職業(yè)教育虛擬仿真實訓(xùn)基地的建設(shè)與思考

馬玉

（山東理工職業(yè)學(xué)院，山東濟寧 272067）

職業(yè)教育中實踐教學(xué)占有絕對比例，職業(yè)教育在很大程度上就是技能教育。為了讓學(xué)生走出學(xué)校就走上崗位，高職院校在實訓(xùn)基地建設(shè)方面也是下足功夫，引企入校還原真實的工作環(huán)境，加大實踐教學(xué)學(xué)時等，但是這還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，目前，高職院校實訓(xùn)教學(xué)和管理仍舊面臨很多難題，比如航空、航海類實訓(xùn)設(shè)備耗資巨大、場地要求嚴(yán)格，化工類專業(yè)實驗儀器昂貴、實驗用品危險性高，這些都在一定程度上限制了學(xué)生實訓(xùn)實訓(xùn)的開展。

1.虛擬仿真教學(xué)技術(shù)

虛擬現(xiàn)實（Virtual Reality），簡稱 VR，是20世紀(jì)80年代新崛起的一種綜合集成技術(shù)，涉及計算機圖形學(xué)、人機交互技術(shù)、傳感技術(shù)、人工智能等知識。它是由計算機硬件、軟件、各種傳感器構(gòu)成的三維信息人工環(huán)境―虛擬環(huán)境，可以逼真地模擬現(xiàn)實世界，甚至是不存在的事物和環(huán)境。人們投入到這種環(huán)境中，會有身臨其境的感覺，并能自主操作，自然地與虛擬環(huán)境進行交互。利用虛擬仿真技術(shù)，將企業(yè)、市場、政府經(jīng)濟管理部門的運作構(gòu)建成虛擬仿真實驗環(huán)境，再通過設(shè)置一定變量，讓學(xué)生在虛擬環(huán)境中扮演一定角色，并運用自身已掌握的專業(yè)知識參與體驗，模擬演練，以達到熟悉企業(yè)運作過程的目的。

2.職業(yè)教育實訓(xùn)教學(xué)的現(xiàn)狀

復(fù)合型人才有著高要求、新標(biāo)準(zhǔn)，但現(xiàn)有的實踐教學(xué)環(huán)境、實踐教學(xué)環(huán)節(jié)，在新形勢下遇到了瓶頸?，F(xiàn)有實訓(xùn)基地資源凌亂，缺乏統(tǒng)一管理，沒有統(tǒng)籌規(guī)劃?！翱床坏健保簩嵱?xùn)設(shè)備貴重、復(fù)雜，不能拆裝，無法給學(xué)生全方位展示結(jié)構(gòu)、工作原理，學(xué)生看不到，難于理解一些設(shè)備知識?！俺杀靖摺保簩嵱?xùn)消耗成本高，用塑料件、石蠟件代替金屬件，脫離生產(chǎn)實際，復(fù)雜加工不允許做。“危險性大”：有些工序不可逆，實驗或操作存在安全隱患?！敖處煍?shù)量有限”：實訓(xùn)指導(dǎo)教師有限，無法對每一個學(xué)生做到點對點指導(dǎo)?！皩W(xué)生積極性差”：學(xué)生學(xué)習(xí)積極性不高，適合學(xué)生課后回顧、復(fù)習(xí)、練習(xí)的實訓(xùn)教學(xué)資源匱乏[1]。

3.虛擬仿真與教學(xué)深度融合的現(xiàn)實意義

3.1 有助于提升高職院校實訓(xùn)教學(xué)體系建設(shè)水平

圍繞專業(yè)群中的專業(yè)，建設(shè)與虛擬仿真相適應(yīng)的實訓(xùn)教學(xué)課程體系，科學(xué)確定實訓(xùn)教學(xué)內(nèi)容，研究開發(fā)VR教學(xué)軟件、高仿真實訓(xùn)場景、與職業(yè)崗位相適應(yīng)的VR孿生虛擬仿真實訓(xùn)教學(xué)資源和實訓(xùn)項目，配套開發(fā)3D版教材。形成“VR課堂教學(xué)資源+VR實訓(xùn)教學(xué)資源+3D版教材”的VR資源包，完整覆蓋教學(xué)、實訓(xùn)、自主學(xué)習(xí)等課程服務(wù)全周期，提升實訓(xùn)教學(xué)體系建設(shè)水平。

3.2 有助于提高職業(yè)院校社會服務(wù)水平

堅持“校內(nèi)輻射與校外共享相結(jié)合”“先校內(nèi)輻射再校外共享”的思想。高職院校依托虛擬仿真實訓(xùn)基地建設(shè)或虛擬現(xiàn)實技術(shù)應(yīng)用專業(yè)建設(shè)，加強專業(yè)教學(xué)團隊建設(shè)，輻射帶動其他專業(yè)群VR技術(shù)在教學(xué)實訓(xùn)、科技研發(fā)以及社會服務(wù)方面的廣泛應(yīng)用。在校內(nèi)形成覆蓋全專業(yè)群的VR技術(shù)教學(xué)應(yīng)用和科技研發(fā)的良好局面。依托學(xué)校虛擬仿真實訓(xùn)基地，建立起區(qū)域內(nèi)中高職院校、企業(yè)的聯(lián)盟，通過全時空VR+教學(xué)云平臺，實現(xiàn)VR資源的共建共享。探索構(gòu)建全新的展覽展示模式，打造高校技術(shù)服務(wù)和社會服務(wù)的新高地，大幅提升社會服務(wù)水平[2]。

4.具體思路和做法

山東理工職業(yè)學(xué)院新能源虛擬仿真實訓(xùn)基地現(xiàn)為職業(yè)教育示范性虛擬仿真實訓(xùn)基地?，F(xiàn)以山東理工職業(yè)學(xué)院為例探析基地建設(shè)思路和具體做法，以供借鑒。

4.1 建設(shè)虛擬仿真實訓(xùn)基地

山東理工職業(yè)學(xué)院重點圍繞智能制造、新能源汽車、光伏發(fā)電技術(shù)、化工等專業(yè)群，利用數(shù)字孿生技術(shù)開發(fā)設(shè)備VR資源，完善理實虛一體的實訓(xùn)教學(xué)環(huán)境，建立了覆蓋全院各專業(yè)群“集中+分散”“共享服務(wù)+專業(yè)教學(xué)”的虛擬仿真實訓(xùn)基地，建立起了一體化全鏈條實訓(xùn)教學(xué)新模式，滿足高質(zhì)量人才培養(yǎng)的教學(xué)需求[3]。

基地核心區(qū)設(shè)1個多功能體驗中心、4個VR教學(xué)實訓(xùn)中心、1個VR課程研發(fā)中心，規(guī)劃建設(shè)了面向“課內(nèi)課外時時學(xué)、校內(nèi)校外人人學(xué)、線上線下處處學(xué)”的虛擬仿真實訓(xùn)基地。

4.2 打造虛擬仿真實訓(xùn)室

圍繞新能源裝備三大專業(yè)群，按照“理實虛一體”的虛擬仿真實訓(xùn)室建設(shè)理念，根據(jù)不同專業(yè)不同的教學(xué)實訓(xùn)需求和課程特點，購置1批分布式虛擬仿真實訓(xùn)系統(tǒng)，虛擬仿真實訓(xùn)室配置大型的VR/AR/MR設(shè)施以及實訓(xùn)電腦，開展集中的虛擬仿真實訓(xùn)教學(xué)項目。分布式虛擬仿真實訓(xùn)系統(tǒng)（軟硬件）部署在真實實訓(xùn)教學(xué)現(xiàn)場（如整車拆裝實訓(xùn)車間、車身修復(fù)實訓(xùn)車間等）。教師使用虛擬資源講演，學(xué)生實操訓(xùn)練，完成以實帶虛、以虛助實、虛實結(jié)合的教學(xué)設(shè)計。

4.3 建設(shè)VR教學(xué)資源

堅持目標(biāo)性原則，緊緊圍繞學(xué)院人才培養(yǎng)目標(biāo)進行；堅持系統(tǒng)性原則，使體系內(nèi)的各個環(huán)節(jié)相互銜接和協(xié)調(diào)統(tǒng)一；堅持課程化原則，利用虛擬仿真技術(shù)優(yōu)化實訓(xùn)教學(xué)內(nèi)容，將實踐教學(xué)的各種環(huán)節(jié)以課程形式進行組織、實施和管理；堅持開放性原則，借助教學(xué)云平臺和虛擬仿真教學(xué)資源，增強實踐教學(xué)形式的多樣性和內(nèi)容的豐富性；堅持全程評價原則，通過教學(xué)云平臺，實現(xiàn)對學(xué)生的整個實踐教學(xué)環(huán)節(jié)進行考評、控制、反饋。通過引入虛擬仿真技術(shù)，科學(xué)合理規(guī)劃實踐教學(xué)體系，對實踐教學(xué)內(nèi)容、實踐教學(xué)方法進行不斷改革，形成我院特有的實訓(xùn)教學(xué)模式。

4.4 提升教師信息化應(yīng)用水平

以教師專業(yè)能力發(fā)展和信息素養(yǎng)培養(yǎng)為核心，推行教師虛擬仿真資源開發(fā)能力和信息化教學(xué)能力培訓(xùn)新模式，開展“主題式培訓(xùn)”“任務(wù)驅(qū)動”“實踐導(dǎo)向”“問題解決與案例研習(xí)相結(jié)合”等多樣化培訓(xùn)方式。提升師資隊伍國際化水平，定期輸送教師到海外培訓(xùn)，選派3名團隊成員攻讀博士學(xué)位。引入國內(nèi)知名VR企業(yè)技術(shù)研發(fā)團隊入駐學(xué)院，邀請?zhí)摂M仿真領(lǐng)域教育專家到校指導(dǎo)，制定以項目團隊成員為主，覆蓋學(xué)院青年教師、專業(yè)帶頭人、骨干教師的培養(yǎng)和培訓(xùn)計劃，培訓(xùn)人次達1000人次/年；引進行業(yè)內(nèi)有影響的領(lǐng)軍人才3人，成立3個虛擬現(xiàn)實技術(shù)大師工作室；每年遴選5名教師去合作企業(yè)掛職鍛煉，遴選5個院級VR技術(shù)開發(fā)應(yīng)用教學(xué)團隊，通過企業(yè)培訓(xùn)和專家指導(dǎo)，提高團隊研發(fā)水平。

4.5 構(gòu)建虛擬仿真實訓(xùn)教學(xué)新模式

數(shù)據(jù)驅(qū)動，實現(xiàn)實訓(xùn)教學(xué)流程再造，積極探索智能化實訓(xùn)流程與資源建設(shè)路徑，開展虛擬仿真實訓(xùn)教學(xué)模式創(chuàng)新研究與實踐。不斷融合行業(yè)企業(yè)資源與需求，借助虛擬仿真技術(shù)拓展產(chǎn)教融合校企合作的途徑和手段。深化虛擬仿真技術(shù)與教育教學(xué)及實訓(xùn)的融合，以創(chuàng)新促發(fā)展，有效促進教育服務(wù)供給方式、教學(xué)模式的變革，提升學(xué)生職業(yè)素養(yǎng)[4]。

4.6 多功能虛擬仿真實訓(xùn)管理和共享平臺

實現(xiàn)專業(yè)（群）、校企、家校、職教集團、跨省市范圍內(nèi)的實訓(xùn)教學(xué)資源共享，滿足多場地、多專業(yè)、多學(xué)校、多區(qū)域協(xié)同的虛擬仿真實訓(xùn)教學(xué)的需求。探索產(chǎn)教融合校企共建共管的新模式和新途徑，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的虛擬仿真實訓(xùn)教學(xué)服務(wù)支撐體系，通過智能化的虛擬仿真實訓(xùn)考核評價平臺，能實現(xiàn)對實訓(xùn)全過程的自動跟蹤、記錄、評價與考核等功能。

4.7 全方位虛擬仿真實訓(xùn)教學(xué)和管理隊伍

創(chuàng)新虛擬仿真實訓(xùn)教學(xué)和管理模式，吸引行業(yè)企業(yè)深度參與，形成一只高素質(zhì)、高水平、專業(yè)化的教學(xué)管理團隊。團隊架構(gòu)清晰，教學(xué)、技術(shù)人員結(jié)合，核心骨干人員相對穩(wěn)定，人員結(jié)構(gòu)合理，全方位服務(wù)于虛擬仿真實訓(xùn)室，打造教育理念先進，實訓(xùn)水平高，研究應(yīng)用能力強，實訓(xùn)教學(xué)經(jīng)驗豐富，勇于創(chuàng)新的虛擬仿真實訓(xùn)教學(xué)和管理一體化團隊。