數(shù)字化變革下虛擬仿真的教學(xué)資源建設(shè)研究與實踐

張麗

摘要：本文以高速鐵路施工與維護專業(yè)為例，探討了職業(yè)院校虛擬仿真資源建設(shè)的實踐研究。研究表明，注重以學(xué)生為中心、對接崗位規(guī)范、資源整合、校企合作融入等方面的建設(shè)是推進職業(yè)院校虛擬仿真教育的有效途徑。在此基礎(chǔ)上，本文提出了優(yōu)化虛擬仿真教學(xué)資源的建議，旨在進一步完善職業(yè)教育的質(zhì)量和實效。

關(guān)鍵詞： 虛擬仿真資源；職業(yè)院校；實踐研究

引言

職業(yè)教育是培養(yǎng)高素質(zhì)技術(shù)技能型人才的重要途徑，而虛擬仿真技術(shù)的應(yīng)用則為職業(yè)教育的教學(xué)方式和教學(xué)效果提供了新的思路。在職業(yè)院校中，虛擬仿真技術(shù)可以幫助學(xué)生更好地理解理論知識、加強實踐能力、提高職業(yè)素養(yǎng)^[1]。本文以高速鐵路施工與維護專業(yè)為例，探討職業(yè)院校虛擬仿真資源建設(shè)的實踐研究。

一、對接崗位規(guī)范，注重資源的合理性和有效性

（一）背景分析

為了滿足高速鐵路建設(shè)和運行的技術(shù)需求，培養(yǎng)出具有高水平技能的高速鐵路施工與維護專業(yè)人才顯得尤為重要，當(dāng)前職業(yè)院校在實訓(xùn)資源方面的顯著不足。傳統(tǒng)實訓(xùn)室及其設(shè)備數(shù)量有限，已無法滿足學(xué)生日益增長的實訓(xùn)需求。這一限制導(dǎo)致部分實訓(xùn)項目不得不依賴于演示和視頻教學(xué)，這種方式雖然提供了理論知識，卻無法提供實際操作經(jīng)驗，從而影響了學(xué)生動手能力和綜合實踐能力的培養(yǎng)。通過天津市創(chuàng)優(yōu)賦能建設(shè)項目－虛實融合的高鐵綜合實訓(xùn)基地，為學(xué)生提供一個模擬真實工作環(huán)境的高仿真實訓(xùn)平臺，不僅能模擬現(xiàn)場真實的生產(chǎn)流程，還能在多種不同的場景中進行實訓(xùn)演練。這樣的改革不僅解決了實訓(xùn)設(shè)備資源的不足問題，還拓寬了實訓(xùn)方式，解決了實訓(xùn)器材維護費時費力、內(nèi)容固定難以拓展等問題，從而有效地培養(yǎng)出符合軌道交通產(chǎn)業(yè)要求的高水平復(fù)合型、創(chuàng)新型人才。

（二）對接崗位規(guī)范，提高資源的實用性

1.分析崗位需求、梳理崗位標(biāo)準(zhǔn)

為了使虛擬仿真資源更好地為高速鐵路施工與維護專業(yè)的學(xué)生服務(wù)，首先需要對該專業(yè)所涉及的崗位進行深入分析，明確崗位職責(zé)、技能要求等方面的具體內(nèi)容。同時，對現(xiàn)行的崗位標(biāo)準(zhǔn)進行梳理和研究，確保虛擬仿真資源的開發(fā)和建設(shè)與實際崗位需求緊密相扣。

2.研究教學(xué)目標(biāo)、虛實融合

根據(jù)崗位需求和現(xiàn)行崗位標(biāo)準(zhǔn)，明確高速鐵路施工與維護專業(yè)的教學(xué)目標(biāo)，包括培養(yǎng)學(xué)生的知識體系、技能技巧、實際操作能力等。結(jié)合教學(xué)目標(biāo)，規(guī)劃虛擬仿真教學(xué)資源的開發(fā)和實施，確保資源的合理性和有效性。結(jié)合教學(xué)內(nèi)容，在研究崗位需求和教學(xué)目標(biāo)的基礎(chǔ)上，對現(xiàn)有的高速鐵路施工與維護專業(yè)課程體系進行梳理，明確虛擬仿真教學(xué)資源在課程中的具體應(yīng)用。同時，對教學(xué)內(nèi)容進行合理規(guī)劃，將虛擬仿真教學(xué)資源與理論教學(xué)、實踐教學(xué)有機結(jié)合，提高教學(xué)質(zhì)量。

3.設(shè)立評價標(biāo)準(zhǔn)、多維度評估

為了確保虛擬仿真資源的有效性和合理性，在開發(fā)和實施階段就需要制定相應(yīng)的評價標(biāo)準(zhǔn)。評價標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)從資源內(nèi)容、技術(shù)要求、教學(xué)效果等多個維度進行評估，以便及時發(fā)現(xiàn)問題并對其進行調(diào)整和優(yōu)化。此外，可以通過定期邀請行業(yè)專家、教師和學(xué)生參與評價，以充分聽取各方的意見和建議，進一步提高虛擬仿真資源的質(zhì)量。

（三）提升資源的針對性和適應(yīng)性

隨著高速鐵路技術(shù)的不斷發(fā)展和創(chuàng)新，虛擬仿真資源也需要與時俱進，融入“四新”技術(shù)，緊跟行業(yè)發(fā)展趨勢。在資源開發(fā)和優(yōu)化過程中，關(guān)注行業(yè)內(nèi)的新技術(shù)、新設(shè)備、新方法等，及時更新和升級虛擬仿真資源，確保其與行業(yè)發(fā)展保持同步。虛擬仿真資源應(yīng)具有一定的靈活性和可擴展性，以滿足不同教學(xué)場景和需求。此外，還可以結(jié)合現(xiàn)實中的案例、問題等，設(shè)計具有針對性和實用性的虛擬仿真教學(xué)活動，理論－虛擬－實踐相統(tǒng)一的教學(xué)模式。

二、探索高速鐵路施工與維護專業(yè)融入虛擬仿真的方法途徑

（一）優(yōu)化重構(gòu)虛擬仿真教學(xué)資源、挖掘現(xiàn)有資源的價值

針對軌道交通行業(yè)快速發(fā)展導(dǎo)致職業(yè)崗位群的升級變化，強化與軌道交通企業(yè)的合作，利用企業(yè)的實際工作場景和技術(shù)要求，開發(fā)更加貼近實際的虛擬仿真教學(xué)資源。通過企業(yè)提供的案例和數(shù)據(jù)，使虛擬仿真資源更具實際應(yīng)用價值和教學(xué)效果。提煉職業(yè)崗位分析與工作任務(wù)對高速鐵路施工與維護領(lǐng)域的職業(yè)崗位進行深入分析，識別核心職業(yè)能力和技能需求。根據(jù)崗位需求，提煉出典型工作任務(wù)和核心能力點，為虛擬仿真資源的開發(fā)和實訓(xùn)課程的設(shè)計提供依據(jù)。重構(gòu)與優(yōu)化實訓(xùn)課程體系，結(jié)合高速鐵路施工與維護專業(yè)的特點，采用“整體優(yōu)化，分段設(shè)計”的原則，對實訓(xùn)課程體系進行重構(gòu)，見圖1。

探索與實施“課證融通”模式，實現(xiàn)職業(yè)教育課程內(nèi)容與職業(yè)技能等級證書內(nèi)容的有效對接，形成“課證融通”的教學(xué)體系，見圖2。

通過將理論知識與實踐技能相結(jié)合，確保學(xué)生能夠在虛擬環(huán)境中有效地學(xué)習(xí)并掌握所需技能。縱向上，確保實訓(xùn)課程與理論課程的緊密聯(lián)系，避免脫節(jié)，增強課程間的相互補充和支撐。橫向上，協(xié)調(diào)各實訓(xùn)課程間的聯(lián)系和重點，避免內(nèi)容重復(fù)，確保課程體系的連貫性和完整性。

（二）持續(xù)傳播與輸出、促進教學(xué)模式改變

從天津鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院實際和專業(yè)實際出發(fā)，把虛擬仿真資源融入專業(yè)知識和技能教育，采用最新的虛擬現(xiàn)實技術(shù)和仿真軟件，提升資源的互動性和真實感，使學(xué)生能夠在更加逼真的環(huán)境中學(xué)習(xí)和實踐。在“互聯(lián)網(wǎng)+教育”模式基礎(chǔ)上，創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式，整合線上線下資源，以學(xué)生為中心，構(gòu)建一個更加靈活和互動的學(xué)習(xí)環(huán)境。發(fā)展線上教學(xué)平臺，如學(xué)習(xí)通等。提供更多的數(shù)字化學(xué)習(xí)資源和互動工具，促進學(xué)生的自主學(xué)習(xí)和深度參與。針對不同學(xué)生的學(xué)習(xí)風(fēng)格和需求，提供個性化的學(xué)習(xí)路徑和資源，增強學(xué)習(xí)的針對性和有效性。結(jié)合產(chǎn)業(yè)發(fā)展的需求，創(chuàng)新特色職業(yè)教育服務(wù)，開發(fā)符合未來職業(yè)趨勢的虛擬仿真教學(xué)內(nèi)容，如高速鐵路施工技術(shù)、軌道檢測技術(shù)等。在課程設(shè)計中，將虛擬仿真資源與專業(yè)理論緊密結(jié)合，通過實際案例和仿真實踐，增強學(xué)生對知識的理解和應(yīng)用能力。在實訓(xùn)課程中，使用高質(zhì)量的虛擬仿真資源，模擬真實工作環(huán)境，提高學(xué)生的操作技能和職業(yè)適應(yīng)能力。

1.專業(yè)人才培養(yǎng)方案進行虛擬仿真資源融入實施策略研究

以社會和市場需求為導(dǎo)向，以現(xiàn)代信息技術(shù)為手段，依托“南方高鐵、北京鐵路局高鐵工務(wù)段”二大平臺，以高速鐵路施工與維護國家級示范專業(yè)和校級創(chuàng)新團隊為基礎(chǔ)，以現(xiàn)有虛擬仿真資源為基礎(chǔ)，統(tǒng)籌融合多方資源，從頂層設(shè)計上加強虛擬仿真實訓(xùn)場所、共享平臺、教學(xué)資源和師資隊伍的建設(shè)。深入推進教育教學(xué)改革創(chuàng)新，遵循技術(shù)技能人才培養(yǎng)規(guī)律，培養(yǎng)服務(wù)軌道交通行業(yè)與區(qū)域經(jīng)濟的高素質(zhì)技術(shù)技能人才。基于軌道交通虛擬仿真資源人才培養(yǎng)方案修訂，見圖3。

人才培養(yǎng)方案的修訂體現(xiàn)在構(gòu)建多層次的高速鐵路施工與維護專業(yè)課程體系，高速鐵路施工與維護專業(yè)課程體系由基本素質(zhì)與能力課程（公共基礎(chǔ)課包括公共基礎(chǔ)必修課和公共基礎(chǔ)選修課）、職業(yè)能力課程（專業(yè)課包括專業(yè)基礎(chǔ)課、專業(yè)核心課和專業(yè)拓展課）兩個層次的學(xué)習(xí)內(nèi)容組成。在課程設(shè)置上，前期構(gòu)筑專業(yè)基礎(chǔ)，后期優(yōu)化專業(yè)教育，注重學(xué)科交叉培養(yǎng)，加強綜合性和設(shè)計性訓(xùn)練，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新實踐能力^[2-3]。利用鐵路線路病害AR虛擬仿真實訓(xùn)系統(tǒng)，結(jié)合當(dāng)前鐵路線路病害運維情況及培訓(xùn)狀況，基于AR實訓(xùn)沙盤交互系統(tǒng)、AR直播教學(xué)實訓(xùn)系統(tǒng)等多元化、交互式教學(xué)演練培訓(xùn)系統(tǒng)進行教學(xué)培訓(xùn)，可以使學(xué)員通過“主動學(xué)習(xí)、交互實訓(xùn)、考核過關(guān)”的操作過程，逐步掌握各項鐵路線路病害運維作業(yè)要求及主要內(nèi)容，并且可以在教學(xué)實訓(xùn)系統(tǒng)內(nèi)開展實訓(xùn)，進行教學(xué)及工作流程的演練和反饋。

2.以虛助實的課程設(shè)置模塊

為了更加有效地將虛擬仿真技術(shù)融入高速鐵路施工與維護專業(yè)的課程設(shè)置中，針對高速鐵路施工與維護人才培養(yǎng)的特點，細化課程內(nèi)容與結(jié)構(gòu)，對傳統(tǒng)課程內(nèi)容進行細化和創(chuàng)新，確保每個課程單元都與高速鐵路施工與維護的實際需求緊密相連。在課程結(jié)構(gòu)中融入虛擬仿真技術(shù)，使學(xué)生可以在掌握理論基礎(chǔ)的同時，通過模擬操作加深理解。應(yīng)用多樣化教學(xué)方法，結(jié)合案例教學(xué)、小組討論、實驗操作與虛擬仿真，以適應(yīng)不同學(xué)生的學(xué)習(xí)風(fēng)格。在課堂上，運用虛擬仿真技術(shù)來展示復(fù)雜的施工流程或技術(shù)操作，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和參與度。在課程設(shè)計中，特別強調(diào)實踐操作和虛擬仿真的結(jié)合，通過模擬真實施工環(huán)境的虛擬仿真，讓學(xué)生在安全無風(fēng)險的環(huán)境中學(xué)習(xí)和練習(xí)。增強課程的互動性和參與感，利用虛擬仿真技術(shù)提供互動式學(xué)習(xí)體驗，如虛擬現(xiàn)場操作、故障診斷模擬等，提高學(xué)生的參與感和學(xué)習(xí)動力。設(shè)置具有挑戰(zhàn)性的課程項目，鼓勵學(xué)生在虛擬環(huán)境中探索和解決實際問題，提升其解決問題的能力。

三、校企合作，提高人才培養(yǎng)質(zhì)量

校企深度融合，可以讓學(xué)生在實際的工作環(huán)境中學(xué)習(xí)知識和技能，提高其實踐能力和綜合素質(zhì)，也可以讓企業(yè)更好地了解人才需求和人才培養(yǎng)情況，為人才選拔和培養(yǎng)提供更好的支持。例如，與工程局和鐵路局在教學(xué)、科研、實訓(xùn)、就業(yè)等多個領(lǐng)域開展合作，實現(xiàn)產(chǎn)教融合。在此基礎(chǔ)上，加強雙方的交流與合作，共同研究和制定適應(yīng)高速鐵路施工與維護專業(yè)發(fā)展的課程體系和培訓(xùn)方案。同時，與企業(yè)共同開發(fā)符合實際工作需求的虛擬仿真教學(xué)資源，使其更加符合現(xiàn)場操作的實際情況。利用企業(yè)的實際工程案例和技術(shù)數(shù)據(jù)，使教學(xué)內(nèi)容更加貼近實際，提高教學(xué)的針對性和實用性。將緊密結(jié)合實習(xí)與實踐教學(xué)，企業(yè)提供實習(xí)崗位和施工場地，使學(xué)生能夠在真實的工作環(huán)境中進行學(xué)習(xí)和實踐。設(shè)立企業(yè)導(dǎo)師和學(xué)校老師雙指導(dǎo)教師，確保學(xué)生在實習(xí)期間能獲得有效指導(dǎo)和支持。強化學(xué)生的職業(yè)技能和職業(yè)素養(yǎng)培養(yǎng)，通過校企合作，將企業(yè)的職業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和要求融入教學(xué)中，強化學(xué)生的職業(yè)技能和職業(yè)素養(yǎng)培養(yǎng)，促進課程內(nèi)容和教學(xué)方法的創(chuàng)新，企業(yè)的實際需求和反饋成為教學(xué)內(nèi)容和方法創(chuàng)新的重要依據(jù)，確保教學(xué)內(nèi)容與企業(yè)需求高度契合。

校企共建虛擬仿真研究與創(chuàng)新平臺，共同開展技術(shù)研究、成果轉(zhuǎn)化等工作。研究與創(chuàng)新平臺可以幫助企業(yè)解決技術(shù)難題，提高產(chǎn)品競爭力。同時，研究成果也可為教學(xué)、科研提供有力支持。校企共同參與課程開發(fā)與教學(xué)、實訓(xùn)基地建設(shè)、實習(xí)實踐與頂崗實習(xí)、雙向人才培養(yǎng)以及共建研究與創(chuàng)新平臺等方面，持續(xù)關(guān)注行業(yè)動態(tài)和市場需求，不斷調(diào)整和優(yōu)化合作策略，實現(xiàn)雙方資源共享，共同提高人才培養(yǎng)質(zhì)量。

結(jié)語

通過對職業(yè)院校虛擬仿真資源建設(shè)的實踐研究，可以得出在高速鐵路施工與維護專業(yè)教學(xué)中，對接崗位規(guī)范、關(guān)注資源的合理性和有效性，可以確保學(xué)生掌握實際工作所需的知識和技能，探索專業(yè)融入虛擬仿真的方法途徑，可以改革教學(xué)模式。在職業(yè)院校虛擬仿真資源建設(shè)過程中，應(yīng)不斷總結(jié)經(jīng)驗，充分利用現(xiàn)有資源，持續(xù)改進教學(xué)方法和手段，實現(xiàn)虛擬仿真教育資源的優(yōu)化和共享。

本文系天津市高等職業(yè)技術(shù)教育研究會2022年度課題《職業(yè)院校虛擬仿真資源建設(shè)的實踐研究—以高速鐵路施工與維護專業(yè)為例》（課題編號：2022-Z-002）的研究成果。

參考文獻：

[1]徐曉萍，吳炳國.職業(yè)教育虛擬仿真資源建設(shè)現(xiàn)狀、挑戰(zhàn)及對策[J].科技視界，2021，（7）：177-178

[2]何柏，連欣，蔣松山等.化工專業(yè)課程群融合專業(yè)虛擬仿真資源的教學(xué)改革與實踐[J].重慶科技學(xué)院學(xué)報（社會科學(xué)版），2021，（3），108-112.

[3]林海峰，熊飛兵，王逸平.基于虛擬仿真的大學(xué)物理實驗教學(xué)改革[J].中國教育信息化，2017，（12）：91-93.

（作者單位：天津鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院）

（責(zé)任編輯：豆瑞超）