基于共享云平臺的虛擬仿真實訓(xùn)基地應(yīng)用研究

摘 要：虛擬仿真實訓(xùn)基地是深化實施教育數(shù)字化轉(zhuǎn)型的重要載體，是重塑教育教學(xué)形態(tài)、創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式的有效支撐，但是當(dāng)前基地應(yīng)用存在功能不完善、共享不充分、實訓(xùn)監(jiān)管難等問題。為此，從資源部署應(yīng)用、教學(xué)服務(wù)以及基地管理的需求轉(zhuǎn)變進行分析，以教育部職業(yè)教育示范性虛擬仿真實訓(xùn)基地培育項目為支撐，探索建設(shè)分層開放、接入靈活、實時處理的虛擬仿真實訓(xùn)教學(xué)共享云平臺。通過虛擬仿真實訓(xùn)基地的應(yīng)用實踐表明，共享云平臺能更好的發(fā)揮虛擬仿真實訓(xùn)基地優(yōu)勢，推進優(yōu)質(zhì)資源共享，拓展基地服務(wù)功能，從而推進高素質(zhì)技術(shù)技能人才培養(yǎng)。

關(guān)鍵詞：虛擬仿真；實訓(xùn)教學(xué)；共享云平臺;基地應(yīng)用

中圖分類號：G431 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：2096-3769（2024）05-058-07

教育數(shù)字化是建設(shè)教育強國的重要引擎，為教育的高質(zhì)量發(fā)展創(chuàng)造了新的可能。隨著數(shù)字技術(shù)的快速發(fā)展，虛擬仿真技術(shù)在高校實訓(xùn)教學(xué)中被廣泛應(yīng)用，解決了實訓(xùn)教學(xué)過程中高投入、高損耗、高風(fēng)險及難實施、難觀摩、難再現(xiàn)的“三高三難”痛點難點問題[1]，改變傳統(tǒng)的教學(xué)模式，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維和實踐能力，推動了教育數(shù)字化的轉(zhuǎn)型升級，適應(yīng)新質(zhì)生產(chǎn)力的發(fā)展需求。

技術(shù)創(chuàng)新教育是一項復(fù)雜的系統(tǒng)工程，當(dāng)前，由于技術(shù)、資源、環(huán)境、政策等各方面條件的限制，虛擬仿真技術(shù)在教育領(lǐng)域的應(yīng)用尚未進入大規(guī)模常態(tài)化應(yīng)用階段，很多虛擬仿真資源開發(fā)平臺是基于國外軟件平臺，不利于我國虛擬仿真產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。需要政府、學(xué)校、企業(yè)等多方協(xié)同參與，通過技術(shù)架構(gòu)創(chuàng)新，開發(fā)通用資源開發(fā)工具和管理平臺，提高學(xué)校虛擬仿真實訓(xùn)資源共享和基地管理水平，推動虛擬仿真技術(shù)在教育領(lǐng)域的深度融合和常態(tài)化應(yīng)用[2]。目前，我國教育資源公共服務(wù)體系也已經(jīng)進入平臺體系協(xié)同化的發(fā)展階段，需要重點解決各級平臺之間存在的相互獨立，資源共享不足、供給與需求不匹配等問題[3]。按照教育部《職業(yè)教育示范性虛擬仿真實訓(xùn)基地建設(shè)指南》要求，學(xué)校應(yīng)建立互聯(lián)互通的虛擬仿真實訓(xùn)教學(xué)管理與資源共享平臺，對虛擬仿真實訓(xùn)教學(xué)場所、設(shè)施設(shè)備和資源進行跨專業(yè)、跨院校、跨地域的統(tǒng)籌管理[4]，主動融入教育高質(zhì)量發(fā)展的生態(tài)體系。

一、虛擬仿真實訓(xùn)基地應(yīng)用的現(xiàn)實困境分析

2022年12月，中共中央辦公廳、國務(wù)院辦公廳印發(fā)《關(guān)于深化現(xiàn)代職業(yè)教育體系建設(shè)改革的意見》，文件指出要提升職業(yè)學(xué)校關(guān)鍵辦學(xué)能力，建設(shè)虛擬仿真實訓(xùn)基地等重點項目，擴大優(yōu)質(zhì)資源共享，推動教育教學(xué)與評價方式變革[5]。2023年7月教育部印發(fā)《關(guān)于加快推進現(xiàn)代職業(yè)教育體系建設(shè)改革重點任務(wù)的通知》，提出到2025年建成200個左右全國示范性虛擬仿真實訓(xùn)基地，帶動各地1000個左右區(qū)域示范性虛擬仿真實訓(xùn)基地建設(shè)[6]，國家層面的政策導(dǎo)向加快推進學(xué)校虛擬仿真實訓(xùn)基地建設(shè)，2023年職業(yè)院校已經(jīng)有64.48%建設(shè)了虛擬仿真實訓(xùn)室[7]，虛擬仿真實訓(xùn)打破空間、地域、學(xué)科專業(yè)的壁壘，為高技能人才培養(yǎng)提供有力的支撐。但是，目前不少虛擬仿真實訓(xùn)基地存在重建設(shè)輕應(yīng)用、輕管理的現(xiàn)象，基地服務(wù)功能不完善、資源共享不充分、實訓(xùn)教學(xué)難監(jiān)管、應(yīng)用水平不高等問題[8，9]，需要進一步發(fā)揮基地優(yōu)勢，加強平臺支撐，以此拓展和提升虛擬仿真實訓(xùn)基地的應(yīng)用水平。

（一）資源共享不充分

由于虛擬仿真軟件資源開發(fā)技術(shù)難度大、周期長、成本高，大部分虛擬仿真軟件資源是針對某個學(xué)科專業(yè)，以本地化部署為主，不同企業(yè)開發(fā)的資源接口規(guī)范不統(tǒng)一，開放的賬號數(shù)量和接口比較有限，且需要授權(quán)才能正常使用，不利于專業(yè)群內(nèi)部學(xué)生對不同崗位的技能訓(xùn)練體驗，無法實現(xiàn)在校內(nèi)外及跨地區(qū)的資源有效共享[10]。大部分虛擬仿真資源的實訓(xùn)場景和操作流程又比較固化，教師無法根據(jù)自身需求進行靈活調(diào)整和個性化設(shè)計，資源開發(fā)缺乏開放性、兼容性和可擴展性。根據(jù)有關(guān)調(diào)查報告顯示，VR教學(xué)常態(tài)化應(yīng)用面臨的挑戰(zhàn)有23%是因為技術(shù)支持不足，缺少對內(nèi)容資源統(tǒng)一管理的配套軟件[2]，配套的資源管理平臺間兼容性差，無法很好地實現(xiàn)資源存儲、分發(fā)、更新與共享。

（二）服務(wù)功能不完善

虛實結(jié)合的實訓(xùn)教學(xué)模式，接近真實的實訓(xùn)體驗和特殊情景模擬，能夠有效提高學(xué)生的實踐操作能力[1]，在職業(yè)教育的應(yīng)用最為廣泛。但是，目前虛擬仿真實訓(xùn)基地建設(shè)存在整體設(shè)計不足，以課程實訓(xùn)教學(xué)應(yīng)用為主，與地方產(chǎn)業(yè)發(fā)展對接不夠緊密，在開展社會培訓(xùn)、技能競賽、研發(fā)創(chuàng)新、科普體驗等服務(wù)方面比較欠缺，基地活動缺乏相應(yīng)的平臺支撐，很多虛擬仿真實訓(xùn)教學(xué)共享平臺存在功能不全、兼容性差、訪問模式單一等問題[10-12]，很難滿足多元化的應(yīng)用要求。此外，由于虛擬仿真資源渲染、訪問需要計算資源和高速網(wǎng)絡(luò)支撐，虛擬仿真系統(tǒng)運行環(huán)境支撐不足和網(wǎng)絡(luò)安全管理問題，在一定程度上影響其在教育領(lǐng)域的常態(tài)化應(yīng)用。

（三）實訓(xùn)教學(xué)難監(jiān)管

由于虛擬仿真資源軟件普遍采用C/S系統(tǒng)架構(gòu)[1，10]，缺乏統(tǒng)一的資源對接規(guī)范，很難對不同專業(yè)、不同實訓(xùn)室的虛擬仿真實訓(xùn)數(shù)據(jù)進行收集、匯總，無法對學(xué)生實訓(xùn)過程進行跟蹤記錄，不能對班級或?qū)W生個體錯誤操作步驟和難點問題進行統(tǒng)計分析。教師無法掌握學(xué)生個體學(xué)習(xí)軌跡和學(xué)習(xí)行為數(shù)據(jù)，很難有針對性的進行教學(xué)反饋和個性化指導(dǎo)。根據(jù)有關(guān)調(diào)查報告顯示，VR教學(xué)常態(tài)化應(yīng)用面臨的挑戰(zhàn)有38%是由于學(xué)生實訓(xùn)學(xué)習(xí)過程難于監(jiān)控，以及對實訓(xùn)數(shù)據(jù)匯總分析和實訓(xùn)過程考核評價[2]。由于缺乏有效平臺支撐，學(xué)校無法及時掌握教師開展虛擬仿真實訓(xùn)教學(xué)情況，以及學(xué)生虛擬仿真實訓(xùn)效果和資源的應(yīng)用情況，不利于實訓(xùn)教學(xué)監(jiān)控和基地運維管理。

二、虛擬仿真實訓(xùn)教學(xué)共享云平臺建設(shè)的必要性

數(shù)字化轉(zhuǎn)型是信息時代教育發(fā)展的歷史必然，虛擬仿真技術(shù)為教育數(shù)字化轉(zhuǎn)型注入了新的活力，但是在賦能教育的實踐過程中存在內(nèi)生動力不足和外部支撐薄弱的問題[2]，尤其是虛擬仿真本身的技術(shù)體系尚不夠成熟，配套的管理平臺和內(nèi)容資源還不能完全滿足教育領(lǐng)域常態(tài)化應(yīng)用要求，需要通過技術(shù)創(chuàng)新和平臺構(gòu)建，進一步優(yōu)化資源部署和應(yīng)用，提升基地服務(wù)能力和管理水平，建立融通開放的虛擬仿真實訓(xùn)教學(xué)環(huán)境，滿足師生發(fā)展和教學(xué)需求，服務(wù)新時代產(chǎn)業(yè)技術(shù)技能人才培養(yǎng)。

（一）資源部署由“本地化”向“云端化”轉(zhuǎn)變，開展共建共享的需要

虛擬仿真軟件資源對硬件處理速度、安全性和可靠性等要求較高，本地化部署方式受到時間、空間的限制，利用率低，很難形成更大范圍的共享。基于云計算、5G網(wǎng)絡(luò)和共享平臺，將虛擬仿真資源部署到云端，能夠根據(jù)實訓(xùn)教學(xué)需求靈活擴展云端服務(wù)器資源，云平臺匯聚不同學(xué)校、不同專業(yè)的虛擬仿真資源，可以支持多用戶、多終端同時使用，實現(xiàn)跨區(qū)域、跨學(xué)校、跨專業(yè)的資源共享和實訓(xùn)教學(xué)，讓參與者都能隨時使用云平臺資源，從而實現(xiàn)橫向多方聯(lián)動、共建共享。

（二）資源利用由“離散化”向“生態(tài)化”轉(zhuǎn)變，深化資源應(yīng)用的需要

虛擬仿真技術(shù)針對傳統(tǒng)實訓(xùn)教學(xué)過程中“三高三難”問題，構(gòu)建對應(yīng)的模塊化資源，這些資源點碎片化分散在各門課程、各實訓(xùn)場所，并在項目建設(shè)中積累、拓展和覆蓋到相關(guān)專業(yè)。通過虛擬仿真實訓(xùn)教學(xué)共享云平臺（簡稱“共享云平臺”）構(gòu)建系統(tǒng)化實訓(xùn)課程，將大量分散的虛擬仿真教學(xué)資源有效收集起來，融入到課前學(xué)習(xí)、課堂實訓(xùn)和考核評價等各教學(xué)環(huán)節(jié)中，教師能夠開展線上線下、虛實結(jié)合交互式、分層次、模塊化等多種方式實訓(xùn)教學(xué)，學(xué)生可以不受時間、空間限制，反復(fù)訓(xùn)練，高效、自主的學(xué)習(xí)，滿足學(xué)生沉浸式、個性化、分段式的靈活實訓(xùn)需求，從而實現(xiàn)縱向全方位、深層次的推廣應(yīng)用。

（三）基地服務(wù)由“硬實力”向“軟實力”轉(zhuǎn)變，拓展基地功能的需要

虛擬仿真實訓(xùn)擺脫傳統(tǒng)實訓(xùn)時間和空間的束縛，有效推動教育教學(xué)改革創(chuàng)新。隨著實訓(xùn)基地設(shè)施環(huán)境和資源建設(shè)的逐漸完善，基地需要進一步拓展服務(wù)功能，緊跟產(chǎn)業(yè)發(fā)展和技術(shù)技能人才培養(yǎng)需求，開發(fā)個性化和定制化實訓(xùn)項目，以共享云平臺為支撐，面向社會、行業(yè)企業(yè)開展職業(yè)培訓(xùn)、技能鑒定、研學(xué)體驗、競賽考試、技術(shù)創(chuàng)新等多元化服務(wù)，利用在線學(xué)習(xí)空間豐富混合式教學(xué)，以便更好提升基地服務(wù)的“軟實力”。

（四）教學(xué)服務(wù)由“粗放型”向“精準(zhǔn)型”轉(zhuǎn)變，提升教學(xué)效果的需要

過程性、多元化、分步式考核是職業(yè)教育實踐教學(xué)評價經(jīng)常采用的考核方式，傳統(tǒng)實訓(xùn)教學(xué)中教師往往憑借主觀經(jīng)驗對學(xué)生學(xué)習(xí)行為進行評價，缺少課堂教學(xué)數(shù)據(jù)、學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)、實踐過程數(shù)據(jù)的支撐。虛擬仿真實訓(xùn)教學(xué)共享云平臺基于各專業(yè)虛擬仿真資源對接匯聚，及時跟蹤記錄不同班級、不同課程的學(xué)生實訓(xùn)過程，形成學(xué)生實訓(xùn)的精準(zhǔn)“畫像”。全過程的實訓(xùn)環(huán)節(jié)監(jiān)測，全流程的數(shù)據(jù)積累，形成多維度、可分析、可量化的教學(xué)評價結(jié)果與反饋機制，為學(xué)生個性化學(xué)習(xí)和教師差異化的教學(xué)實施提供信息支撐。

（五）基地管理由“信息化”向“智能化”轉(zhuǎn)變，提高管理水平的需要

數(shù)字化轉(zhuǎn)型升級是一個循序漸進、變革提升的過程，涉及教學(xué)、管理、服務(wù)多個方面。職業(yè)院校虛擬仿真實訓(xùn)基地承擔(dān)著教學(xué)、實訓(xùn)、培訓(xùn)、科研、競賽、科普等諸多功能，涉及學(xué)科專業(yè)面廣、技術(shù)性強，基地管理涵蓋實訓(xùn)場地、設(shè)備、資源、用戶、數(shù)據(jù)、安全等多個方面，對教學(xué)人員、管理人員、維護人員有較高要求，常常面臨著“想用不想管”“只用不會管”的問題?；毓芾聿粌H涉及安全穩(wěn)定，更是提高效益的關(guān)鍵所在，在設(shè)備價值高、管理人員少、更新迭代快的背景下，智能化的管理平臺所提供的場所預(yù)約、設(shè)備監(jiān)控和故障報警等功能，能有效節(jié)省運維成本，提升基地智能化管理水平。

三、虛擬仿真實訓(xùn)教學(xué)共享云平臺的設(shè)計路徑

綜上，針對虛擬仿真實訓(xùn)教學(xué)管理及資源共享問題，本文將以教育部職業(yè)教育示范性虛擬仿真實訓(xùn)基地培育項目為例，探索建設(shè)分層開放、接入靈活、實時處理的虛擬仿真實訓(xùn)教學(xué)共享云平臺，打造資源共建共享的立交橋，從而提升虛擬仿真實訓(xùn)基地應(yīng)用服務(wù)效能，實現(xiàn)數(shù)字技術(shù)與教育教學(xué)的深度融合。

（一）平臺整體架構(gòu)設(shè)計

虛擬仿真實訓(xùn)教學(xué)共享云平臺以智慧校園云數(shù)據(jù)中心為支撐，按照應(yīng)用層、服務(wù)層、數(shù)據(jù)層三層架構(gòu)設(shè)計，采用“云平臺+云渲染”的處理方式，支持手機、VR/MR眼鏡、PC和數(shù)字大屏等多種終端設(shè)備，具有安全、穩(wěn)定、易用等特點。共享云平臺設(shè)計資源數(shù)據(jù)統(tǒng)一接口規(guī)范，有效對接各專業(yè)、各實訓(xùn)室的虛擬仿真實訓(xùn)資源，能夠?qū)μ摂M仿真實訓(xùn)基地的專業(yè)群實訓(xùn)中心、公共實訓(xùn)中心、研創(chuàng)中心和體驗展示中心進行統(tǒng)一管理，形成基地各中心互聯(lián)互通和資源共享，為基地開展實訓(xùn)教學(xué)、社會培訓(xùn)、技能競賽、研發(fā)創(chuàng)新、科普體驗等多樣化服務(wù)提供支持?；诠蚕碓破脚_的虛擬仿真實訓(xùn)基地架構(gòu)如圖1所示。

（二）平臺功能模塊設(shè)計

為滿足多樣化的服務(wù)需求，虛擬仿真實訓(xùn)教學(xué)共享云平臺主要設(shè)計了資源中心、教學(xué)中心、培訓(xùn)中心、研創(chuàng)中心、數(shù)據(jù)中心、活動大賽、智慧管理等主要功能模塊。平臺主要業(yè)務(wù)功能如下：

1.資源中心作為平臺關(guān)鍵的基礎(chǔ)業(yè)務(wù)，貫穿平臺各個模塊，提供資源創(chuàng)建、重組、流轉(zhuǎn)以及資源添加、管理、分類、轉(zhuǎn)碼、學(xué)習(xí)、評價、統(tǒng)計和搜索等服務(wù)。各門課程可根據(jù)自身特色需求進行個性化設(shè)計，組建課程資源，定制、選配展示界面，為虛擬仿真實訓(xùn)課程建設(shè)提供個性化服務(wù)。

2.教學(xué)中心提供分組實訓(xùn)、課堂互動、實訓(xùn)監(jiān)控、配置管理等服務(wù)，實現(xiàn)對實訓(xùn)項目、實訓(xùn)案例、教學(xué)資源、實訓(xùn)過程、實訓(xùn)結(jié)果、教學(xué)評價等的綜合管理。學(xué)生可以基于虛擬仿真實訓(xùn)條件隨時隨地開展實踐訓(xùn)練，能夠自由進入平臺資源操作流程的某個環(huán)節(jié)進行專項強化訓(xùn)練，按需調(diào)取歷史實訓(xùn)數(shù)據(jù)進行接續(xù)操作、重復(fù)操作等。

3.培訓(xùn)中心提供培訓(xùn)項目分類、培訓(xùn)內(nèi)容、培訓(xùn)考核、任務(wù)進度、培訓(xùn)人員、學(xué)習(xí)檔案等管理服務(wù)，可面向校內(nèi)外學(xué)生、專業(yè)教師、企業(yè)員工、社會人員，開展專業(yè)技能培訓(xùn)、個人能力測評、師生交流研討等活動，通過線上平臺促進校企、校際之間的互動交流與合作。

4.研創(chuàng)中心提供項目創(chuàng)建、內(nèi)容制作、課程構(gòu)建、虛擬教研、內(nèi)容分發(fā)、評價反饋等服務(wù)，校企雙方可以圍繞“三高三難”問題共同設(shè)計、研討和編寫資源開發(fā)腳本，構(gòu)建虛實結(jié)合的模塊化實訓(xùn)內(nèi)容，完成創(chuàng)建的課程可以一鍵發(fā)布到資源中心并隨時引用，方便教師開展線上線下虛擬仿真實訓(xùn)教學(xué)。

5.數(shù)據(jù)中心是平臺的紐帶，提供實訓(xùn)教學(xué)、資源共享、基地服務(wù)、學(xué)生實訓(xùn)、設(shè)備管理等過程數(shù)據(jù)統(tǒng)計與監(jiān)測服務(wù)，通過圖表和數(shù)字的形式呈現(xiàn)給本校師生和業(yè)務(wù)部門，可形成多維度的教學(xué)量化考核評價分析與反饋，是推動實訓(xùn)教學(xué)評價改革的重要驅(qū)動。教學(xué)、培訓(xùn)、大賽、研創(chuàng)等核心業(yè)務(wù)是在數(shù)據(jù)的驅(qū)動下，以資源為中心，按照不同的用戶權(quán)限進行業(yè)務(wù)處理，使用資訊、問卷、消息、考核等工具進行資源交互共享。

6.活動大賽支持行業(yè)、企業(yè)與學(xué)校用戶共同參與賽事活動，活動大賽的優(yōu)秀作品可以對接校本資源庫，與資源中心互通。模塊不僅適用普通實訓(xùn)報告文檔上報，也能借助虛擬仿真實訓(xùn)資源按專業(yè)操作規(guī)范進行線上實操考核，有效避開場地、環(huán)境、設(shè)備、安全等因素影響，保證專業(yè)技能測試的高效、準(zhǔn)確、客觀公正。

7.智慧管理支持對注冊到平臺中的實訓(xùn)設(shè)備（包含VR/AR實訓(xùn)設(shè)備）的遠(yuǎn)程管理，以及對實訓(xùn)室預(yù)約使用和校區(qū)、場地和實驗室的分區(qū)管理。平臺對接學(xué)校教務(wù)系統(tǒng)，管理人員能夠及時監(jiān)控實訓(xùn)室和資源的使用情況，當(dāng)設(shè)備磁盤空間、運行時長等相關(guān)狀態(tài)超出閾值范圍時，平臺管理員將收到警報信息。

（三）平臺應(yīng)用服務(wù)設(shè)計

應(yīng)用服務(wù)采用Spring Cloud微服務(wù)框架搭建，具體業(yè)務(wù)邏輯由對應(yīng)的業(yè)務(wù)服務(wù)處理，業(yè)務(wù)服務(wù)同時連接數(shù)據(jù)庫，對傳輸數(shù)據(jù)進行封裝處理，實現(xiàn)前端用戶與數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)交換，從而完成一次完整請求。在具體業(yè)務(wù)服務(wù)中，由于SpringBoot框架完全支持RESTful開發(fā)規(guī)范，可以通過“@Rest Controller”注解對控制器進行聲明和響應(yīng)，用“@Configuration”注解實現(xiàn)用戶端跨域資源共享（CORS）[13]。為降低各個程序模塊的耦合度，減小模塊間的關(guān)聯(lián)，在Service層封裝具體業(yè)務(wù)邏輯代碼，Controller層根據(jù)業(yè)務(wù)流程需要創(chuàng)建具體的Controller控制器，提供相關(guān)的API接口并調(diào)用Service層相應(yīng)的方法，部分API接口如表1所示?；A(chǔ)服務(wù)包括文件轉(zhuǎn)碼、文件預(yù)覽、服務(wù)注冊、服務(wù)配置、任務(wù)調(diào)度、日志服務(wù)等，文件轉(zhuǎn)碼服務(wù)將不同格式的視頻統(tǒng)一轉(zhuǎn)換成加載更快、兼容性更好的視頻格式，方便加載預(yù)覽。

（四）平臺資源對接

針對不同開發(fā)企業(yè)的資源接口規(guī)范不統(tǒng)一，資源難匯聚、難共享的問題，平臺開發(fā)統(tǒng)一的接口和訪問流程，對部署在云端以及分散在不同實訓(xùn)室的虛擬仿真資源進行管理，實訓(xùn)教學(xué)共享云平臺對接虛擬仿真資源的主要方式如表2所示。實訓(xùn)任務(wù)完成后，虛擬仿真資源軟件將按照平臺指定接口回傳實訓(xùn)報告，平臺將根據(jù)學(xué)生實訓(xùn)報告內(nèi)容對實訓(xùn)任務(wù)完成情況進行跟蹤記錄和統(tǒng)計分析。

四、基于共享云平臺的虛擬仿真實訓(xùn)基地應(yīng)用實踐

本平臺部署在漳州職業(yè)技術(shù)學(xué)院云數(shù)據(jù)中心進行測試，按照學(xué)校建設(shè)“一平臺、七中心”的示范性虛擬仿真實訓(xùn)基地整體架構(gòu)，通過共享云平臺打破專業(yè)壁壘，匯聚優(yōu)勢資源，聯(lián)接校內(nèi)食品加工、智能制造、石油化工、建筑工程四個專業(yè)群虛擬仿真實訓(xùn)中心，以及公共實訓(xùn)中心、研創(chuàng)中心、體驗展示中心，形成多方參與、共建共享共研、線上線下結(jié)合的實訓(xùn)教學(xué)模式，全力打造集教學(xué)、實訓(xùn)、培訓(xùn)、競賽、交流等功能于一體的綜合性虛擬仿真實訓(xùn)基地。以平臺為支撐，充分發(fā)揮虛擬仿真實訓(xùn)基地在推進“三教”改革、深化產(chǎn)教融合方面的作用，學(xué)校虛擬仿真實訓(xùn)基地2021年入選教育部職業(yè)教育示范性虛擬仿真實訓(xùn)基地培育項目，2023年入QO+uCa2v10eMzH2kfBBIrfUCh2ctxKB36QyrthrfwKA=選職業(yè)教育示范性虛擬仿真實訓(xùn)基地典型案例。

（一）平臺支撐，資源共享，拓展基地應(yīng)用

經(jīng)過一段時間的教學(xué)試運行，平臺上線虛擬仿真實訓(xùn)課程達到68門，部署和對接虛擬仿真資源317個，有近4 000名師生使用該平臺，基地除了開展虛擬仿真專業(yè)實訓(xùn)教學(xué)，還借助VR/AR智慧黨建、黨建沙盤和思政虛擬仿真資源面向全校開展思政課教學(xué)?；赝怀鰬?yīng)用服務(wù)導(dǎo)向，擴大優(yōu)質(zhì)資源共享，通過對接國家虛擬仿真基地平臺，與漳州市職教聯(lián)盟單位、上海景格科技股份有限公司等單位共享共建，開展專業(yè)人員技能培訓(xùn)與認(rèn)定、基地校園開放日等活動，基地服務(wù)校內(nèi)外人員20多萬人次。虛擬仿真實訓(xùn)教學(xué)共享云平臺采用B/S和C/S混合訪問模式，平臺主要功能通過B/S模式訪問，C/S模式提供日常教學(xué)管理和個人學(xué)習(xí)狀態(tài)管理，兩種訪問模式功能上相輔相成，優(yōu)勢互補，有利于提升系統(tǒng)安全性和訪問速度。

（二）線上線下，虛實結(jié)合，推進“三教”改革

聚焦專業(yè)實訓(xùn)教學(xué)過程中的“三高三難”問題，以共享云平臺為支撐，通過構(gòu)建具有感知性、沉浸式、交互性的實訓(xùn)教學(xué)場景，創(chuàng)新實訓(xùn)模式，開展混合式教學(xué)，為教師差異化教學(xué)、學(xué)生個性化學(xué)習(xí)提供支持。建筑工程專業(yè)群以實帶虛，引入BIM+VR虛擬工法樓智教系統(tǒng)、交互式學(xué)習(xí)智慧墻和VR施工體驗平臺，方便學(xué)生在安全的虛擬工地學(xué)習(xí)；食品加工專業(yè)群以虛助實，完成食品檢測、果蔬加工和蒸汽高壓等仿真教學(xué)模塊，解決生產(chǎn)實訓(xùn)過程看不到、進不去、危險性大難題；石油化工、智能制造專業(yè)群虛實結(jié)合，引入乙烯工藝實訓(xùn)設(shè)備和仿真軟件、智能制造生產(chǎn)線數(shù)字孿生仿真系統(tǒng)等教學(xué)模塊，解決生產(chǎn)實訓(xùn)高投入、高損耗、高風(fēng)險問題；思政課運用虛擬仿真紅色文化資源營造沉浸感、故事化的學(xué)習(xí)情境，提升學(xué)生思政課學(xué)習(xí)興趣。近幾年，學(xué)校通過開展虛實結(jié)合環(huán)境下的實訓(xùn)教學(xué)改革，建設(shè)相關(guān)省級精品在線課程20多門，編寫新形態(tài)教材和校企“雙元”教材33部，教師參加省級以上相關(guān)競賽項目獲獎24項。

五、結(jié)語

虛擬仿真實訓(xùn)教學(xué)使教育數(shù)字化步入新的階段，共享云平臺提供多樣化的場景應(yīng)用，有效延展實訓(xùn)教學(xué)時間和空間，拓寬虛擬仿真實訓(xùn)基地服務(wù)范疇，豐富基地的服務(wù)功能，構(gòu)建了更加開放、高效、廣泛的學(xué)習(xí)環(huán)境，形成了橫向拓展、縱向延伸的校級虛擬仿真資源供給體系，為高素質(zhì)技術(shù)技能人才培養(yǎng)提供了強有力支撐。未來需要加強人工智能、大數(shù)據(jù)等新興技術(shù)在虛擬仿真實訓(xùn)教學(xué)共享云平臺中的應(yīng)用，深入挖掘資源訪問記錄和實訓(xùn)歷史數(shù)據(jù)，探究學(xué)生實訓(xùn)成效、學(xué)習(xí)動態(tài)與虛擬仿真資源之間的內(nèi)在關(guān)系，優(yōu)化資源訪問控制策略，增強平臺服務(wù)的個性化和智能化。

參考文獻：

[1]李艷，陳琳，朱福根.國內(nèi)虛擬仿真實訓(xùn)：現(xiàn)狀、研究及啟示[J].現(xiàn)代遠(yuǎn)距離教育，2023（06）：12-24.

[2]黃榮懷， 周小紅， 曾海軍，等.虛擬現(xiàn)實教育應(yīng)用白皮書（理論、技術(shù)與實踐）[R].互聯(lián)網(wǎng)教育智能技術(shù)及應(yīng)用國家工程研究中心，華為技術(shù)有限公司ICT新機會孵化部， 2023：28-35.

[3]柯清超，劉麗麗，等.國家智慧教育平臺賦能區(qū)域教育數(shù)字化轉(zhuǎn)型的四重機制[J].中國電化教育，2023（03）：30-36.

[4]教育部科技發(fā)展中心.關(guān)于印發(fā)《職業(yè)教育示范性虛擬仿真實訓(xùn)基地建設(shè)指南》的通知[EB/OL].（2021-09-10）. http：//www.tech.net.cn/news/show-94616.html.

[5]中共中央辦公廳 國務(wù)院辦公廳.關(guān)于深化現(xiàn)代職業(yè)教育體系建設(shè)改革的意見[EB/OL]. （2022-12-21）.http：//www.moe.gov.cn/jyb_xxgk/moe_1777/moe_1778/202212/t20221222_1035691.html.

[6]教育部辦公廳關(guān)于加快推進現(xiàn)代職業(yè)教育體系建設(shè)改革重點任務(wù)的通知[EB/OL].（2023-07-07）. https：//www.gov.cn/zhengce/zhengceku/202307/content_6892671.htm.

[7]韓錫斌，周潛，楊成明，等.職業(yè)教育信息化發(fā)展報告（2023版）[R].教育部教育管理信息中心，教育部職業(yè)院校信息化教學(xué)指導(dǎo)委員會，清華大學(xué)教育研究院，《中國教育信息化》雜志社， 2024： 96.

[8]曾照香，劉哲，李金亮.新時代職業(yè)院校智能制造虛擬仿真實訓(xùn)基地建設(shè)研究[J].教育與職業(yè)，2022（09）：109-112.

[9]李平，文福安，谷文忠，等.邊遠(yuǎn)地區(qū)基礎(chǔ)教育實驗教學(xué)信息化實踐現(xiàn)狀、問題與對策研究——06db0e1db2c27959659b417398e08ff5基于滇西邊境地區(qū)虛擬仿真實驗教學(xué)實踐[J].中國電化教育，2021（12）：111-116.

[10]姜麗萍，謝傳兵，賈清水，等.賦能、轉(zhuǎn)型、變革——職業(yè)教育數(shù)字化實踐與探索——2022年職業(yè)教育國家級教學(xué)成果獎”數(shù)字化“主題獲獎成果分析[J].中國職業(yè)技術(shù)教育，2023（26）：65-74.

[11]李秀麗，李申，方維，等.一體化資源共享型職業(yè)院校虛擬仿真實訓(xùn)基地建設(shè)路徑[J].中國職業(yè)技術(shù)教育，2023（14）：92-96.

[12]晉浩天，陳秋縈.找尋虛擬仿真實訓(xùn)基地建設(shè)密碼[N].光明日報，2023-01-31（013）.

[13]徐鎮(zhèn)輝，郭里城，王燕貞，等.基于混合架構(gòu)的智能農(nóng)業(yè)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計[J].內(nèi)蒙古科技大學(xué)學(xué)報，2021，40（04）：382-387.

Research on the Application of Virtual Simulation Training Base on Shared Cloud Platform

XU Zhen-hui

（Zhangzhou Institute of Technology， Zhangzhou 363000， China）

Abstract： The virtual simulation training base is an important carrier for deepening the digital transformation of education， and also an effective support for reshaping the form of education and teaching， as well as the program models. However， the training base has currently suffering from problems like incomplete functions， insufficient sharing modes， and lack of supervision. Therefore， an analysis is conducted from the application of resource deployment， teaching services， and base management. Supported by the project of Virtual Simulation Training Base Construction for Vocational Education issued by the Ministry of Education， we are exploring the construction of a layered， open， flexible， and real-time processing shared cloud platform， which can better leverage the advantages of virtual simulation training bases through practices. Therefore， it can achieve high-quality resource sharing， expand service functions， and thus promote the cultivation of high-quality technical and skilled talents.

Key words： Virtual Simulation； Hands-on Teaching； Shared Cloud Platform； the Application of Bases

收稿日期：2024-06-10

作者簡介：徐鎮(zhèn)輝（1979），男，福建漳浦人，漳州職業(yè)技術(shù)學(xué)院現(xiàn)代教育技術(shù)中心副教授，工程碩士，研究方向為物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、教育信息化。

本文為以下項目的研究成果：教育部高等學(xué)校科學(xué)研究發(fā)展中心“虛擬仿真技術(shù)在職業(yè)教育教學(xué)中的創(chuàng)新應(yīng)用”專項課題“虛擬仿真實訓(xùn)教學(xué)管理及資源共享平臺建設(shè)的探索與實踐”（課題編號：ＺＪＸＦ２０２２０５６）； 福建省高等學(xué)校教育技術(shù)研究會課題（課題編號：[2023]02-B02）；漳州職業(yè)技術(shù)學(xué)院虛擬仿真軟件資源開發(fā)及應(yīng)用專項課題（課題編號：ＺＺＹＸＮ ２３０１３）。