基于職業(yè)能力培養(yǎng)的虛擬仿真實訓基地建設研究

謝清玉，胡家瑛

（山東電力高等?？茖W校，山東 濟南 250002）

0 引言

信息系統(tǒng)軟、硬件種類繁多，不同廠家的設備和操作流程不同，且設備更新?lián)Q代迅速，在信息技術(shù)專業(yè)職業(yè)教育中，職業(yè)院校很難提供各類離線設備讓學生進行實操訓練。建設實物實訓室需要購置典型設備并占用場地，人力、物力、財力耗費大，且因設備數(shù)量有限達不到應有的實訓效果[1]。

隨著信息化、數(shù)字化技術(shù)的快速發(fā)展，虛擬仿真技術(shù)的應用越來越廣泛。各職業(yè)院校積極建設信息技術(shù)專業(yè)虛擬仿真實訓基地，解決該專業(yè)職業(yè)教育中實訓設備不足、有效實訓時間過短等問題，提高實訓教學水平和質(zhì)量。本文介紹信息技術(shù)專業(yè)虛擬仿真實訓基地建設的必要性，分析其設計思路，設計虛擬仿真實訓基地的建設架構(gòu)，建設集教學、培訓、科研、競賽、技術(shù)服務、技能等級評價等于一體的虛擬仿真實訓基地。

1 信息專業(yè)虛擬仿真實訓基地建設必要性

1.1 適應國家戰(zhàn)略和區(qū)域產(chǎn)業(yè)發(fā)展的需求

為落實國家發(fā)展戰(zhàn)略，職業(yè)院校肩負著培養(yǎng)高素質(zhì)高技能人才、提供社會服務的重任，提高辦學水平、提升服務能力，將虛擬仿真技術(shù)的優(yōu)勢融入學校“雙高”專業(yè)群建設和高素質(zhì)技術(shù)技能人才培養(yǎng)的全過程，是國家戰(zhàn)略要求和區(qū)域產(chǎn)業(yè)發(fā)展的需求。

1.2 建設高水平高職院校的重要依托

職業(yè)院校主動適應科技革命和產(chǎn)業(yè)革命要求，滿足學生的多樣化學習需求，利用高科技手段，先進的教學理念，在已有成果基礎上，繼續(xù)整合、建設集“教訓創(chuàng)研產(chǎn)用”六位一體的虛擬仿真實訓基地，是建成中國特色、世界一流水平高職學校的必要途徑和重要依托[2]。

2 信息技術(shù)專業(yè)虛擬仿真實訓基地的建設思路

2.1 虛實結(jié)合打造安全高效教育環(huán)境

聚焦信息行業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈，以支撐國家信息化、數(shù)字化快速發(fā)展，推動經(jīng)濟社會發(fā)展轉(zhuǎn)型為核心，將虛擬仿真技術(shù)的優(yōu)勢融入學?！半p高”專業(yè)群建設和高素質(zhì)技術(shù)技能人才培養(yǎng)的全過程。同時推進企業(yè)參與人才培養(yǎng)，以虛擬現(xiàn)實和人工智能等新一代信息技術(shù)賦能實習實訓，通過理論學習+虛擬仿真+校內(nèi)實訓的“虛實結(jié)合”模式來開展教學，激發(fā)學生的學習興趣和主動探索精神。

2.2 育訓結(jié)合打造信息技術(shù)專業(yè)實訓體系

堅持育訓結(jié)合理念，應用信息技術(shù)專業(yè)虛擬仿真實訓基地，分析專業(yè)實訓和社會培訓的不同特點，建設與信息技術(shù)專業(yè)虛擬仿真基地相適應的實訓教學課程體系，促使基地在教育教學、服務培訓中充分發(fā)揮作用，為信息技術(shù)相關行業(yè)產(chǎn)業(yè)提供智力支持和人才保障。

2.3 產(chǎn)教融合形成校企共建共享生態(tài)

虛擬仿真實訓基地建設堅持共建共享，加強學校和行業(yè)優(yōu)質(zhì)資源整合，精準對接人才培養(yǎng)的實際需求與地區(qū)行業(yè)企業(yè)發(fā)展需要，積極開展校企聯(lián)合創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育，形成“校企命運共同體”，提升產(chǎn)教融合效果，促進教育的跨越式發(fā)展。

2.4 科學管理構(gòu)建基地建設長效機制

根據(jù)虛擬仿真實訓基地需要，突出“高起點規(guī)劃、高平臺建設、高效益運行”，系統(tǒng)構(gòu)建相關的保障機制；利用大數(shù)據(jù)技術(shù)，建立有利于激勵學生學習和提高學生創(chuàng)新能力的智能教學效果考核、評價和反饋機制，形成“基地共建、資源共享”實訓基地建設長效機制。

2.5 德技并修弘揚社會主義核心價值觀

堅持工學結(jié)合、知行合一、德技并修，在虛擬仿真實訓基地建設中，將思政教育融入教學與實訓中。開發(fā)融入思政教育內(nèi)容的課程情境，將社會主義核心價值觀教育融入虛擬仿真實訓中，培育更多的能工巧匠[3]。

3 信息技術(shù)專業(yè)虛擬仿真實訓基地的建設內(nèi)容

以某?？茖W校信息技術(shù)專業(yè)為例，設計虛擬仿真實訓基地的建設架構(gòu)，建設“一平臺、三中心、七區(qū)域、多功能”的虛擬仿真實訓基地。該實訓基地建有虛擬場景教學中心、虛擬仿真教學實訓中心和開發(fā)服務中心，充分融合虛擬現(xiàn)實技術(shù)、增強現(xiàn)實技術(shù)、人機交互技術(shù)、動態(tài)環(huán)境建模技術(shù)、實時三維圖形生成技術(shù)、立體顯示和傳感器技術(shù)，構(gòu)建“教?學?做?創(chuàng)?用”閉環(huán)、集“展示、體驗、教學、實訓、研發(fā)、共享”于一體的虛擬仿真實訓基地。其整體架構(gòu)如圖1所示。

圖1 信息技術(shù)專業(yè)虛擬仿真實訓基地整體架構(gòu)

3.1 設計一體化云服務虛擬仿真實訓平臺

針對職業(yè)院校信息技術(shù)專業(yè)人才培養(yǎng)的需求，建設一體化云服務虛擬仿真實訓平臺。該平臺是面向高職院校信息技術(shù)專業(yè)教學、科研、競賽場景的綜合性實驗平臺[4]。在平臺建設中，依據(jù)“多層次、立體化、開放式、虛實結(jié)合的實踐教學體系”的理念，設計一體化云服務虛擬仿真實訓平臺總體構(gòu)架，如圖2所示。

圖2 一體化云服務虛擬仿真實訓平臺架構(gòu)

3.1.1 底層基礎設施

底層基礎設施包括物理設備和虛擬資源池。物理設備主要有服務器集群、存儲設備和網(wǎng)絡設備等。虛擬資源池主要包括計算資源、網(wǎng)絡資源和存儲資源。底層基礎設施以虛擬化技術(shù)為核心，利用計算服務器虛擬化、存儲虛擬化、網(wǎng)絡虛擬化、安全虛擬化等組件，將計算、存儲、網(wǎng)絡等虛擬資源融合到服務器中，形成基準架構(gòu)單元。多套單元設備可通過網(wǎng)絡聚合，實現(xiàn)模塊化的無縫橫向擴展，形成統(tǒng)一的資源池。

3.1.2 實驗教學綜合管理平臺

實驗教學綜合管理平臺包括云資源基礎服務管理和業(yè)務應用。云資源基礎服務管理對底層物理資源進行統(tǒng)一池化管理與調(diào)度，為上層業(yè)務平臺按需提供各種資源服務。業(yè)務應用包括教學云平臺、科研云平臺和競賽云平臺。

3.1.3 教學資源庫

教學資源庫主要提供信息技術(shù)專業(yè)計算機網(wǎng)絡課程資源包、計算機應用技術(shù)課程資源包、信息安全課程資源包、大數(shù)據(jù)技術(shù)課程資源包及科研資源包等資源。

3.2 虛擬場景教學中心建設

應用虛擬現(xiàn)實技術(shù)可在職業(yè)院校進行職業(yè)啟蒙、社會培訓、體驗展示、應用推廣等，利用虛擬現(xiàn)實、人機交互、三維數(shù)字等多種技術(shù)實現(xiàn)用戶沉浸式體驗，以展覽展示、安全教育、教學演練為核心，提供虛擬教學、仿真演練、信息機房體驗等。

3.2.1 虛擬展示體驗區(qū)

以科普信息化、電力行業(yè)知識為主線，由生動事例引入我國信息產(chǎn)業(yè)、電力行業(yè)的發(fā)展歷程，讓參觀者充分認識信息產(chǎn)業(yè)突飛猛進的發(fā)展，激發(fā)參觀者的民族自豪感。

3.2.2 信息機房安全教育

對信息技術(shù)專業(yè)學生開展各類安全教育，主要包括人身安全、機房設備安全、環(huán)境安全等。借助虛擬現(xiàn)實技術(shù)可以模擬機房場景，沉浸式的體驗大幅提升安全教育的效率和效果。體驗者戴上VR（Virtual Reality，簡稱VR）眼鏡后，仿佛身臨其境，相關信息機房全景及設備設施逼真地展示在眼前。

3.2.3 信息設備巡檢實訓

通過模擬現(xiàn)場的作業(yè)環(huán)境，建立機房虛擬現(xiàn)實場景，提供實戰(zhàn)化、系統(tǒng)化、場景化的實訓，使學生在學習過程中達到身臨其境的效果。根據(jù)巡檢內(nèi)容和相關作業(yè)指導書的要求進行信息設備巡檢實訓功能設計。無人值守機房巡檢內(nèi)容包括機房環(huán)境巡檢、通信設備巡檢、信息設備巡檢、通信電源巡檢等，巡檢點包括機房門禁、照明系統(tǒng)、機房環(huán)境、消防設施、空調(diào)設備、信息通信設備、UPS電源設備、線纜、工具柜等。

3.2.4 課程思政教育

以“課程思政教育”為主題，建設基于虛擬現(xiàn)實技術(shù)的課程思政教育中心和黨建學習中心。利用虛擬仿真技術(shù)打破思政元素融入課程的局限，將專業(yè)課程與行業(yè)思政元素有機融為一體，創(chuàng)新實踐教學模式。

3.3 開發(fā)服務中心建設

開發(fā)服務中心建設科技創(chuàng)新開發(fā)工坊和產(chǎn)教融合成果展廳兩個區(qū)域，通過VR資源開發(fā)和VR教學應用進行推進，逐步提升虛擬現(xiàn)實技術(shù)在專業(yè)中的應用，具體包括教學資源開發(fā)、教學科研虛擬仿真、科研成果孵化、社會服務、師資能力提升、課堂模式改革、實驗模式改革、基于虛擬現(xiàn)實的“雙創(chuàng)”活動等。

3.4 構(gòu)建信息技術(shù)專業(yè)虛擬仿真教學管理體系

健全的管理體系是虛擬仿真教學實訓中心運行的重要保證。虛擬仿真教學實訓中心的建設應遵循“立足現(xiàn)實、著眼未來、分步實施”的原則，把握專業(yè)發(fā)展動向，根據(jù)主觀和客觀條件，制定近期、中期和遠期的發(fā)展規(guī)劃，不斷完善管理體制。為充分發(fā)揮虛擬仿真教學實訓中心的功能，制定教師工作績效考核、經(jīng)費使用管理、實訓中心維護等措施；建立有利于激發(fā)學生學習興趣和提高學生創(chuàng)新能力的考核、評價和反饋的管理體系[5]。

3.5 師資隊伍建設

探討與1+X證書制度要求相適應的師資隊伍建設機制。利用校企雙主體合作育人，組建高水平的專兼職師資隊伍。加強名師的帶頭和引領作用，提升團隊的教學水平和應用推廣能力。構(gòu)建教師個體發(fā)展培養(yǎng)體系，加大對教師信息技術(shù)應用能力的培養(yǎng)力度。

3.6 構(gòu)建共建共享機制

針對信息行業(yè)對人才需求，積極構(gòu)建校企共建實訓基地聯(lián)合體和共建共享機制，實現(xiàn)優(yōu)質(zhì)虛擬仿真實訓資源的開放共享和持續(xù)應用，助力行業(yè)信息化的快速發(fā)展[6]。

4 結(jié)語

本文建設的信息技術(shù)專業(yè)虛擬仿真實訓基地集教學、培訓、科研、競賽、技術(shù)服務、技能等級評價等于一體，統(tǒng)一標準、統(tǒng)一規(guī)劃、統(tǒng)一管理，形成科學、規(guī)范的信息技術(shù)專業(yè)虛擬仿真實訓與課程建設相關標準。通過在該實訓基地開展相關課程的實驗教學和項目實訓，可豐富實踐教學體系，提升專業(yè)教學水平，進一步提高學生的就業(yè)競爭力。