基于虛擬仿真技術(shù)與實(shí)訓(xùn)教具交互式應(yīng)用的實(shí)訓(xùn)基地建設(shè)研究

陳爽　朱先月

【摘要】目前，我國高職院校教學(xué)面臨的最大“痛點(diǎn)”是學(xué)生職業(yè)素養(yǎng)的培養(yǎng)。職業(yè)素養(yǎng)包括了解企業(yè)文化，掌握生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)等，因此如何實(shí)現(xiàn)學(xué)生在校學(xué)習(xí)與行業(yè)崗位需求“零接軌”則顯得尤為重要。本文以長春汽車工業(yè)高等專科學(xué)校校企合作開發(fā)實(shí)訓(xùn)基地為例，探索基于信息技術(shù)條件下“理論知識(shí)→虛擬仿真→應(yīng)用實(shí)踐”結(jié)合的教學(xué)模式。通過企業(yè)專家、骨干教師、軟件研發(fā)團(tuán)隊(duì)三方合作，優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)、資源共享，打造基于虛擬仿真技術(shù)的企業(yè)現(xiàn)場(chǎng)管理實(shí)訓(xùn)基地，傳承工匠精神，發(fā)揮引領(lǐng)示范作用。

【關(guān)鍵詞】校企合作 ； 虛擬仿真 ； 企業(yè)現(xiàn)場(chǎng)管理 ； 職業(yè)素養(yǎng)

【課題項(xiàng)目】論文來源于2016年度職業(yè)教育與成人教育教學(xué)改革研究課題，2016ZCY269。

【中圖分類號(hào)】G648.2 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】B 【文章編號(hào)】2095-3089（2017）08-0138-02

一、引言

目前我國高職院校教學(xué)面臨的最大“痛點(diǎn)”就是對(duì)學(xué)生職業(yè)素養(yǎng)的培養(yǎng)。職業(yè)素養(yǎng)包括了解企業(yè)文化，掌握生產(chǎn)基本常識(shí)、生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)、行為規(guī)范，生產(chǎn)工序等，這些都是目前高職院校教育所缺失的、同樣也是急需的。高職院校往往試圖通過企業(yè)實(shí)習(xí)來彌補(bǔ)這一缺失，然而企業(yè)通常很難接納大批量學(xué)生進(jìn)廠實(shí)習(xí)，從而帶來了學(xué)生進(jìn)廠難、實(shí)習(xí)難的困擾，導(dǎo)致高職院校 “職業(yè)性”、“技術(shù)性”屬性難以體現(xiàn)。

因此，高職院校迫切需要在校期間對(duì)學(xué)生進(jìn)行全方位的企業(yè)現(xiàn)場(chǎng)管理教育，使學(xué)員在了解企業(yè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)的過程中，逐步加強(qiáng)對(duì)人員、質(zhì)量、成本、設(shè)備管理等的重視程度，為日后實(shí)習(xí)和工作過程中的實(shí)際與理論相結(jié)合提供保障。

由于企業(yè)現(xiàn)場(chǎng)管理實(shí)訓(xùn)基地力求貼近企業(yè)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際，高度體現(xiàn)企業(yè)真實(shí)工作環(huán)境，單靠教師的努力難免勢(shì)單力薄，因此作者提出采取校企結(jié)合形式，建立產(chǎn)學(xué)研合作機(jī)制，共同進(jìn)行實(shí)訓(xùn)基地建設(shè)。下面將針對(duì)工作團(tuán)隊(duì)組建、項(xiàng)目建設(shè)內(nèi)容、預(yù)期收益三方面進(jìn)行研究。

二、校企合作打造高技能研發(fā)團(tuán)隊(duì)

（一）企業(yè)專家提供現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)支持

工作室聘請(qǐng)一汽國際物流、一汽富維高級(jí)技術(shù)專家、長白山技能名師，共同進(jìn)行項(xiàng)目研發(fā)。企業(yè)專家皆具有多年企業(yè)現(xiàn)場(chǎng)管理工作經(jīng)驗(yàn)，掌握豐富的企業(yè)現(xiàn)場(chǎng)管理要點(diǎn)，能夠?yàn)轫?xiàng)目的推進(jìn)提供專業(yè)技術(shù)支持。在企業(yè)專家的帶領(lǐng)下，項(xiàng)目組深入長春、北京、成都、廣州、佛山等多地進(jìn)行企業(yè)調(diào)研，搜集真實(shí)數(shù)據(jù)、案例，避免閉門造車的局面，旨在還原更為真實(shí)的工作場(chǎng)景。

（二）骨干教師深度挖掘教學(xué)需求

工作室選拔相關(guān)專業(yè)骨干教師形成教學(xué)團(tuán)隊(duì)。團(tuán)隊(duì)教師皆為吉林省雙師型教師，具有多年企業(yè)實(shí)習(xí)、工作經(jīng)歷，教學(xué)經(jīng)驗(yàn)豐富，科研能力較強(qiáng)。教學(xué)團(tuán)隊(duì)深度挖掘教學(xué)需求，明確教學(xué)難點(diǎn)、重點(diǎn)，將企業(yè)工作情境合理轉(zhuǎn)化為學(xué)習(xí)情境，結(jié)合學(xué)習(xí)目標(biāo)設(shè)置學(xué)習(xí)任務(wù)，開發(fā)教學(xué)課件，布置課后作業(yè)，合理進(jìn)行學(xué)習(xí)效果考評(píng)，以軟件為載體實(shí)現(xiàn)教學(xué)資源與教學(xué)方法的傳承和沉淀。

（三）研發(fā)人員實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)開發(fā)設(shè)計(jì)

工作室吸納專業(yè)軟件研發(fā)人員負(fù)責(zé)系統(tǒng)開發(fā)。研發(fā)人員結(jié)合企業(yè)專家調(diào)研結(jié)果及教師教學(xué)設(shè)計(jì)，搭建仿真系統(tǒng)，虛擬生產(chǎn)企業(yè)現(xiàn)實(shí)環(huán)境，開發(fā)沖壓車間、焊裝車間、涂裝車間、總裝車間、物流科等軟件模擬模塊，結(jié)合虛擬頭盔、虛擬步行設(shè)備、數(shù)據(jù)手套等虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備實(shí)現(xiàn)全景漫游、步行漫游、肢體動(dòng)作交互、汽車生產(chǎn)流程學(xué)習(xí)。

三、模擬汽車生產(chǎn)流程，豐富實(shí)訓(xùn)基地建設(shè)內(nèi)容

（一）開發(fā)企業(yè)現(xiàn)場(chǎng)管理虛擬仿真（VR）實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)

企業(yè)現(xiàn)場(chǎng)管理實(shí)訓(xùn)基地VR系統(tǒng)采用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，以汽車制造四大工藝為原型，模擬建設(shè)生產(chǎn)制造企業(yè)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境，并融入生產(chǎn)管理、生產(chǎn)物流、生產(chǎn)工藝等要素，營造虛擬職場(chǎng)環(huán)境，還原現(xiàn)實(shí)工作過程，增強(qiáng)教學(xué)過程的實(shí)踐性和應(yīng)用性的同時(shí)，運(yùn)用大數(shù)據(jù)處理技術(shù)開展學(xué)習(xí)情況分析和教學(xué)效果評(píng)價(jià)。

學(xué)生通過角色扮演、團(tuán)隊(duì)協(xié)同等形式，“親臨”生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)，體驗(yàn)生產(chǎn)與管理過程，學(xué)習(xí)企業(yè)管理制度、掌握企業(yè)生產(chǎn)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、業(yè)務(wù)規(guī)范，進(jìn)而提升學(xué)生實(shí)操能力、一線管理能力和綜合職業(yè)素養(yǎng)。

1.研發(fā)業(yè)務(wù)支撐層

在該層仿真實(shí)現(xiàn)企業(yè)進(jìn)行物質(zhì)生產(chǎn)所必需的一切要素及其環(huán)境條件，以及生產(chǎn)崗位間、部門機(jī)構(gòu)間、工藝工序間、人與作業(yè)對(duì)象間的生產(chǎn)關(guān)系，通過典型要素與生產(chǎn)關(guān)系來組建企業(yè)空間，為上層提供企業(yè)現(xiàn)場(chǎng)服務(wù)。

2.研發(fā)業(yè)務(wù)應(yīng)用層

在該層將實(shí)訓(xùn)技能點(diǎn)融合到企業(yè)空間中，進(jìn)而形成主題實(shí)訓(xùn)環(huán)境與配套教學(xué)資源，并利用VR技術(shù)實(shí)現(xiàn)用戶與企業(yè)空間、與實(shí)訓(xùn)技能點(diǎn)之間的互動(dòng)操作，通過采集用戶行為軌跡評(píng)判其操作規(guī)范性。

3.研發(fā)業(yè)務(wù)輔助層

在該層提供統(tǒng)一的教學(xué)與評(píng)價(jià)手段，將有助于實(shí)訓(xùn)教學(xué)活動(dòng)更有效地開展，有助于構(gòu)建完整的實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)教學(xué)體系。

（二）開發(fā)企業(yè)現(xiàn)場(chǎng)管理實(shí)訓(xùn)教具

模擬汽車生產(chǎn)四大工藝，包括沖壓生產(chǎn)線、焊裝生產(chǎn)線、涂裝生產(chǎn)線、總裝生產(chǎn)線，以及為汽車生產(chǎn)提供保障的物流管理系統(tǒng)，建設(shè)一條汽車生產(chǎn)企業(yè)裝配線，充分展現(xiàn)汽車精益生產(chǎn)工作環(huán)境，使學(xué)生在教學(xué)課堂中身臨其境、親身體驗(yàn)汽車生產(chǎn)過程及現(xiàn)場(chǎng)管理內(nèi)容。以安全模塊為例，基于VR-AUTO的生產(chǎn)環(huán)境，融合植入生產(chǎn)安全隱患源、隱患點(diǎn)等主題實(shí)訓(xùn)技能點(diǎn)，開發(fā)隱患識(shí)別、安全操作、持續(xù)改善等工作現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境，個(gè)人或團(tuán)隊(duì)可協(xié)同在工作現(xiàn)場(chǎng)開展隱患排查、安全生產(chǎn)等實(shí)訓(xùn)活動(dòng)。

（三）建設(shè)虛擬仿真技術(shù)與實(shí)訓(xùn)教具交互式應(yīng)用的實(shí)訓(xùn)基地

將虛擬仿真技術(shù)與實(shí)訓(xùn)教具相結(jié)合，通過虛擬仿真技術(shù)實(shí)現(xiàn)企業(yè)現(xiàn)場(chǎng)情境模擬，利用實(shí)訓(xùn)教具的穿戴、觸摸達(dá)到真實(shí)體感的反饋，二者交互式進(jìn)行，使學(xué)生確實(shí)體驗(yàn)到企業(yè)的生產(chǎn)過程。同時(shí)通過角色扮演、任務(wù)驅(qū)動(dòng)、體驗(yàn)式學(xué)習(xí)等模式，將現(xiàn)代汽車制造業(yè)生產(chǎn)運(yùn)行相關(guān)要素、班組管理要素及物流配送方法等融入模擬實(shí)訓(xùn)中，面向職業(yè)院校相關(guān)專業(yè)學(xué)生開展與精益生產(chǎn)相關(guān)的生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)改善與管理、5S管理、安全生產(chǎn)、質(zhì)量控制、標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)、目視管理、班組管理、生產(chǎn)物流等項(xiàng)目教學(xué)與培訓(xùn)，以提高學(xué)生的綜合職業(yè)素養(yǎng)和生產(chǎn)一線管理能力，同時(shí)也可面向企業(yè)員工開展崗前培訓(xùn)。endprint

四、預(yù)期效益

（一）推動(dòng)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在高職企業(yè)現(xiàn)場(chǎng)管理實(shí)踐教學(xué)中的應(yīng)用

目前高職院校學(xué)生面臨進(jìn)廠難、實(shí)習(xí)難的困擾。因?yàn)槠髽I(yè)很難接納大批量學(xué)生進(jìn)廠實(shí)習(xí)，這就導(dǎo)致高職院校 “職業(yè)性”、“技術(shù)性”屬性難以體現(xiàn)。通過虛擬仿真（VR）實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)的應(yīng)用及實(shí)訓(xùn)基地的建設(shè)，可以營造虛擬的職場(chǎng)工作環(huán)境，以三維場(chǎng)景的教學(xué)程序設(shè)計(jì)還原企業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)實(shí)工作情境，以職業(yè)能力培養(yǎng)為目標(biāo)，注重學(xué)生工作技能與綜合素養(yǎng)的提高，使學(xué)生身臨其境，切身感受生產(chǎn)企業(yè)的現(xiàn)場(chǎng)狀態(tài)，在一定程度上能夠解決高職院校學(xué)生實(shí)踐技能訓(xùn)練薄弱的現(xiàn)實(shí)困境，實(shí)現(xiàn)學(xué)生在校學(xué)習(xí)與行業(yè)崗位需求的“零接軌”。

另外高職院校學(xué)生的企業(yè)實(shí)習(xí)時(shí)間往往受企業(yè)方面的控制較大，很難根據(jù)學(xué)校教學(xué)任務(wù)進(jìn)行靈活安排，若能將虛擬技術(shù)與實(shí)訓(xùn)教具相結(jié)合，打造交互式企業(yè)現(xiàn)場(chǎng)管理實(shí)訓(xùn)基地，能夠很好解決這一問題，突顯職業(yè)教育的職業(yè)性、技術(shù)性、先進(jìn)性和前瞻性。

（二）虛實(shí)結(jié)合，為構(gòu)建面向工作崗位情境的數(shù)字化教學(xué)資源打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)

創(chuàng)新實(shí)踐教學(xué)模式，構(gòu)建“理論、虛擬仿真、實(shí)踐”三層次遞進(jìn)教學(xué)模型。該教學(xué)模式從學(xué)生現(xiàn)有的知識(shí)水平和基本能力的實(shí)際出發(fā)，針對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)需求，設(shè)計(jì)有層次、有階梯性、符合學(xué)生認(rèn)知規(guī)律的VR系統(tǒng)，讓不同層次的學(xué)生結(jié)合自身的學(xué)習(xí)能力在VR情境中反復(fù)練習(xí)。

企業(yè)現(xiàn)場(chǎng)管理實(shí)訓(xùn)基地將虛擬仿真與教學(xué)資源緊密捆綁，實(shí)現(xiàn)教學(xué)與軟件的統(tǒng)一和對(duì)接。通過虛擬技術(shù)，打造面向企業(yè)工作崗位的“立體化”數(shù)字教學(xué)資源“雛形”，實(shí)現(xiàn)企業(yè)場(chǎng)景在實(shí)訓(xùn)基地的微縮，在一定程度上解決實(shí)踐技能訓(xùn)練受現(xiàn)實(shí)環(huán)境條件限制的困境；利用實(shí)物教具，達(dá)到學(xué)習(xí)者真實(shí)體感效應(yīng)，為構(gòu)建面向工作崗位情境的數(shù)字化教學(xué)資源體系打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

（三）產(chǎn)教深度融合，實(shí)現(xiàn)優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)、資源共享

建立企業(yè)專家、骨干教師、研發(fā)人員三方合作模式，充分依托各自優(yōu)勢(shì)，以互利共贏為基礎(chǔ)，以人才育成為出發(fā)點(diǎn)，共同進(jìn)行項(xiàng)目研發(fā)與建設(shè)，深化產(chǎn)教融合。在合作過程中，企業(yè)專家可以借助高校教師的教學(xué)資源、軟件研發(fā)人員的專業(yè)研發(fā)能力，實(shí)現(xiàn)企業(yè)經(jīng)驗(yàn)向教學(xué)領(lǐng)域的轉(zhuǎn)化，傳承工匠精神；高校教師可借助企業(yè)專家資源，深入企業(yè)調(diào)研，豐富教學(xué)案例，捕捉前沿技術(shù)，整合教學(xué)內(nèi)容，實(shí)現(xiàn)理論知識(shí)與企業(yè)實(shí)踐的無縫對(duì)接；軟件開發(fā)人員可發(fā)揮自身研發(fā)能力，將企業(yè)專家工作經(jīng)驗(yàn)、高校教師教學(xué)經(jīng)驗(yàn)充分融合，開發(fā)出一套實(shí)用、適用的教學(xué)系統(tǒng)，并結(jié)合虛擬仿真技術(shù)，打造全新實(shí)訓(xùn)模式。三方資源共享，形成產(chǎn)教研融合的生態(tài)系統(tǒng)。

（四）創(chuàng)新校企合作模式，打造雙贏局面

虛擬仿真現(xiàn)場(chǎng)管理實(shí)訓(xùn)基地的建設(shè)工作主要體現(xiàn)“大工程觀、系統(tǒng)集成、理論指導(dǎo)實(shí)際、校企平滑對(duì)接”思想。一面解決了高職高專教學(xué)（實(shí)驗(yàn)）“看不見、摸不著、進(jìn)不去、動(dòng)不了”的難題；另一方面解決了高校教學(xué)大系統(tǒng)、高成本、高消耗的實(shí)驗(yàn)難題。企業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)仿真實(shí)訓(xùn)基地的建設(shè)不僅可以滿足開設(shè)“現(xiàn)場(chǎng)管理”類課程的教學(xué)和實(shí)訓(xùn)需求，同時(shí)仿真實(shí)訓(xùn)基地可以實(shí)現(xiàn)對(duì)技術(shù)裝配、技能操作、質(zhì)量檢查、產(chǎn)品設(shè)計(jì)與研究的現(xiàn)實(shí)仿真體現(xiàn)，對(duì)于即將進(jìn)入到企業(yè)進(jìn)行認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)、跟崗實(shí)習(xí)和頂崗實(shí)習(xí)的職業(yè)院校學(xué)生同樣適用。

對(duì)于企業(yè)而言，虛擬仿真現(xiàn)場(chǎng)管理實(shí)訓(xùn)基地可以為企業(yè)的新入職員工提供崗前培訓(xùn)，為在職員工提供安全培訓(xùn)、技能培訓(xùn)。以安全教育為例，在培訓(xùn)過程中無法通過過程重現(xiàn)的模式進(jìn)行模擬教育，故虛擬仿真實(shí)訓(xùn)基地的建設(shè)為企業(yè)員工培訓(xùn)提供了一個(gè)嶄新的載體。

校企合作，共同進(jìn)行企業(yè)現(xiàn)場(chǎng)管理實(shí)訓(xùn)基地建設(shè)，將填補(bǔ)國內(nèi)職業(yè)教育領(lǐng)域以企業(yè)現(xiàn)場(chǎng)管理為主題的虛擬仿真實(shí)訓(xùn)空白，實(shí)現(xiàn)互利共贏局面。

綜上所述，通過虛擬仿真技術(shù)與企業(yè)現(xiàn)場(chǎng)管理實(shí)訓(xùn)教具交互式應(yīng)用的研究，建立虛實(shí)結(jié)合的企業(yè)現(xiàn)場(chǎng)管理實(shí)訓(xùn)基地，能夠有效解決高職院校學(xué)生進(jìn)廠難、實(shí)習(xí)難的困境，探索基于信息技術(shù)條件下的安全“理論知識(shí) → 虛擬仿真 → 應(yīng)用實(shí)踐”的教學(xué)模式。改變傳統(tǒng)教學(xué)學(xué)生只能聽、只能看的被動(dòng)格局，實(shí)現(xiàn)學(xué)生主動(dòng)參與生產(chǎn)管理全過程，針對(duì)性地解決教學(xué)“無法調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣”和“實(shí)習(xí)和實(shí)踐環(huán)節(jié)不夠”的現(xiàn)狀。另外，通過建設(shè)虛實(shí)結(jié)合實(shí)訓(xùn)基地能夠有效提升企業(yè)專家、骨干教師的課程資源開發(fā)與實(shí)踐水平，有利于服務(wù)我省高職院校學(xué)生職業(yè)素養(yǎng)教育和企業(yè)、社會(huì)員工的相關(guān)培訓(xùn)及服務(wù)項(xiàng)目，推廣相關(guān)經(jīng)驗(yàn)，發(fā)揮其示范引領(lǐng)作用。

參考文獻(xiàn)

[1]吳萬敏、張輝、蔡建平； 產(chǎn)學(xué)合作培養(yǎng)高等職業(yè)技術(shù)人才的實(shí)踐與探索[A]； 全國高職高專教育產(chǎn)學(xué)研結(jié)合經(jīng)驗(yàn)交流會(huì) [C]； 2002年endprint