鐵道交通運(yùn)輸虛擬仿真實(shí)訓(xùn)中心建設(shè)的探索
——以山東職業(yè)學(xué)院為例

王景馨

近年來中國鐵路實(shí)現(xiàn)了跨越式發(fā)展，國家《中長期鐵路網(wǎng)規(guī)劃》提出了建設(shè)“八縱八橫”高速鐵路網(wǎng)，山東省“六縱四橫”鐵路網(wǎng)也在密集建設(shè)期，新路網(wǎng)的建設(shè)和開通需要大批鐵路運(yùn)輸專業(yè)人才。山東職業(yè)學(xué)院本著服務(wù)鐵路行業(yè)、服務(wù)區(qū)域經(jīng)濟(jì)的原則，以鐵路運(yùn)輸管理領(lǐng)域的核心職業(yè)崗位需求為導(dǎo)向，推行“以崗導(dǎo)學(xué)，實(shí)境育人”的人才培養(yǎng)模式。由于鐵路運(yùn)輸企業(yè)生產(chǎn)的特殊性，鐵路現(xiàn)場對安全有很高的要求，鐵路局目前難以接收大量的學(xué)生到站段生產(chǎn)一線實(shí)習(xí)。鐵道交通運(yùn)營管理專業(yè)的許多實(shí)踐教學(xué)項(xiàng)目只能以規(guī)章學(xué)習(xí)、案例分析、方案設(shè)計(jì)等形式進(jìn)行。面對只能“紙上跑火車”的困境，山東職業(yè)學(xué)院采用虛擬仿真實(shí)踐教學(xué)這一新型的教學(xué)模式，以“一創(chuàng)新三原則三層次”的理念，積極建設(shè)高水平的鐵道交通運(yùn)輸虛擬仿真實(shí)訓(xùn)中心，集校內(nèi)教學(xué)演練、職業(yè)技能培訓(xùn)、職業(yè)資格鑒定、教學(xué)科研等多功能于一身。實(shí)訓(xùn)中心的建設(shè)以虛擬仿真的形式營造了校內(nèi)企業(yè)生產(chǎn)實(shí)境化的教學(xué)環(huán)境，實(shí)施教學(xué)做一體的教學(xué)模式，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力與實(shí)踐動(dòng)手能力，提升實(shí)踐教學(xué)效果。

1 以鐵道交通運(yùn)輸虛擬仿真實(shí)訓(xùn)中心建設(shè)為契機(jī)，創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式

鐵道交通運(yùn)輸虛擬仿真實(shí)訓(xùn)中心是教育信息化結(jié)合鐵路行業(yè)學(xué)科特點(diǎn)與教學(xué)內(nèi)容深度融合的產(chǎn)物。信息化技術(shù)的應(yīng)用有效推動(dòng)教育教學(xué)方法的改革，強(qiáng)化實(shí)踐教學(xué)建設(shè)，促進(jìn)教科研改革工作的深化發(fā)展，實(shí)現(xiàn)人才培養(yǎng)方案的優(yōu)化，創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式。

山東職業(yè)學(xué)院鐵道交通運(yùn)營管理專業(yè)人才培養(yǎng)始終以學(xué)生為中心，把提高復(fù)合型技術(shù)技能人才培養(yǎng)質(zhì)量作為根本目標(biāo)。圍繞這一目標(biāo)，結(jié)合鐵道交通運(yùn)輸虛擬仿真技術(shù)在教學(xué)中的應(yīng)用，以鐵路運(yùn)輸管理領(lǐng)域的核心職業(yè)崗位任職要求為導(dǎo)向，推行“以崗導(dǎo)學(xué)，實(shí)境育人”的人才培養(yǎng)模式，探索虛擬仿真實(shí)訓(xùn)與頂崗實(shí)習(xí)相結(jié)合的實(shí)踐教學(xué)模式，培養(yǎng)鐵道交通領(lǐng)域優(yōu)秀人才。實(shí)訓(xùn)中心的建設(shè)促使人才培養(yǎng)方案在師資隊(duì)伍、教學(xué)實(shí)施、教學(xué)資源、教學(xué)方法等方面進(jìn)行系統(tǒng)性變革。以虛擬仿真實(shí)訓(xùn)中心搭建的平臺加強(qiáng)實(shí)訓(xùn)教學(xué)環(huán)節(jié)，突出了教學(xué)過程的實(shí)踐性、開放性和職業(yè)性，帶動(dòng)鐵道交通運(yùn)營管理專業(yè)調(diào)整與建設(shè)，引導(dǎo)課程設(shè)置、教學(xué)內(nèi)容的改革。在師資隊(duì)伍方面，更注重教師的操作實(shí)踐能力，并要求與時(shí)俱進(jìn)，不斷更新新技術(shù)、新技能。采用“崗位任務(wù)對接式”實(shí)踐教學(xué)模式，即在實(shí)踐教學(xué)中以工作崗位的實(shí)際工作流程為主線，學(xué)校教師和企業(yè)技術(shù)人員共同授課，同時(shí)健全學(xué)校和企業(yè)人員雙向流動(dòng)機(jī)制，打造一流“校企混編、德技雙馨”教師團(tuán)隊(duì)。在教學(xué)實(shí)施方面，強(qiáng)化學(xué)生職業(yè)技能、職業(yè)素養(yǎng)的培養(yǎng)，利用虛擬仿真資源等信息化技術(shù)支持“線上線下”混合式學(xué)習(xí)、虛擬仿真實(shí)境操作性學(xué)習(xí)等學(xué)習(xí)方式。在教學(xué)方法方面，依據(jù)職業(yè)崗位典型工作任務(wù)，設(shè)計(jì)實(shí)訓(xùn)、社會(huì)服務(wù)、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)等虛擬仿真教學(xué)資源，為學(xué)生提供了技能操作的虛擬情境，而學(xué)生能否主動(dòng)去探索、運(yùn)用、創(chuàng)造，還是取決于資源的設(shè)計(jì)與教師的引導(dǎo)，因此必須積極實(shí)行啟發(fā)式、討論式，自主探索式教學(xué)，改進(jìn)教學(xué)方法，推進(jìn)虛擬仿真平臺等網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)空間建設(shè)和普遍應(yīng)用。在教學(xué)評價(jià)方面，改革考試方法，進(jìn)行綜合考試改革。在虛擬仿真教學(xué)平臺上設(shè)計(jì)學(xué)生綜合技能操作能力的考核項(xiàng)目，著重提高學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識、解決實(shí)際問題的能力，擺脫傳統(tǒng)教學(xué)中的“紙筆考試”方式。

2 鐵道交通運(yùn)輸虛擬仿真實(shí)訓(xùn)中心建設(shè)的“三原則”

2.1 校企合作建設(shè)原則

校企合作是高職院校持續(xù)發(fā)展的重要舉措，虛擬仿真實(shí)訓(xùn)中心的建設(shè)可以搭建為校企合作的平臺，將學(xué)校教學(xué)、企業(yè)生產(chǎn)、社會(huì)服務(wù)和科技研發(fā)融為一體，一方面培養(yǎng)技能型人才，提升學(xué)生的操作技能，另一方面服務(wù)企業(yè)和社會(huì)，提升科技創(chuàng)新和服務(wù)能力。

2.1.1 與虛擬仿真技術(shù)研發(fā)機(jī)構(gòu)和供應(yīng)商合作

這些企業(yè)的技術(shù)人員可以提供較高的虛擬仿真資源開發(fā)相關(guān)技術(shù)支持，但是他們并不一定精通于職業(yè)教育規(guī)律以及鐵道運(yùn)輸專業(yè)知識。而虛擬仿真教學(xué)資源的設(shè)計(jì)不能只停留在實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)流程的“可視化”上，而是要符合職業(yè)教育規(guī)律，從情景性、過程性和操作性多方面進(jìn)行設(shè)計(jì)。學(xué)校教師與企業(yè)技術(shù)人員共同進(jìn)行教學(xué)項(xiàng)目的開發(fā)與設(shè)計(jì)，進(jìn)行虛擬仿真資源建設(shè)，讓虛擬仿真教學(xué)資源不僅可以成為學(xué)生提高技能的幫手，同時(shí)也是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識的有效工具。

2.1.2 與鐵路運(yùn)輸企業(yè)深度合作

與鐵路運(yùn)輸企業(yè)保持密切合作關(guān)系，以鐵路企業(yè)用人標(biāo)準(zhǔn)來豐富和完善人才培養(yǎng)方案，雙方共同進(jìn)行模擬鐵路現(xiàn)場運(yùn)輸生產(chǎn)場景的仿真軟件開發(fā)，企業(yè)參與實(shí)踐教學(xué)項(xiàng)目的設(shè)計(jì)與指導(dǎo)工作，安排有經(jīng)驗(yàn)的專業(yè)技術(shù)人員到實(shí)訓(xùn)中心擔(dān)任指導(dǎo)教師，給學(xué)生開設(shè)講座，提高實(shí)踐教學(xué)質(zhì)量；另一方面，校企共同培養(yǎng)創(chuàng)新型、應(yīng)用型人才，促進(jìn)鐵路產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。與鐵路運(yùn)輸企業(yè)的合作不僅帶來了鐵路新技術(shù)，也保證了虛擬仿真實(shí)訓(xùn)中心對學(xué)生培養(yǎng)機(jī)制的實(shí)時(shí)修正，不斷完善虛擬仿真實(shí)訓(xùn)平臺。學(xué)校在與鐵路運(yùn)輸企業(yè)共同培養(yǎng)企業(yè)后備人才的過程中，將理論知識和企業(yè)需求緊密地結(jié)合起來，并將其中部分成果融入實(shí)踐教學(xué)，保證了在校實(shí)訓(xùn)內(nèi)容的與時(shí)俱進(jìn)。

2.2 資源共用共享原則

2.2.1 虛擬仿真實(shí)訓(xùn)中心共建共用

以與中國鐵路濟(jì)南局集團(tuán)有限公司為例對資源共用共享模式進(jìn)行分析說明。濟(jì)南局為我院實(shí)訓(xùn)中心系統(tǒng)提供現(xiàn)場作業(yè)數(shù)據(jù)、資料等，共同設(shè)計(jì)開發(fā)了一套鐵路分散自律調(diào)度集中模擬系統(tǒng)，共建CTC 仿真推演實(shí)訓(xùn)室。CTC 仿真推演實(shí)訓(xùn)室包括濟(jì)南局100 個(gè)車站的站場數(shù)據(jù)，使學(xué)生在接發(fā)列車實(shí)訓(xùn)時(shí)可以身臨其境，與畢業(yè)后鐵路助理值班員崗位無縫銜接，同時(shí)我校作為濟(jì)南局鐵路職工培訓(xùn)基地，為車站值班員、助理值班員、信號員等崗位培訓(xùn)提供了良好軟硬件環(huán)境及師資力量，并具備職業(yè)資格鑒定的條件。

2.2.2 共享資源課程建設(shè)

鐵道運(yùn)輸虛擬仿真實(shí)訓(xùn)中心建好后，開設(shè)相關(guān)實(shí)訓(xùn)實(shí)驗(yàn)課程，也可以在一些專業(yè)課程中嵌入相關(guān)實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容。例如，3D虛擬仿真貨裝實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)依據(jù)有關(guān)鐵路貨運(yùn)規(guī)章，通過虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，模擬貨物裝車作業(yè)各個(gè)環(huán)節(jié)及作業(yè)要求，實(shí)現(xiàn)了貨物裝車標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)的實(shí)訓(xùn)和考評。專業(yè)教師在此平臺進(jìn)行教學(xué)的同時(shí)，建設(shè)《鐵路貨運(yùn)組織》資源共享課程，在課程中嵌入裝車前三檢，裝車車前會(huì)，裝載加固等虛擬實(shí)訓(xùn)場景，通過浸入式學(xué)習(xí)，提高學(xué)生對知識的掌握程度。資源共享課程主要建設(shè)內(nèi)容包括教學(xué)指導(dǎo)類文件、電子課件、電子教案、微課視頻、操作視頻、事故案例、動(dòng)畫演示、虛擬仿真系統(tǒng)、試題庫、實(shí)訓(xùn)指導(dǎo)、技術(shù)文件等。課程建成后可以實(shí)現(xiàn)全網(wǎng)共享，校內(nèi)外師生、鐵路局工作人員、物流人員均可以在網(wǎng)上學(xué)習(xí)。教師可以控制不同學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)度，滿足學(xué)生自主學(xué)習(xí)的需求，與實(shí)訓(xùn)中心虛擬仿真資源“線上線下”配合使用，服務(wù)學(xué)生自主學(xué)習(xí)、輔助教師教學(xué)、配合技術(shù)培訓(xùn)教學(xué)，實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源的應(yīng)用與共享，促進(jìn)職業(yè)教育教學(xué)改革。

2.3 虛實(shí)結(jié)合的原則

虛擬仿真實(shí)踐教學(xué)雖然具有一定的優(yōu)勢，但是其局限性也不可忽視。目前，大多虛擬仿真教育資源仍然停留在學(xué)生的視覺認(rèn)知層面，即從視覺上注重生產(chǎn)場景的呈現(xiàn)，追求逼真的三維視覺效果。虛擬實(shí)訓(xùn)中按照規(guī)章作業(yè)流程操作的多，設(shè)計(jì)性和創(chuàng)新性的實(shí)訓(xùn)內(nèi)容少，學(xué)生在實(shí)訓(xùn)中缺乏創(chuàng)新的感受和體會(huì)，只要按流程操作即可。我院在建設(shè)鐵道運(yùn)輸虛擬仿真實(shí)訓(xùn)中心時(shí)實(shí)行“虛實(shí)結(jié)合”的原則，形成“虛實(shí)結(jié)合”的實(shí)踐教學(xué)體系。不是只追求虛擬，不是以虛擬仿真實(shí)訓(xùn)代替所有的實(shí)踐教學(xué)項(xiàng)目，而是盡可能地讓學(xué)生接觸實(shí)際，“能實(shí)不虛”。虛實(shí)結(jié)合其實(shí)有很多種，比如：虛擬仿真校內(nèi)實(shí)訓(xùn)和校外頂崗實(shí)習(xí)相結(jié)合；課程中理論講解、實(shí)物演示與虛擬演練相結(jié)合；課內(nèi)部分內(nèi)容虛擬仿真，部分內(nèi)容真實(shí)設(shè)備操作相結(jié)合等等。

2.3.1 虛擬仿真實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)建設(shè)虛實(shí)結(jié)合

鐵路的調(diào)度指揮系統(tǒng)屬于大型復(fù)雜控制仿真實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)，我院采用仿真設(shè)備與真實(shí)設(shè)備虛實(shí)結(jié)合的方式建設(shè)。比如，站場、線路、列車等設(shè)備設(shè)施采用虛擬仿真，區(qū)間邏輯檢查解鎖控制盤、部分信號機(jī)、轉(zhuǎn)轍機(jī)等使用現(xiàn)場真實(shí)設(shè)備，通過虛實(shí)結(jié)合系統(tǒng)構(gòu)建后，與鐵路運(yùn)輸生產(chǎn)實(shí)際相一致，具備聯(lián)鎖、列控、CTC/TDCS、列車運(yùn)行仿真、故障仿真等功能，構(gòu)建了具有鐵路生產(chǎn)的虛實(shí)相關(guān)的教學(xué)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)與就業(yè)崗位鐵路生產(chǎn)現(xiàn)場一致的現(xiàn)場化教學(xué)。

2.3.2 實(shí)踐教學(xué)體系建設(shè)虛實(shí)結(jié)合

按照虛實(shí)結(jié)合的原則，我院推行虛擬仿真校內(nèi)實(shí)訓(xùn)與頂崗實(shí)習(xí)相結(jié)合的實(shí)踐教學(xué)模式。學(xué)生在校期間先在虛擬仿真實(shí)訓(xùn)中心進(jìn)行專項(xiàng)實(shí)訓(xùn)，比如調(diào)車作業(yè)實(shí)訓(xùn)，貨裝作業(yè)實(shí)訓(xùn)，客運(yùn)應(yīng)急演練實(shí)訓(xùn)，切實(shí)提升學(xué)生實(shí)際動(dòng)手能力及崗位適應(yīng)能力，并且使學(xué)生提前接受企業(yè)文化教育及安全生產(chǎn)教育，接觸到鐵路企業(yè)生產(chǎn)流程和嚴(yán)謹(jǐn)高效的生產(chǎn)管理方法，學(xué)到了在學(xué)校書本上學(xué)不到的知識和技能，為第六學(xué)期的企業(yè)頂崗實(shí)習(xí)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。中國鐵路濟(jì)南局集團(tuán)有限公司每年大約接收我院鐵道交通運(yùn)營管理專業(yè)畢業(yè)生200 余名進(jìn)行頂崗實(shí)習(xí)。學(xué)生經(jīng)過“校內(nèi)實(shí)訓(xùn)+ 頂崗實(shí)習(xí)”的職業(yè)技能培養(yǎng)，畢業(yè)后短時(shí)間內(nèi)就可以通過考核正式上崗，非常適應(yīng)鐵路運(yùn)輸企業(yè)的需求。

3 虛擬仿真實(shí)訓(xùn)資源建設(shè)的“三層次”

在鐵道交通運(yùn)輸類虛擬仿真實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)中，采取遞進(jìn)式教學(xué)方式，將教學(xué)資源整合為三個(gè)實(shí)踐層次：一是以強(qiáng)化就業(yè)初始崗位技能為主導(dǎo)的實(shí)踐實(shí)訓(xùn)層；二是以強(qiáng)化職業(yè)長期發(fā)展技能為主導(dǎo)的實(shí)踐實(shí)訓(xùn)層；三是以強(qiáng)化學(xué)生綜合創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力為主導(dǎo)的實(shí)踐實(shí)訓(xùn)層。通過整合，各種形式的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源構(gòu)成了既層次分明、各有側(cè)重，又相互滲透、互相促進(jìn)的實(shí)踐教學(xué)體系。

3.1 以強(qiáng)化就業(yè)初始崗位技能為主導(dǎo)的實(shí)踐實(shí)訓(xùn)層

該層次設(shè)置3D 虛擬仿真實(shí)訓(xùn)室將構(gòu)建一個(gè)3D 仿真鐵路貨運(yùn)裝車系統(tǒng)環(huán)境和一個(gè)3D 仿真調(diào)車系統(tǒng)環(huán)境。采用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，創(chuàng)建典型調(diào)車及貨運(yùn)作業(yè)場景，滿足正常情況下及非正常情況下鐵路作業(yè)需求，使學(xué)生能夠盡快掌握調(diào)車長、連結(jié)員、外勤貨運(yùn)員等鐵路基層崗位的實(shí)作技能，使課堂教學(xué)能夠無縫對接崗位技能要求。

3.2 以強(qiáng)化職業(yè)長期發(fā)展技能為主導(dǎo)的實(shí)踐實(shí)訓(xùn)層

該層次設(shè)置的CTC 仿真推演實(shí)訓(xùn)室以濟(jì)南局膠濟(jì)線為藍(lán)本，融入鐵路行業(yè)作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，模擬建設(shè)一個(gè)鐵路調(diào)度集中區(qū)段，包括1 套CTC 分散自律調(diào)度集中設(shè)備和50 套車務(wù)終端設(shè)備。同時(shí)裝設(shè)普速鐵路和高速鐵路兩套模擬系統(tǒng)，可根據(jù)教學(xué)需要進(jìn)行自由切換，該系統(tǒng)采用濟(jì)南鐵路局的真實(shí)數(shù)據(jù)，從而使實(shí)訓(xùn)模擬操作更加切近實(shí)際。培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)國內(nèi)主流制式聯(lián)鎖的操作，主流CTC/TDCS 的設(shè)備操作，調(diào)度員、值班員、信號員和助理值班員正常接發(fā)車流程，車務(wù)非正常接發(fā)列車的流程和故障應(yīng)急處理方法等。使學(xué)生能夠盡快掌握調(diào)度員、車站值班員、助理值班員等鐵路崗位的實(shí)作技能，為學(xué)生長期職業(yè)發(fā)展打下良好的基礎(chǔ)。

3.3 以強(qiáng)化學(xué)生綜合創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力為主導(dǎo)的實(shí)踐實(shí)訓(xùn)層

該層次的設(shè)置目的是讓學(xué)生在掌握鐵道運(yùn)輸技能后，充分利用綜合類虛擬仿真實(shí)訓(xùn)資源，對學(xué)生進(jìn)行創(chuàng)新能力訓(xùn)練，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新設(shè)計(jì)和系統(tǒng)設(shè)計(jì)能力，激發(fā)學(xué)生創(chuàng)新熱情和參與創(chuàng)新活動(dòng)的積極性。該層次的資源設(shè)置主要是圍繞以完成綜合性技能和以實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)的方式，由學(xué)生自主設(shè)計(jì)完成鐵路交通運(yùn)輸虛擬仿真創(chuàng)新型實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目。例如，有的同學(xué)利用平臺自主設(shè)計(jì)解決濟(jì)南局冬季煤炭卸車凍結(jié)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，利用高鐵運(yùn)送小件包裝貨物的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。另外，為學(xué)生參加創(chuàng)新設(shè)計(jì)實(shí)踐大賽進(jìn)行訓(xùn)練，為創(chuàng)新活動(dòng)提供指導(dǎo)、設(shè)備和場所。