職業(yè)本科學(xué)生數(shù)字孿生體構(gòu)建探討

成志偉，李雪嬌，曾莉，彭光彬

（1.重慶機(jī)電職業(yè)技術(shù)大學(xué) 信息工程學(xué)院，重慶 402760；2.重慶電訊職業(yè)學(xué)院 智慧城市建設(shè)學(xué)院，重慶 402247）

一、引言

近年來(lái)，我國(guó)十分關(guān)注和重視新時(shí)代科技革命的發(fā)展和產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)，為滿(mǎn)足由制造業(yè)大國(guó)向制造業(yè)強(qiáng)國(guó)轉(zhuǎn)變對(duì)人才的需求，我國(guó)實(shí)施了大力發(fā)展和推進(jìn)職業(yè)教育發(fā)展的戰(zhàn)略[1]。信息技術(shù)是教育生態(tài)重要的組成部分，對(duì)教育的影響也隨著人工智能、大數(shù)據(jù)、區(qū)塊鏈等新技術(shù)的迅猛發(fā)展越來(lái)越明顯，學(xué)生的學(xué)習(xí)習(xí)慣和方式都發(fā)生了很大改變。教育工作者會(huì)面臨如何依托大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)和人工智能等技術(shù)深入整合職業(yè)本科教學(xué)的各類(lèi)數(shù)據(jù)，以及如何通過(guò)數(shù)據(jù)挖掘和預(yù)測(cè)性分析來(lái)科學(xué)評(píng)價(jià)學(xué)生的綜合素質(zhì)。職業(yè)本科教育顯著區(qū)別于普通本科教育，是一種職業(yè)教育，具有職業(yè)導(dǎo)向性特征，著重于學(xué)生的技能、技術(shù)培養(yǎng)，但同時(shí)還需要達(dá)到本科層次的學(xué)業(yè)要求[2]。在職業(yè)本科學(xué)生教育過(guò)程中，對(duì)學(xué)生個(gè)性化培養(yǎng)是保障學(xué)生培養(yǎng)質(zhì)量的內(nèi)在要求，是建設(shè)職業(yè)本科教育體系的需要。

用戶(hù)畫(huà)像是一種將用戶(hù)的信息多角度、深層次地刻畫(huà)下來(lái)的技術(shù)，是大數(shù)據(jù)服務(wù)生態(tài)的重要組成部分。學(xué)生畫(huà)像是用戶(hù)畫(huà)像在高校大數(shù)據(jù)應(yīng)用中的擴(kuò)展，根據(jù)學(xué)生全方位的數(shù)據(jù)抽象出標(biāo)簽化的學(xué)生模型。它可以用于對(duì)職業(yè)本科學(xué)生培養(yǎng)過(guò)程中的綜合素質(zhì)評(píng)價(jià)，為學(xué)生培養(yǎng)方式、方法及過(guò)程反饋給予了強(qiáng)力的技術(shù)支持，保障了綜合素質(zhì)評(píng)價(jià)元素的真實(shí)有效性和科學(xué)性，評(píng)價(jià)過(guò)程的合理性和精確性，評(píng)價(jià)反饋的及時(shí)性和可實(shí)施性。在國(guó)外早期的研究中，已經(jīng)出現(xiàn)了不少諸如覆蓋模型、鉛版模型、攝動(dòng)模型、貝葉斯網(wǎng)絡(luò)模型等經(jīng)典學(xué)生畫(huà)像模型[3]。這些學(xué)生畫(huà)像模型注重使用不同維度來(lái)描述學(xué)生已學(xué)到的知識(shí)并評(píng)估其運(yùn)用知識(shí)的程度，再參照不同學(xué)生掌握知識(shí)的程度和差異性，提供個(gè)性化的培養(yǎng)策略。這種學(xué)生畫(huà)像建模方式存在缺陷，即不夠智能化，數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)更新能力不強(qiáng)，學(xué)生模型與學(xué)生實(shí)體不能實(shí)現(xiàn)共同成長(zhǎng)。隨著大數(shù)據(jù)和人工智能技術(shù)在建模中的作用日益突出，學(xué)生畫(huà)像正朝著實(shí)踐情景多樣化、建立方法智能化、物理實(shí)體與數(shù)字孿生體的方向發(fā)展。數(shù)字孿生體擁有高度仿真、動(dòng)態(tài)互聯(lián)、即時(shí)映射等特點(diǎn)，是信息化高度發(fā)展的產(chǎn)物，正助力教育生態(tài)系統(tǒng)的再構(gòu)建[4]。在數(shù)字孿生體理念和技術(shù)驅(qū)動(dòng)下，用于學(xué)生個(gè)性化培養(yǎng)的學(xué)生畫(huà)像建模有“學(xué)生——數(shù)字孿生體”共同體模型的趨勢(shì)。

二、數(shù)字孿生體系構(gòu)建方案

（一）數(shù)字孿生體定義及概念

“數(shù)字孿生體”思想是由密歇根大學(xué)Michael Grieves 提出的“ 信息鏡像模型”演變而產(chǎn)生的，是一種擬人化的稱(chēng)謂。同時(shí)，它也被稱(chēng)為“數(shù)字化雙胞胎”和“數(shù)字化映射”，該概念是美國(guó)國(guó)防部在航空航天飛行器維護(hù)與保障中最早提出的。2012 年NASA給出一種解釋?zhuān)础皵?shù)字孿生體”合理配合運(yùn)用物理實(shí)體映射、傳感器即時(shí)收集機(jī)械設(shè)備歷史運(yùn)行等信息數(shù)據(jù)，綜合多學(xué)科交叉、多物理量融合、多尺度信息描述的模擬仿真過(guò)程，在模擬空間中對(duì)物理實(shí)體進(jìn)行精確動(dòng)態(tài)數(shù)字映射，進(jìn)而能夠關(guān)聯(lián)其全生命周期的過(guò)程。此外，“數(shù)字孿生體”的概念在數(shù)字孿生體實(shí)驗(yàn)室與安世亞太聯(lián)合發(fā)布的《數(shù)字李生體技術(shù)白皮書(shū)（2019）》中也給出了解釋?zhuān)瑢⑵涠x為一種能夠通過(guò)實(shí)時(shí)測(cè)量、模擬仿真和算法分析來(lái)對(duì)物理實(shí)體進(jìn)行即時(shí)交互、智能診斷和狀態(tài)評(píng)估的數(shù)字化仿真模型[5]。

總之，“數(shù)字孿生體”就是一個(gè)物理產(chǎn)品或?qū)嶓w的數(shù)字化表達(dá)，它能夠讓我們?cè)谔摂M世界中的數(shù)字化產(chǎn)品上看到實(shí)際物理產(chǎn)品的即時(shí)狀態(tài)和未來(lái)可能發(fā)生的情況。同時(shí)，通過(guò)這種數(shù)字化形式的表達(dá)，可以與物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)處理分析和人工智能等技術(shù)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)對(duì)過(guò)去發(fā)生的過(guò)程進(jìn)行描述性、診斷、預(yù)測(cè)性和規(guī)范化分析，對(duì)當(dāng)前狀態(tài)給出分析結(jié)果來(lái)模擬各種可能性，從而為產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、管理等提供全面的決策支持。

職業(yè)本科學(xué)生的數(shù)字化映射體即數(shù)字孿生體，是學(xué)生畫(huà)像技術(shù)更綜合、更全面和更專(zhuān)業(yè)的深化和延展，其嘗試采用最先進(jìn)的數(shù)字模擬技術(shù)，為智能制造時(shí)代培養(yǎng)具有較強(qiáng)技術(shù)理論、技術(shù)應(yīng)用和初步研究能力，面向生產(chǎn)、建設(shè)、管理、服務(wù)全過(guò)程的本科層次高技術(shù)技能人才。職業(yè)本科學(xué)生數(shù)字孿生體系統(tǒng)使用虛擬維度與現(xiàn)實(shí)維度的時(shí)空數(shù)據(jù)交互、轉(zhuǎn)換與驅(qū)動(dòng)，能夠?qū)?shù)字孿生體的學(xué)習(xí)狀態(tài)、培養(yǎng)進(jìn)度及發(fā)展動(dòng)態(tài)進(jìn)行準(zhǔn)確描述、精確認(rèn)知、智能診斷、理性評(píng)估與培養(yǎng)經(jīng)驗(yàn)共享，可以提供合理即時(shí)的培養(yǎng)過(guò)程反饋，多角度、深層次地保障培養(yǎng)過(guò)程中職業(yè)本科學(xué)生的職業(yè)資源共享、認(rèn)知行為改善、求知興趣提升、職業(yè)技能提高，培養(yǎng)學(xué)生的高階思維，從而使職業(yè)本科教育培養(yǎng)出適應(yīng)我國(guó)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)、創(chuàng)新發(fā)展需要的高層次、高素質(zhì)技術(shù)技能人才[6]。

（二）總體構(gòu)架

職業(yè)本科學(xué)生數(shù)字孿生體系的總體架構(gòu)如圖1所示，由職業(yè)本科學(xué)生物理域、人才培養(yǎng)決策支持系統(tǒng)、職業(yè)本科學(xué)生孿生域、大數(shù)據(jù)中臺(tái)和數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)互聯(lián)構(gòu)成。

圖1 職業(yè)本科學(xué)生數(shù)字孿生體系架構(gòu)圖

1.職業(yè)本科學(xué)生物理域

職業(yè)本科學(xué)生物理域是其數(shù)字孿生域的物理實(shí)體，即職業(yè)本科學(xué)生的本體，是構(gòu)建職業(yè)本科學(xué)生數(shù)字孿生培養(yǎng)體系的關(guān)鍵。只有全方面、高層次、多角度地對(duì)學(xué)生物理域進(jìn)行描述和刻畫(huà)，才能建立有效的學(xué)生物理實(shí)體，進(jìn)而對(duì)學(xué)生動(dòng)態(tài)全域追蹤、精確預(yù)測(cè)和有效干預(yù)。學(xué)生物理域通常使用學(xué)生的特征進(jìn)行描述，在具體實(shí)施上，采用可穿戴技術(shù)、邊緣設(shè)備、自適應(yīng)系統(tǒng)、自學(xué)習(xí)技術(shù)、情景評(píng)估、情感分析、深度學(xué)習(xí)等信息科學(xué)手段，采集、處理職業(yè)本科學(xué)生的基本學(xué)習(xí)信息、職業(yè)興趣、職業(yè)技能、設(shè)備操作、行為認(rèn)知數(shù)據(jù)、情感狀態(tài)、心理活動(dòng)、社會(huì)網(wǎng)絡(luò)等，組成職業(yè)本科學(xué)生物理特征域。

2.職業(yè)本科學(xué)生孿生體域

職業(yè)本科學(xué)生孿生體域是通過(guò)全周期、多維度、全方位采集、處理和分析職業(yè)本科學(xué)生物理域的相關(guān)數(shù)據(jù)而形成的數(shù)字化鏡像。它基于數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的實(shí)時(shí)虛擬映射系統(tǒng)，依托于數(shù)據(jù)科學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、系統(tǒng)工程、大數(shù)據(jù)、人工智能、可穿戴設(shè)備等技術(shù)，其內(nèi)容涵蓋了抽象的職業(yè)本科學(xué)生和職業(yè)本科學(xué)生數(shù)字孿生體。根據(jù)學(xué)生特征將學(xué)生實(shí)體抽象化為數(shù)據(jù)描述，并從數(shù)字化映射的視角對(duì)其進(jìn)行數(shù)字孿生體構(gòu)建。在此基礎(chǔ)上，通過(guò)信息流、數(shù)據(jù)流和控制流傳遞物理信息、測(cè)量數(shù)據(jù)和控制信號(hào)映射出學(xué)生知識(shí)技能、情感體驗(yàn)和認(rèn)知行為等。職業(yè)本科學(xué)生數(shù)字孿生體具有高度仿真、虛實(shí)共生、動(dòng)態(tài)映射、數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)與智慧服務(wù)等系列特征，是學(xué)生模型的優(yōu)化和拓展。

3.人才培養(yǎng)決策支持系統(tǒng)

人才培養(yǎng)決策支持系統(tǒng)是一種能夠基于物理實(shí)體和虛擬模型來(lái)提供智能化構(gòu)建、精準(zhǔn)化管控與個(gè)性化培養(yǎng)服務(wù)，并集成學(xué)習(xí)能力評(píng)估、學(xué)習(xí)進(jìn)度控制和學(xué)習(xí)策略?xún)?yōu)化等各類(lèi)信息的培養(yǎng)系統(tǒng)。其還能夠根據(jù)職業(yè)本科學(xué)生孿生域，實(shí)時(shí)更新學(xué)生的動(dòng)態(tài)信息，整個(gè)學(xué)習(xí)空間中眾多學(xué)生孿生體之間的信息也將被有效集成，可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)歸約、分析，以挖掘?qū)W生在培養(yǎng)過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題及根源，并對(duì)后續(xù)的培養(yǎng)起到預(yù)警與矯正作用。人才培養(yǎng)決策支持系統(tǒng)不僅可以運(yùn)用于教學(xué)場(chǎng)景中幫助學(xué)生記錄、分析學(xué)習(xí)過(guò)程中的行為表現(xiàn)，還可以運(yùn)用于預(yù)測(cè)性場(chǎng)景中，例如，根據(jù)系統(tǒng)先前收集到的學(xué)生各類(lèi)數(shù)據(jù)來(lái)對(duì)學(xué)生后續(xù)的學(xué)習(xí)過(guò)程進(jìn)行演練和模擬，從而為學(xué)校提供適合學(xué)生的預(yù)警和教學(xué)策略。

4.職業(yè)本科學(xué)生孿生大數(shù)據(jù)中臺(tái)

職業(yè)本科學(xué)生數(shù)字孿生體系中最核心的要素就是孿生大數(shù)據(jù)，它相當(dāng)于數(shù)字孿生體系的“血液”，其來(lái)源于物理實(shí)體的多維度特征、仿真模型的即時(shí)動(dòng)態(tài)和服務(wù)系統(tǒng)的優(yōu)化更新，可以取之于各子系統(tǒng)，又用之于各個(gè)子系統(tǒng)。孿生大數(shù)據(jù)匯聚到職業(yè)本科學(xué)生孿生大數(shù)據(jù)中臺(tái)，包括學(xué)生物理域、學(xué)生孿生域、人才培養(yǎng)決策支持系統(tǒng)的相關(guān)數(shù)據(jù)、領(lǐng)域知識(shí)及其融合數(shù)據(jù)，并隨著實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的產(chǎn)生被不斷更新與優(yōu)化。數(shù)字孿生體系運(yùn)行的核心驅(qū)動(dòng)就是大數(shù)據(jù)中臺(tái)，它在體系架構(gòu)過(guò)程中起著不可替代的作用，主要通過(guò)多維度、立體化、全方位、多角度數(shù)據(jù)采集工具和方法，打破數(shù)據(jù)壁壘，貫通數(shù)據(jù)孤島，搭建職業(yè)本科學(xué)生數(shù)據(jù)資產(chǎn)。同時(shí)，對(duì)采集到的學(xué)生特征進(jìn)行數(shù)據(jù)加工、處理、存儲(chǔ)、轉(zhuǎn)換、分析、建模和可視化，讓數(shù)據(jù)價(jià)值達(dá)到最大化。

5.數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)互聯(lián)

職業(yè)本科學(xué)生數(shù)字孿生體系是以職業(yè)本科學(xué)生孿生大數(shù)據(jù)中臺(tái)為數(shù)據(jù)中樞，分別與職業(yè)本科學(xué)生物理域、人才培養(yǎng)決策支持系統(tǒng)、職業(yè)本科學(xué)生孿生域進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、傳輸、驅(qū)動(dòng)和更新的多向動(dòng)態(tài)互聯(lián)交互。此外，職業(yè)本科學(xué)生物理域、職業(yè)本科學(xué)生孿生域和人才培養(yǎng)決策支持系統(tǒng)三者之間有一個(gè)多向的動(dòng)態(tài)即時(shí)交互與迭代的持續(xù)關(guān)系，能夠保障人才培養(yǎng)決策支持系統(tǒng)的即時(shí)構(gòu)建與連續(xù)的優(yōu)化更新。人才培養(yǎng)決策支持系統(tǒng)中主要涵蓋職業(yè)本科學(xué)生孿生域的構(gòu)建與服務(wù)。

（三）實(shí)施策略

1.創(chuàng)建學(xué)生模型，仿真培養(yǎng)過(guò)程，建立物理狀態(tài)孿生

通過(guò)可穿戴技術(shù)、邊緣設(shè)備、自適應(yīng)系統(tǒng)、自學(xué)習(xí)技術(shù)、情景評(píng)估、情感分析、深度學(xué)習(xí)等手段，多維度、深層次、全視角采集和處理職業(yè)本科學(xué)生的基本學(xué)習(xí)信息、職業(yè)興趣、職業(yè)技能、設(shè)備操作、行為認(rèn)知數(shù)據(jù)、情感狀態(tài)、心理活動(dòng)、社會(huì)網(wǎng)絡(luò)等，進(jìn)而深度繪制深度仿真的職業(yè)本科學(xué)生畫(huà)像。同時(shí)，為了給后續(xù)構(gòu)建職業(yè)本科學(xué)生數(shù)字孿生體打下數(shù)據(jù)支持和驅(qū)動(dòng)基礎(chǔ)，應(yīng)擬定數(shù)據(jù)的相關(guān)策略和約定。在職業(yè)本科學(xué)生數(shù)字孿生體的構(gòu)建過(guò)程中數(shù)據(jù)治理策略有著重大意義。首先，通過(guò)可視化體系內(nèi)不同階段采集的數(shù)據(jù)，可以協(xié)助管理人員、決策人員及實(shí)施人員實(shí)行人才培養(yǎng)任務(wù)的統(tǒng)籌、分配等；再次，學(xué)生培養(yǎng)過(guò)程中的實(shí)施和參與者依照數(shù)據(jù)產(chǎn)生的先后整理離散的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，確定系統(tǒng)中不同角色的數(shù)據(jù)權(quán)限和數(shù)據(jù)接口等。在物理域數(shù)據(jù)的采集過(guò)程中，為了滿(mǎn)足系統(tǒng)對(duì)獲取數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性、一致性、完整性等要求，應(yīng)采用專(zhuān)業(yè)的數(shù)據(jù)獲取設(shè)備、方法、渠道、系統(tǒng)進(jìn)行采集。

2.先知學(xué)習(xí)發(fā)展，先覺(jué)培養(yǎng)結(jié)果，先見(jiàn)培養(yǎng)策略

采用大數(shù)據(jù)、傳感器、機(jī)器視覺(jué)、深度學(xué)習(xí)等手段，結(jié)合大數(shù)據(jù)可視化技術(shù)，將培養(yǎng)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、階段數(shù)據(jù)、培養(yǎng)決策備案數(shù)據(jù)和培養(yǎng)運(yùn)作日志等進(jìn)行全生命周期的仿真評(píng)估與模擬培養(yǎng)，對(duì)職業(yè)本科學(xué)生的學(xué)習(xí)發(fā)展和培養(yǎng)結(jié)果進(jìn)行預(yù)測(cè)。在此基礎(chǔ)上，體系逐步完善，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)“先知”（使用培養(yǎng)機(jī)理的評(píng)估推測(cè)）、“先覺(jué)”（使用數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的非線(xiàn)性推測(cè)）和“先見(jiàn)”（基于先知先覺(jué)的動(dòng)態(tài)培養(yǎng)策略）?！跋戎睘樵诼殬I(yè)本科學(xué)生數(shù)字孿生體模型的基礎(chǔ)上，采用已知的人才學(xué)習(xí)規(guī)律和邏輯原理，估算、解析和評(píng)估人才學(xué)習(xí)及培養(yǎng)機(jī)制的發(fā)展規(guī)律；“先覺(jué)”是指依照隨機(jī)或混沌的信息流和無(wú)法描述或量化的原理，使用大數(shù)據(jù)深度挖掘和分析方法以推測(cè)人才培養(yǎng)的未來(lái)發(fā)展?fàn)顟B(tài)，如圖2 所示。

圖2 職業(yè)本科學(xué)生數(shù)字孿生體實(shí)現(xiàn)步驟圖

3.構(gòu)建培養(yǎng)體系，共享培養(yǎng)成果，創(chuàng)建教育培養(yǎng)生態(tài)

職業(yè)本科學(xué)生數(shù)字孿生體系發(fā)展的終極目標(biāo)是打造教育培養(yǎng)生態(tài)——為教育參與者在虛擬世界中創(chuàng)造數(shù)字虛擬角色，在虛擬世界中開(kāi)拓正式與非正式的教學(xué)場(chǎng)所，突破了物理世界的局限，滿(mǎn)足教師和學(xué)生在物理和虛擬世界同時(shí)獲得現(xiàn)實(shí)和虛擬教學(xué)的需求，并共享資源與成果。教師將不再用粉筆字在黑板上書(shū)寫(xiě)或者一塊屏幕來(lái)授課，相反其可以根據(jù)課程特性自定義自己的教室。豐富的共享資源只需要簡(jiǎn)單操作，便可以向?qū)W生展示空間幾何的構(gòu)建、宇宙大爆炸的過(guò)程，甚至可以穿越千年和伽利略一起完成自由落體實(shí)驗(yàn)。而人工智能技術(shù)的進(jìn)化，則可以使其成為一位比任何人都要了解學(xué)生的老師。教育部門(mén)或者教育聯(lián)合體可以把全國(guó)各門(mén)課程最優(yōu)秀教師的教學(xué)模式和經(jīng)驗(yàn)AI 化，訓(xùn)練成各種款式的虛擬數(shù)字老師，以匹配不同類(lèi)型學(xué)生的需求?；趨^(qū)塊鏈的認(rèn)證技術(shù)也將在學(xué)生的動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)中發(fā)揮作用，教師或者學(xué)習(xí)系統(tǒng)會(huì)將學(xué)生平時(shí)的作業(yè)、考試、關(guān)鍵行為等評(píng)分上鏈，形成更全面的學(xué)分記錄和激勵(lì)閉環(huán)，可以動(dòng)態(tài)優(yōu)化學(xué)生的學(xué)習(xí)和行為指導(dǎo)。每位學(xué)生還可以根據(jù)自己的學(xué)習(xí)能力及興趣對(duì)自己每門(mén)功課的學(xué)習(xí)進(jìn)度進(jìn)行調(diào)整和規(guī)劃，制定適合自己的學(xué)習(xí)計(jì)劃。學(xué)歷學(xué)分制將與學(xué)生的年齡脫鉤，只要積滿(mǎn)對(duì)應(yīng)學(xué)歷的學(xué)分并且考核過(guò)關(guān)，都能夠授予相應(yīng)的學(xué)歷，這也是對(duì)應(yīng)個(gè)性化學(xué)習(xí)進(jìn)度的制度性配套政策。

（四）教育應(yīng)用價(jià)值

1.學(xué)生：通過(guò)反饋學(xué)習(xí)狀態(tài)，改善自我學(xué)習(xí)規(guī)劃

職業(yè)本科學(xué)生數(shù)字孿生體系可以適應(yīng)不同的職業(yè)應(yīng)用情景，還可以讓學(xué)生內(nèi)觀到“自己”，從而促進(jìn)學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中不斷進(jìn)行自我監(jiān)控、反思和評(píng)估。通過(guò)數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的學(xué)生孿生體，可以對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)行為進(jìn)行實(shí)時(shí)跟蹤、對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)成效進(jìn)行評(píng)估，進(jìn)而及時(shí)結(jié)合學(xué)生的實(shí)際學(xué)習(xí)狀況改善學(xué)生的學(xué)習(xí)規(guī)劃和目標(biāo)。

2.教師：通過(guò)學(xué)生呈現(xiàn)的學(xué)生狀態(tài)，優(yōu)化和完善教學(xué)策略

職業(yè)本科學(xué)生數(shù)字孿生體系實(shí)時(shí)反饋學(xué)生數(shù)據(jù)，并動(dòng)態(tài)跟蹤和呈現(xiàn)學(xué)生當(dāng)下的學(xué)習(xí)進(jìn)程。教師能夠依照其狀態(tài)制定合適的培養(yǎng)策略和方法，及時(shí)發(fā)現(xiàn)和糾正教學(xué)過(guò)程中的問(wèn)題和不足，進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。教師還可以提前對(duì)學(xué)生孿生體進(jìn)行課堂模擬和訓(xùn)練測(cè)試.事先演練自己的教學(xué)方式和策略，并進(jìn)一步優(yōu)化和完善教學(xué)過(guò)程。

3.教學(xué)：建立虛擬仿真實(shí)訓(xùn)基地，進(jìn)行“真實(shí)”的理實(shí)一體化教學(xué)

新時(shí)代背景下，創(chuàng)建服務(wù)于職業(yè)本科教育的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)，不僅是職業(yè)教育傳統(tǒng)教學(xué)變革和高技能技術(shù)人才培養(yǎng)的需要，也是開(kāi)展實(shí)訓(xùn)相結(jié)合教學(xué)活動(dòng)的迫切要求。學(xué)生可以和學(xué)習(xí)空間中的數(shù)字孿生體進(jìn)行交流互動(dòng)，提高學(xué)習(xí)效率和教學(xué)效果，解決職業(yè)本科教育實(shí)訓(xùn)應(yīng)用過(guò)程中的“三高”（成本高、風(fēng)險(xiǎn)大、易污染）與“四難”（看不到、做不到、進(jìn)不去、難復(fù)現(xiàn)）問(wèn)題。

4.學(xué)生數(shù)字孿生群體：模擬交互，可共享學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)和資源

職業(yè)本科學(xué)生數(shù)字孿生體系不僅是一個(gè)開(kāi)放、共享、智慧的學(xué)習(xí)空間，在未來(lái)能夠發(fā)展為海納百川的教育生態(tài)。學(xué)生與“學(xué)生”、教師與“教師”、其他人與“其他人”都是教育學(xué)習(xí)培養(yǎng)空間的重要組成元素和參與者、建設(shè)者。各個(gè)元素之間可以多向、多維、多層次溝通、交流和互動(dòng)。例如能夠在虛擬空間中通過(guò)進(jìn)行集體活動(dòng)來(lái)促進(jìn)個(gè)體間的合作和協(xié)調(diào)能力，學(xué)生與學(xué)生數(shù)字孿生體之間進(jìn)行數(shù)據(jù)和信息的交互和更新，可以促進(jìn)其共同成長(zhǎng)。

未來(lái)每一個(gè)職業(yè)本科學(xué)生在教育中都會(huì)存在一個(gè)對(duì)應(yīng)現(xiàn)實(shí)物理實(shí)體的數(shù)字化映射——數(shù)字孿生體，與我們共同成長(zhǎng)，并給職業(yè)教育帶來(lái)新的變化。數(shù)字孿生體以學(xué)生畫(huà)像模型為研究基礎(chǔ)，結(jié)合職業(yè)本科學(xué)生的學(xué)習(xí)培養(yǎng)特點(diǎn)而構(gòu)建。其體系的架構(gòu)、實(shí)現(xiàn)策略、特征、教育應(yīng)用價(jià)值等，給職業(yè)本科學(xué)生培養(yǎng)帶來(lái)的變革，為智能制造時(shí)代下高技能人才的培養(yǎng)提供新的維度和視角。