深化校企融合，搭建教師數字化教學服務平臺
——共建船舶液壓虛擬仿真實訓基地

陳 佶

渤海船舶職業(yè)學院，遼寧 興城 125105

一、船舶智能制造液壓虛擬仿真實訓基地項目建設背景

隨著我國信息技術在各行各業(yè)的應用不斷深入，教育信息化正在以飛快的腳步踏進校園。在數字化盛行的今天，數字化校園建設受到了國家的重視。依托數字化中國、數字化校園等項目的實施，虛擬仿真實訓基地及虛擬仿真實訓室也在各高校中應運而生。國家級虛擬仿真實訓中心的建設順應了國家數字化轉型升級的大趨勢，是高校建設數字化實驗室的必要舉措，必將對我國數字化教育改革升級產生深遠的影響。

聯動為先、內容為主體、合作為要，教育系統要把數字資源的靜態(tài)勢能轉化為教育改革的強大動能。2021 年9 月10 日發(fā)布的《職業(yè)教育示范性虛擬仿真實訓基地建設指南》包括總體要求，以及虛擬仿真實訓環(huán)境建設、虛擬仿真實訓資源建設、虛擬仿真實訓基地項目團隊建設、虛擬仿真實訓基地組織管理等內容。

目前企業(yè)“機器換人”帶來了新的就業(yè)形態(tài)。高職院校培養(yǎng)的技能型人才面臨嚴峻的就業(yè)問題，這是高職院校當前亟待解決的問題。在培養(yǎng)技術技能型人才中，職業(yè)院校的人才培養(yǎng)內容在向數字化、智能化方向轉變。在國家政策大力扶持企業(yè)產業(yè)升級的同時，高職院校教學內容如何快速與企業(yè)升級后的技術、設備進行對接，是當前教學中最大的難點及痛點[1-2]。

液壓與氣動技術課程作為我院（渤海船舶職業(yè)學院） 機電工程系相關專業(yè)的共享型專業(yè)基礎課程，目的是幫助學生學習和理解船舶液壓系統的結構、原理，以及相關安裝調試的知識。作為培養(yǎng)未來國家造船行業(yè)的先進技術技能型人才的陣地，我院為教師日常教學和學生學習搭建了良好的教學和學習平臺，借助學院國家級虛擬仿真實訓基地建設項目，與企業(yè)共建船舶液壓虛擬仿真實訓基地，解決了設備缺乏問題。由于實訓設備本身較為昂貴，教學中需要較大的資金投入，為降低成本，可用仿真軟件替代真實設備。真實設備體積較大，學生無法觀察到液壓系統的細節(jié)問題，而仿真軟件可將細節(jié)在屏幕上放大，使學生更加清晰直觀地了解設備的內部結構。另外，在真實設備中無法實現所有故障的模擬演示，而應用仿真軟件可以模擬各種故障現象以及排除的步驟與方法。

二、船舶智能制造液壓虛擬仿真實訓基地項目建設主要做法

提高站位，做好頂層設計，構建虛實結合、融合“崗課賽證”的新實訓，帶動“三教”改革新突破。加強專門的學習研討，形成改革方案，做好與產業(yè)對接工作。我院與周邊頭部企業(yè)對接，加強教學與新技術、新裝備、新工藝、新標準、新規(guī)范對接，提高企業(yè)參與度，提升虛實環(huán)境和資源呈現的先進性，強化專業(yè)鏈、實訓布局與產業(yè)鏈的對應邏輯。資源建設能“實”就不“虛”。我院通過列出專業(yè)群、專業(yè)、實訓課程“三高三難”問題清單，利用虛擬仿真優(yōu)勢，開發(fā)或引入資源，開發(fā)了情景化、沉浸式、交互式、反復試錯、智能引導的“學與考”融合的虛擬仿真實訓系統。

我院機電工程系教師及時整理在理論教學和實踐教學中所遇到的難題和痛點，與渤船重工機械有限公司專家人員進行論證，來解決這些問題，并對船舶液壓虛擬仿真實訓系統的開發(fā)與建設進行了詳細的探討與規(guī)劃，共同推進了船舶液壓虛擬仿真實訓基地的建設，搭建了校企融合的數字化教師服務平臺。平臺融入了企業(yè)最新的專業(yè)技術參數、圖紙及工藝。學院教師在該數字化平臺中加入了教學模塊，為后續(xù)的基地建設搭建了良好的橋梁。

（一）借助信息技術推動人才培養(yǎng)模式創(chuàng)新，打造工學結合的學徒制培養(yǎng)模式

為推進職業(yè)教育各專業(yè)數字化的升級和改造，我院構建了教學環(huán)境、實訓場地、工作場所與虛擬場景融合的實訓教學資源——數字孿生形式的液壓虛擬仿真基礎訓練實訓室。為創(chuàng)新理實一體、工學結合、校企聯動的混合式教學方式，探索并構建了職業(yè)技能智能化測試體系和數據驅動的學訓結合評價體系。我院借助大數據的支持，使職業(yè)教育和產業(yè)人才需求精準對接，促進了產教融合、校企合作。

我院與大連橡膠塑料機械有限公司和北京發(fā)那科機電有限公司合作，開設“訂單班”及“英才班”，采用工學結合的現代學徒制，與企業(yè)合作定制專業(yè)化的人才培養(yǎng)模式，制訂現代化、數字化新型產業(yè)所需的專業(yè)人才培養(yǎng)方案，實施雙導師培養(yǎng)制度。由企業(yè)技術專家定期到校進行授課指導，開展專業(yè)講座與宣講會，將企業(yè)的最新技術、模式引進校園，讓學生接受最新的行業(yè)技術知識。學生定期進行企業(yè)校外實習實訓，做到校企合作、工學結合培養(yǎng)人才[3]。

（二）產教融合、共享型虛擬仿真實訓基地的建設

數字技術拓展了教師和學生的認知深度和廣度，教師和學生養(yǎng)成了基于數字技術的教學與學習習慣、教學與學習風格，以及教學與學習方式。借助產教融合的契機與平臺，我院與渤船重工有限公司共同搭建了船舶液壓虛擬仿真實訓基地。教師利用假期掛職鍛煉，與企業(yè)技術專家進行交流與學習，共同完成了船舶液壓虛擬仿真實訓系統圖紙的拆解、工藝內容的解讀和教學內容的對接，確定了船舶液壓虛擬仿真實訓中心需要實現的功能。共同探討了后期實訓系統的呈現形式及要達到的效果。在此期間，專家和院校教師進行了多次對接與溝通，共同完成了VR 虛擬仿真工程師培訓及虛擬仿真實訓基地建設等工作，在基地建設的同時提升了“雙師型”教師的能力與水平，為后期的建設建立了良好的基礎。

（三）基于虛擬仿真技術的虛擬仿真實訓室的建設

在現有液壓虛擬仿真實訓室的基礎上進行了改造與應用，將船舶液壓系統基礎訓練實訓室改造成為虛實結合的理實一體化實訓室。船舶液壓虛擬仿真實訓室分為基礎液壓訓練實訓室、船舶舵機液壓虛擬仿真實訓室及船舶錨機液壓虛擬仿真實訓室。教學資源做到了軟件共享、儀器共享，并實現了遠程控制、系統自主開發(fā)，教學資源融入了企業(yè)新技術、新工藝。管理與共享平臺具有擴展性、兼容性和前瞻性[4-5]。

如船舶舵機液壓系統安裝調試實訓室基于舵機工作原理進行液壓系統虛擬軟件的建設，使學生對船舶舵機液壓系統進行熟知，并且能夠動手操作軟件完成船舶舵機液壓系統的安裝與調試，對于常見故障進行排除。船舶錨機液壓系統安裝調試實訓室主要展現液壓系統驅動錨機工作原理，使學生能夠掌握液壓系統的工作原理，在軟件中對液壓系統進行調試與維護，并對常見故障進行診斷與排除。

（四）建設開放性、動態(tài)式的沉浸式教材

借助船舶液壓虛擬仿真實訓基地建設，編寫開放式、動態(tài)式的沉浸式教材。利用虛擬仿真實訓平臺中的教學資源，將課程融合成“云教材”模式。對教學資源進行重組、搭建，便于教師教學使用，同時也便于學生學習。應用船舶液壓虛擬仿真實訓基地資源（見圖1），為學生提供一個接近真實的學習環(huán)境，學習者高度參與，從而提升其技能水平[6-7]。

圖1 虛擬仿真課程資源

（五）職業(yè)技能大賽的教師技術提升及學生培養(yǎng)

船舶液壓虛擬仿真實訓基地是在液壓虛擬仿真實訓室基礎上建設的，增加了企業(yè)實踐技能模塊，改善了學院現有設備不足的情況，滿足了學生參加省級以上職業(yè)技能大賽的需求，以及教師參加教學能力比賽的需求。采用全景相機360°拍攝理實一體化教室，通過軟件合成虛擬仿真實訓室全景；將液壓元件進行實物環(huán)繞拍攝，合成可拖拽、可旋轉、可細微觀察的虛擬元件。學生掃描二維碼即可進入虛擬教室，即時縱覽元件細節(jié)、播放原理講解、觀看系統搭建過程，隨時隨地進行在線學習。在理論知識學習的同時學生可以利用液壓仿真軟件進行液壓虛擬仿真實訓。

針對相關專業(yè)學生基礎專業(yè)技能的培養(yǎng)，學院進行了一系列的調整與設計。為滿足學生參加數控機床維修與數控加工賽項的比賽需要，學院利用虛擬仿真技術對數控機床的液壓基礎元器件設備進行了詳細拆分、講解，讓學生在足夠了解設備的基礎上更好地應用設備。液壓虛擬仿真實訓室的建設滿足了技能大賽前期訓練的需求，有效支撐了教師以及學生參賽的設備需求及對知識技能點的學習。

（六）構建基于船舶液壓虛擬仿真實訓基地內容的職業(yè)院校培訓體系

我國“職教20 條”提出要構建職業(yè)院校的培訓體系，為社會人員提供就業(yè)技能的培訓服務，體現職業(yè)教育的多元辦學特色。我們要大力借助企業(yè)技術力量，幫助學院完成培訓內容與體系構建。為提高勞動者的職業(yè)技能，要建立適應市場經濟的職業(yè)教育培訓體系，加強職工培訓，為下崗職工提供有效的再就業(yè)渠道。我院將社會人員的培訓制度與體系內容融入船舶液壓虛擬仿真實訓基地平臺的建設中，開發(fā)培訓項目，并將職業(yè)資格等級證書內容融入平臺中。目前我院已與葫蘆島天益船用設備有限公司、西門子工業(yè)透平機械（葫蘆島） 有限公司、葫蘆島順達機械制造有限公司等周邊企業(yè)達成合作意向，前期已完成企業(yè)職工兩項培訓工作，后續(xù)還將陸續(xù)制定培訓計劃，定期完成培訓指導工作。

我院與企業(yè)共同承擔虛擬仿真資源的開發(fā)、維護、更新，以及教學活動的管理、實施、評價、服務等工作，將企業(yè)的效益觀念與高校的教學需要結合起來。在學院獨立開展虛擬仿真實訓教學中心建設的同時，開發(fā)了一套適用于企業(yè)及社會人員的培訓體系，建立了豐富的培訓資源和成熟的教學管理方式方法。對虛擬仿真實訓中心的工作人員要有結構、水平和經驗的要求，要求他們能夠勝任虛擬仿真實驗教學。對人員的管理要注重績效考核，重視教學資源的開放共享和充分使用，重視教師對學生學習的激勵和創(chuàng)新工作。

三、船舶智能制造液壓虛擬仿真實訓基地項目建設成效

（一）建設完成船舶液壓系統基礎訓練仿真實訓室

我院購進了液壓虛擬仿真實訓軟件，構建了平臺，利用該平臺，實現了線上線下相結合教學。學生可利用該平臺模擬液壓回路的搭建過程并進行測試，完成虛擬仿真實訓。購進的液壓元件承擔著機械設計與制作、數控技術、機電設備技術、機電一體化、工業(yè)機器人技術等專業(yè)的教學任務，彌補了原有教學配件的不足，累計使用超過400 人次。圖2為液壓虛擬仿真實訓室虛擬場景。

圖2 液壓虛擬仿真實訓室虛擬場景

（二）借助虛擬仿真實訓基地建設項目的獲獎情況

1.學生比賽

我院學生于2020 年、2021 年參加了遼寧省職業(yè)院校技能大賽“數控機床與技術改造”賽項和“復雜部件數控多軸加工”賽項。液壓虛擬仿真實訓室的建設滿足了賽項規(guī)程中“能夠根據數控機床的故障信息，判斷氣動、液壓等元器件的工作狀態(tài)”的要求。在液壓虛擬仿真實訓室，對比賽設備的硬件和軟件均進行了拆裝與模擬練習，學生能更加深入地了解比賽設備，及比賽過程中液壓元器件的工作狀態(tài)，能夠有效判別設備的正常運行狀態(tài)。2020 年，由于疫情，學生在線上對相關知識點與技能點進行模擬練習，開學后再到實際設備中進行觀察和實際操作，最終我院參賽學生獲得了“遼寧省職業(yè)院校技能大賽”“數控機床裝調與技術改造”賽項三等獎1 項、“復雜部件數控多軸加工”賽項三等獎1項，獲得2021 年“一帶一路暨金磚國家技能發(fā)展與技術創(chuàng)新大賽”“數控多軸加工”賽項（學生組）一等獎1 項、二等獎2 項。

2.教師比賽

液壓虛擬仿真實訓室是集實踐操作和信息化教學為一體的綜合教學場所，可以對液壓與氣壓傳動類課程進行理論學習并完成實踐操作。實訓室擁有各類液壓元件的模型，可調整觀看視角，更直觀地了解元器件，還可進行相應的拓展性學習。以該實訓室為依托，我院完成的作品“鏟斗液壓舉升回路分析與調試”獲得2018 遼寧省職業(yè)院校信息化教學大賽一等獎、2018 年全國職業(yè)院校技能大賽二等獎。

四、結語及應用前景

為深化產教融合校企合作，聚集虛擬仿真資源建設，促進各個建設單位資源共建共享，強化資源的有效應用，深化“三教改革”，全面推進數字化升級，未來我院將持續(xù)充實建設船舶液壓虛擬仿真實訓基地教學資源，深化“崗課賽證”融通，擴大虛擬仿真資源應用范圍，輸出到更多的其他造船舶類高校和船舶建造企業(yè)，助力船舶建造行業(yè)技術改造和產業(yè)升級發(fā)展。具體做到：一是進行學生“1+X”的職業(yè)資格等級證書培訓內容的開發(fā)；二是加強校企融合，建設完成企業(yè)、學院多維度的科研成果輸出機制；三是將基于船舶液壓虛擬仿真實訓基地教師數字化服務平臺作為日常項目不定期地更新、完善、應用。

總之，我院虛擬仿真實訓基地建設任務艱巨、意義重大，是高校數字化建設的重要內容，是國家級虛擬仿真實訓中心建設的重要組成部分。此項工作已經接近尾聲，我院要在多年教學改革的基礎上，進一步明確指導思想，加強虛擬仿真實訓中心的教學內容、課程資源、師資隊伍及管理體制與服務體系的建設。同時要秉持虛實結合、相互補充、能實不虛的原則，不斷解決建設工作中出現的新問題，使之不斷完善[8-9]。