擬仿真實訓系統,在數據格式、通信協議、軟件技術等方面存在兼容性不高的問題2。不同廠商提供的系統往往互不兼容,導致不同場景中的數據無法有效互通。由于系統缺乏統一的技術標準,系統之間整合變得十分困難。

虛擬仿真實訓系統的更新和維護不及時的問題也制約了其持續應用。隨著XR(VR/AR/MR)技術和人工智能的迅速發展,以及產業的不斷更新迭代,系統需要定期進行硬件、軟件和內容的更新。然而,由于資金和技術支持有限,許多職業院校早期建設的虛擬仿真系統未能跟上行業的變化和技術的進步,這些系統逐漸過時,無法滿足最新的實訓教學和培訓需求。同時,職業院校內部服務器的計算資源有限,5G技術的應用尚不普遍,部署在局域網而非云端的虛擬仿真實訓系統難以滿足高并發訪問需求,進一步增加了跨院校、跨平臺共享的難度。

虛擬仿真實訓系統的共享機制仍未完善也是重要的問題之一。一方面,為實現“一校建設、多校共享”的目標,職業院校被鼓勵將本校開發的成熟實訓系統上傳至云端,或對接公共服務平臺,供更多院校和專業使用,從而提高系統的利用率并促進系統共建共享的良性循環。然而,另一方面,院校虛擬仿真實訓系統的知識產權需要得到有效保護,在實現大范圍系統共享的同時,避免知識產權的侵害[23]。雖然一些職業院校已開始探索系統共享的途徑,但由于缺乏高效的共享平臺和明確的共享規則,系統共享機制依然不完善,信息流通不暢,實際系統共享效果和利用率尚未達到預期。此外,虛擬仿真系統涉及大量學生的人口學信息、操作記錄、其他學習過程數據,這些未脫敏的隱私信息在共享過程中可能面臨安全和倫理風險。如何確保虛擬仿真實訓系統安全和隱私保護,以此實現廣泛且安全的共享,也是當前虛擬仿真實訓系統管理與共享面臨的重要問題。

四、破解策略與優化建議

(一)深度整合職業教育虛擬仿真實訓系統的內部要素

職業教育虛擬仿真實訓系統的高效運作首先依賴于系統內部要素的深度整合。從虛擬仿真實訓內部的管理系統出發,系統化的規劃與布局、校企密切溝通合作是確保虛擬仿真實訓資源可持續性的關鍵。對于已經完成建設的虛擬仿真資源,學校需要定期更新和維護,將其整合進現有課程體系與人才培養方案中。這一過程不僅包括技術更新和內容優化,還應考慮將資源與課程目標、行業與專業需求的變化保持一致。通過及時的整合與更新,確保虛擬仿真資源始終能夠適應新的教學需求和行業發展趨勢,從而提升資源的長期應用價值。對于在計劃中尚待開發和建設的虛擬仿真資源,應向著工種/工廠級、專業群/產業鏈級的自標努力,同時借助人工智能技術,建立自適應的虛擬仿真實訓支撐體系。這種系統化的建設不只在于滿足單一課程的教學需求,而且有助于滿足跨課程、乃至跨專業學生的綜合實訓需求,滿足教師修改、調整與更新資源的需求,以及不同技能水平學生的自主練習需求。同時,為保障系統的穩定性和合規性,必須強化數據安全與隱私保護,采用加密存儲、訪問控制、身份認證等技術手段,確保學校、企業、師生等多方利益相關者數據的完整性和安全性。

從虛擬仿真實訓教學系統的內部出發,首先需要明確實訓教學的目標。實訓目標的設定需要從課程總目標出發,基于前期的職業崗位分析,明確學生的核心職業能力,遵循“職業能力—課程目標—實訓目標”的逐級分解邏輯。同時,應綜合實訓的風險等級、設備成本、重現難度和操作復雜度等維度,準確識別出哪些課程內容可以通過虛擬仿真實訓高效達成學習目標。例如,虛擬仿真可以用于模擬真實工作環境,幫助學生熟悉操作流程、管理調度、生產環節的細節,或者用于模擬學生難以親身體驗的高風險場景,如高空作業、應急情況處理等。然而,虛擬仿真實訓并不適用于所有類型的技能訓練,特別是那些依賴肌肉記憶、需要反復練習和具身體驗的操作技藝(如某些手工藝、精密操作等)。虛擬仿真雖然可以輔助學習,但無法完全代替實際操作,應根據課程內容和教學目標進行選擇性應用,或者開發“MR混合現實一實體設備\"作為補償方案,發揮虛擬仿真技術在提高技能和知識掌握方面的最大效用[19,25]。進而以實訓目標和內容為起點,借助AIGC技術的優勢,支持學生自定步調地開展實踐訓練。在這一過程中,教師的角色至關重要,教師不只是實訓活動的組織者和協調者,更是幫助學生實現從虛擬環境到真實工作場景過渡的引導者。教師應特別關注學生從虛擬實訓到現實工作之間的銜接,基于“虛擬操作日志 $$ 現實問題庫\"的映射關系,為學生搭建實訓過程的“腳手架”,引導學生將在虛擬環境中學到的技能遷移到真實工作場景中,彌合從“虛擬\"技能到“現實\"技能之間的差距,以及從理論理解到實踐應用之間的差距,幫助學生逐步適應工作環境,增強其在真實場景中的操作熟練度和應變能力,提高其在實際工作中應對復雜情況和解決問題的能力。

(二)構建職業教育虛擬仿真實訓的過程性評價機制

當前,職業教育中的虛擬仿真實訓普遍缺乏基于數據的學習過程評價機制,導致學生在虛擬環境中的技能訓練難以得到及時且有效的反饋,學生的技能學習無法形成完整的自我調節學習閉環,從而影響技能的提升和學習效果。因此,職業院校在基于虛擬仿真軟件進行實訓和考核時,不能僅停留在激發學生好奇心和學習動機的層面上,而應深入分析學生在虛擬環境中的操作過程及技能獲取。通過過程數據記錄學生在虛擬環境中的操作習慣、學習進度和常見錯誤,建立實時的學習過程監測系統。這種基于數據的過程性評價,使得學生不僅能夠獲得實訓后的評估結果,還可以在學習過程中得到及時的反饋。同時,過程性學習數據為教師提供了教學決策的數據基礎,使其能夠根據學生的學習進展實時調整教學內容和方法,建立“學習目標—學習過程—學習反饋—學習干預\"的完整閉環[2

隨著大數據技術、人工智能以及多模態學習分析技術的發展,虛擬仿真實訓的過程數據來源日益豐富。除了傳統的日志數據和測評數據外,音視頻、生理信號、面部表情、情感狀態、位置數據等多模態數據的加入,以及人工智能技術的運用,為深入細致地研究實訓學習過程提供了更豐富的數據基礎和創新的方法2。近來,已有前沿研究逐步探索將多模態情感識別融人虛擬仿真系統,探索情感數據獲取工具與常用數據集[28]。例如,在虛擬環境中,可以利用虛擬現實頭戴顯示器(HMD)智能穿戴設備(如EEG電極帽、心率帶、肌電傳感器)等進行面部表情識別、生理信號采集與情感特征提取[10,29],捕捉學生在虛擬環境中的情感狀態,從而提供更加個性化的學習反饋2]。盡管目前多模態學習分析技術的應用仍處于小范圍的研究試點階段,但該技術與虛擬仿真環境的融合已展示出很大的應用潛力。未來,隨著多模態技術的不斷成熟和教育需求的多樣化,虛擬仿真系統將能夠更廣泛地采集和分析多模態數據,進一步提升學習反饋的精準性與個性化,優化學習體驗,幫助學生更高效地掌握實踐技能,提升學生在復雜職業環境中的競爭力。

(三)加強職業教育虛擬仿真實訓的外部條件支持

在技術層面,構建統一的虛擬仿真實訓標準是破解資源孤立和兼容性問題的關鍵。為了促進虛擬仿真資源跨平臺應用,必須推動建設行業內統一的虛擬仿真標準。標準應涵蓋多個方面,包括數據格式、系統接口、通信協議等,從而提升虛擬仿真系統的兼容性和穩定性,并降低職業院校對相關系統的維護成本。同時,標準化的虛擬仿真實訓系統能夠有效促進實訓系統及其他教學系統的互聯互通,打破專業實訓數據的“信息孤島\"現象,進而促進多系統、多終端的靈活訪問。這使得學生的理論學習數據與綜合實踐數據,不受系統和空間的限制,能夠在各個教學環節中順暢流動與共享。實訓數據的流通加之人工智能技術的有效應用,不僅為教師和管理者提供了基于數據的決策依據,還有助于他們動態監測學生的學習進度、精準診斷學習難點,為學生提供更具個性化的學習反饋與支持。另外,相關企業要加大面向互聯網而非局域網的虛擬仿真實訓系統的研發,給職業院校提供共享算力,支持高并發訪問需求,促進系統的跨院校、跨平臺共享。

在政策層面,在國家的政策引導下,應通過省市級、校級激勵政策進一步推動虛擬仿真實訓系統跨校、跨平臺的共享,優化資源配置,避免各院校在獨立建設虛擬仿真實訓系統時重復投入,推動系統利用的最大化[30?;陟`活的系統共建共享機制,不同院校可以根據各自的特色和優勢,選擇性開發和共享實訓系統,并在此基礎上進行本地化的調整和迭代。同時,跨校、跨平臺的虛擬仿真實訓系統共享,不僅是單純的資源整合,而且能夠帶動教育理念和實踐經驗的相互借鑒與互促互進,推動在社會層面形成開放共享的文化氛圍。這種共享機制能夠促進各院校之間的教學協作與管理創新,尤其在面臨快速變化的行業需求、教學要求和技術挑戰時,系統共享有助于提升整個職教系統響應變化的速度和能力。

五、結束語

虛擬仿真實訓是應對職業教育實踐學習中“三高三難\"問題的關鍵。然而,當前虛擬仿真實訓仍面臨困境,包括工種/工廠級資源有限,且在教學系統中的整體應用不足;實訓的過程評價缺失,難以精準評估學生在虛擬仿真實訓過程中的表現和進步;技術條件等外部支撐力量有待加強,標準化建設滯后,影響了虛擬仿真實訓系統的共享和互操作性,制約了其大規模推廣和應用等問題。

XR(VR/AR/MR)數字孿生、人工智能等前沿技術的不斷進步,為虛擬仿真實訓的內部要素整合和外部支撐條件的加強提供了更多可能。為應對上述挑戰,應推動實訓目標、內容、方法、環境等實訓教學要素的深度整合。融入多模態學習分析的理念與方法,借助人工智能技術全面分析學生的實訓過程和實訓效果。統一虛擬仿真建設標準,規范虛擬仿真實訓系統開發;優化系統共享機制,促進實訓系統在校內外更大范圍的開放與共享。為實現這一目標,需充分調動來自政府、學校、行業和企業的多方力量,培養優秀師資、積極探索虛擬仿真實訓在教學中的應用和創新;調動行業和企業的積極性,推動校企合作開發和優化更契合產業發展的實訓系統,提供來自真實工作場景的需求與反饋,旨在以實訓體系的創新為支點,撬動職業教育課程與專業的升級改造,提升職業教育的整體質量和競爭力。

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The Challenges and Countermeasures for Advancing Virtual Simulation Training in Vocational Education

HANXibin,SHI Wanruo (School of Education,Tsinghua University,Beijing 100084)

[Abstract] Virtual simulation training serves as a crucial approach to address the \"three highs and three difficulties\" issues in vocational education training. Based on a clear understanding of the conceptual scope of virtual simulation training,this paper constructs an systematic analytical framework that integrates both internal elements of training instruction and external support conditions.Based on this framework and relevant research results at home and abroad,this paper reveals the primary challenges currently faced by virtual simulation training and their underlying causes.First,resources are primarily concentrated at the component/tool level and instrument/skill level,failing to effectively integrate with internal elementsof the teaching system,making it dificult to fully support teachingand learning in the training process.Second, there is a lack of a data-driven learning process evaluation mechanism, making it impossible for students to achieve a closed-loop self-regulated learning process. Third,the system maintenance level is relatively low, and resource sharing is limited.In view of these challenges,this paper proposes strategies such as deepening the integration of internal elements within the virtual simulation training system, constructing a process-oriented evaluation mechanism,and strenthening external support conditions,so as to improve the high-quality development of virtual simulation training in vocational education.

[KeyWords] Virtual Simulation Training; Vocational Education; Challenges; Countermeasures

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