劉 凱

（渤海船舶職業(yè)學(xué)院，遼寧 興城 125105）

隨著虛擬現(xiàn)實、云計算、信息及通信技術(shù)的快速發(fā)展，面對智能手機、平板電腦等智能移動終端設(shè)備的廣泛使用，以及慕課（MOOC）、線上精品課程、具有交互功能的開放式在線學(xué)習(xí)等新的教學(xué)模式的不斷豐富，顛覆性地變革了以往的 “教” 與“學(xué)” 方式。職業(yè)院校應(yīng)該順應(yīng)技術(shù)進(jìn)步和時代發(fā)展趨勢，充分利用信息化技術(shù)，創(chuàng)新教學(xué)模式和教學(xué)手段[1-2]。虛擬仿真技術(shù)是在信息化教學(xué)改革推進(jìn)的背景下應(yīng)用而生的一種教學(xué)技術(shù)，其主要依托于信息技術(shù)、虛擬現(xiàn)實、仿真技術(shù)，創(chuàng)建一個逼真的、具有視、聽、觸等多種感知的虛擬教學(xué)環(huán)境。虛擬仿真實訓(xùn)基于虛擬仿真技術(shù)，用戶通過各種交互設(shè)備，同虛擬環(huán)境中的實體進(jìn)行互動、學(xué)習(xí)和交流，具有沉浸、臨場感和實時交互性特征，學(xué)生通過智能終端（手機、電腦等） 能達(dá)到于操作真實設(shè)備一樣的效果，使學(xué)生在虛擬環(huán)境中完成實訓(xùn)項目，提升實踐能力。這樣很好地解決和彌補了學(xué)校實訓(xùn)設(shè)備不足的問題。同時建設(shè)虛擬仿真實訓(xùn)平臺，將視頻、動畫等虛擬資源上傳到平臺，學(xué)生可以隨時隨地觀看和學(xué)習(xí)，實現(xiàn)最大程度的資源共享。通過“虛實結(jié)合”，實現(xiàn)實訓(xùn)教學(xué)手段和教學(xué)模式的多元化，拓寬學(xué)生的學(xué)習(xí)途徑[2]。

一、虛擬仿真實訓(xùn)中心建設(shè)的意義與價值

（一）適應(yīng)國家推進(jìn)信息化教學(xué)要求

在國家 “互聯(lián)網(wǎng)+”、大數(shù)據(jù)、新一代人工智能等重大戰(zhàn)略背景下，為深入貫徹落實黨的 “十九大”關(guān)于職業(yè)教育改革文件精神，推進(jìn)新時代教育信息化發(fā)展，培育創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展新引擎，國家教育部2018年4 月13 日制定了《教育信息化2.0 行動計劃》 （教技〔2018〕 6 號）。規(guī)劃將教育信息化發(fā)展放到戰(zhàn)略高度，強調(diào)要促進(jìn)信息技術(shù)與教育教學(xué)深度融合，加強頂層設(shè)計、多方協(xié)同推進(jìn)，堅持服務(wù)全局、融合創(chuàng)新、深化應(yīng)用。

（二）促進(jìn)信息技術(shù)、虛擬仿真技術(shù)與職業(yè)教育深度融合

我院（渤海船舶職業(yè)學(xué)院） 通過課題研究，探索信息技術(shù)、虛擬仿真技術(shù)與職業(yè)教育的深度融合，以信息技術(shù)為支撐開展新的教育教學(xué)設(shè)計，將物理環(huán)境、數(shù)字化環(huán)境和虛擬世界三者有機地結(jié)合起來，注重信息化教學(xué)環(huán)境、教學(xué)方式、教學(xué)結(jié)構(gòu)、教學(xué)組織的融會貫通。

（三）有效地緩解職業(yè)院校實訓(xùn)教學(xué)資源不足的問題

2019年，國家在原有職業(yè)教育招生規(guī)模的基礎(chǔ)上擴招100 萬人，將退役軍人、下崗職工、農(nóng)民工納入到職業(yè)教育的體系中。2018年5 月3 日出臺的《國務(wù)院關(guān)于推行終身職業(yè)技能培訓(xùn)制度的意見》（國發(fā)〔2018〕 11 號文） 提出：“建立職業(yè)技能培訓(xùn)市場化社會化發(fā)展機制，提升職業(yè)院校社會培訓(xùn)職能，努力培養(yǎng)造就適應(yīng)我國經(jīng)濟社會發(fā)展需要的知識型、技能型、創(chuàng)新型人才隊伍和高素質(zhì)勞動者?！睂W(xué)校招生規(guī)模的擴大及社會培訓(xùn)能力的提升，都有賴于相應(yīng)培訓(xùn)設(shè)備的支撐。在學(xué)生規(guī)模大幅增加的情況下，很多學(xué)校實訓(xùn)設(shè)備沒有相應(yīng)增多，而且學(xué)校由于師資和耗材等問題，實訓(xùn)室開放時間有限，造成了很多職業(yè)院校的實訓(xùn)環(huán)節(jié)的薄弱，對學(xué)生的職業(yè)技能的培養(yǎng)大打折扣。各校共享虛擬仿真實訓(xùn)中心的建設(shè)，有效緩解了實訓(xùn)教學(xué)資源不足的問題，提高了辦學(xué)效益和教學(xué)質(zhì)量[3-4]。

（四）虛擬實訓(xùn)平臺是傳統(tǒng)實訓(xùn)教學(xué)的有效補充

與虛擬仿真實訓(xùn)平臺同步建設(shè)的虛擬仿真實訓(xùn)室和虛擬仿真實訓(xùn)平臺，將更多的視頻、動畫等虛擬資源上傳到實訓(xùn)平臺。同時借助于第三方軟件，實現(xiàn)虛擬仿真的遠(yuǎn)程在線，學(xué)生可以隨時進(jìn)行學(xué)習(xí)、互動和交流；也可以將課堂沒有完成，或者沒有充分理解的實訓(xùn)項目在線上進(jìn)行重做，實現(xiàn)了對傳統(tǒng)實訓(xùn)教學(xué)的有效補充[4]。

二、虛擬仿真實訓(xùn)中心建設(shè)現(xiàn)狀

各高校為了順應(yīng)教育信息化的發(fā)展趨勢，同時為了彌補實訓(xùn)設(shè)備不足的問題，根據(jù)教學(xué)、科研及社會服務(wù)等需要積極建設(shè)虛擬仿真實訓(xùn)中心。虛擬仿真實訓(xùn)中心在國內(nèi)本科院校建設(shè)起步較早，60%左右本科院校建設(shè)有網(wǎng)絡(luò)實驗實訓(xùn)平臺，但職業(yè)院校起步較晚，還是新鮮事物。調(diào)研顯示，遼寧省建設(shè)有虛擬仿真實訓(xùn)中心的學(xué)校不到30%，而且普遍建設(shè)時間較短，而且存在如下問題[5]：一是在利用現(xiàn)代化的信息手段將信息技術(shù)、虛擬技術(shù)與實習(xí)實訓(xùn)的有效結(jié)合方面缺乏頂層設(shè)計；二是虛擬仿真實訓(xùn)中心的運行機制與管理機制建設(shè)不完善；三是虛擬仿真實訓(xùn)中心建設(shè)為校企合作的新型平臺方面有待于機制創(chuàng)新；四是建立虛擬仿真實訓(xùn)中心的資源共享長效機制方面有待于完善和創(chuàng)新。

三、虛擬仿真實訓(xùn)中心建設(shè)的有效途徑

要以學(xué)生為中心，以信息技術(shù)和虛擬現(xiàn)實為技術(shù)手段，建立支撐自主實訓(xùn)的虛擬和遠(yuǎn)程實訓(xùn)環(huán)境，在開放、互動的教學(xué)模式下，完成高效、低耗、多樣的實習(xí)實訓(xùn)，實現(xiàn)實驗資源網(wǎng)絡(luò)化、實驗管理信息化、實驗活動遠(yuǎn)程化。這既關(guān)乎到虛擬仿真實訓(xùn)平臺建設(shè)與應(yīng)用的持續(xù)性和有效性，也關(guān)乎到信息化教學(xué)改革的深度和廣度[2,4]。我院作為遼寧省 “雙高” 和國家 “雙高” 項目建設(shè)單位，積極探索虛擬仿真實訓(xùn)中心建設(shè)的有效渠道和途徑，按照科學(xué)規(guī)劃、共享資源、突出重點、提高效益、持續(xù)發(fā)展的指導(dǎo)思想，在虛擬仿真實訓(xùn)中心建設(shè)上取得了一定的經(jīng)驗與成效。

（一）建設(shè)虛擬仿真實訓(xùn)室

虛擬仿真實訓(xùn)室的建設(shè)是虛擬仿真實訓(xùn)中心建設(shè)最為重要和關(guān)鍵的一環(huán)。學(xué)校各建設(shè)單位應(yīng)該根據(jù)其專業(yè)特色和現(xiàn)有實訓(xùn)條件，按照有利于提高實訓(xùn)效果、有利于教學(xué)組織實施、有利于虛實結(jié)合的原則，校企合作共建與人才培養(yǎng)方案和企業(yè)職業(yè)崗位緊密對接的虛擬仿真實訓(xùn)室[5]。

我院是國家教育部確定的 “教育信息化試點單位”，近年來一直積極推進(jìn)虛擬仿真實訓(xùn)室建設(shè)，目前建有11 個虛擬仿真實訓(xùn)室，在教學(xué)應(yīng)用中的作用不斷凸顯，成為了我校信息化教學(xué)的一個品牌?，F(xiàn)以機電一體化虛擬仿真實訓(xùn)室為例進(jìn)行介紹。

我院機電一體化虛擬仿真實訓(xùn)室分為教學(xué)展示區(qū)、教學(xué)互動區(qū)、模擬仿真操作區(qū)三個區(qū)域。教學(xué)展示區(qū)主要展示典型元件、常用工具及儀器儀表、優(yōu)秀的學(xué)生作品，在其旁邊放置相應(yīng)的標(biāo)牌，標(biāo)牌包括名稱和相應(yīng)的二維碼信息。通過終端智能移動設(shè)備掃描二維碼，可以獲得相關(guān)的文字、圖片、音頻及視頻信息，學(xué)習(xí)者可以了解其性能、特點、操作使用方法等。在仿真操作區(qū)可以利用實訓(xùn)室電腦、虛擬交互設(shè)備（數(shù)據(jù)手套、3D 展示系統(tǒng)、空間跟蹤定位器、頭戴式立體顯示器等），完成在虛擬環(huán)境中的互動和學(xué)習(xí)，也可以進(jìn)行線上登錄，獲得線上有效學(xué)習(xí)資源。教學(xué)互動區(qū)能夠滿足虛擬仿真與實訓(xùn)相結(jié)合的教學(xué)需要，可以進(jìn)行師生互動式教學(xué)。

（二）建設(shè)虛擬仿真實訓(xùn)中心信息化網(wǎng)絡(luò)管理平臺

通過信息化管理平臺，實現(xiàn)了虛擬仿真實訓(xùn)的智能化動態(tài)管理。虛擬實訓(xùn)平臺提供登陸管理和身份認(rèn)證管理，平臺根據(jù)用戶設(shè)置不同的角色并賦予相應(yīng)權(quán)限，為各實訓(xùn)項目提供接口，為實訓(xùn)者提供全面的虛擬仿真實訓(xùn)教學(xué)內(nèi)容和實訓(xùn)方法，實訓(xùn)者可以實時進(jìn)行在線自主學(xué)習(xí)和實訓(xùn)[6]。

目前，我院積極推進(jìn)虛擬仿真實訓(xùn)中心信息化管理平臺建設(shè)，同時建成了虛擬化數(shù)據(jù)中心，在實際教學(xué)應(yīng)用中取得了很好的效果，實現(xiàn)了虛擬仿真實訓(xùn)管理的科學(xué)化、智能化。指導(dǎo)教師可以創(chuàng)建和管理實訓(xùn)項目、發(fā)布討論的問題、監(jiān)控和指導(dǎo)實訓(xùn)過程、審核實訓(xùn)報告、評價實訓(xùn)效果、給定實訓(xùn)成績，對學(xué)生實現(xiàn)試驗、實訓(xùn)的動態(tài)監(jiān)控和過程管理及考核評價。學(xué)員可以實現(xiàn)與其他學(xué)員及教師的互動交流、接受實訓(xùn)指導(dǎo)、記錄實訓(xùn)數(shù)據(jù)、提交實訓(xùn)報告、查詢實訓(xùn)成績，而且能夠回放自己的實訓(xùn)過程，進(jìn)行項目總結(jié)和過程糾錯。

（三）建設(shè)虛擬仿真實訓(xùn)平臺的科學(xué)、智能的交互實現(xiàn)方式

虛擬平臺以信息及通信技術(shù)為主要手段，以虛擬漫游和虛擬場景等虛擬現(xiàn)實技術(shù)（VR）、增強現(xiàn)實（AR）、全息技術(shù)為實現(xiàn)方式，借助于相應(yīng)的交互設(shè)備，重構(gòu)實驗硬件實現(xiàn)對象的控制、定位與感知。通過超鏈接和虛擬場景進(jìn)行關(guān)聯(lián)，生成交互式實訓(xùn)數(shù)據(jù)，最大程度地還原真實的實訓(xùn)項目[7]。

如我院機電一體化虛擬仿真實訓(xùn)平臺，學(xué)生可以通過電腦或智能移動終端設(shè)備（手機、平板電腦等） 遠(yuǎn)程進(jìn)入到實訓(xùn)室，觀看實訓(xùn)設(shè)備和電氣元件，可以在線觀看電氣元件的介紹說明、工作原理、實訓(xùn)設(shè)備的功能介紹及實訓(xùn)操作要領(lǐng)。同時學(xué)生可根據(jù)教師設(shè)備的實訓(xùn)任務(wù)，線上選擇相應(yīng)的電氣元件，依托第三方的虛擬仿真軟件完成低壓電氣控制、PLC控制實訓(xùn)項目；也可以線上完成設(shè)備仿真機械裝配、電氣接線及編程調(diào)試，并線上提交實訓(xùn)報告；學(xué)生也可以使用虛擬實驗臺，完成配置、連接、調(diào)節(jié)和使用儀器設(shè)備。

（四）建設(shè)虛擬仿真與傳統(tǒng)實訓(xùn)相結(jié)合的新教學(xué)模式，促進(jìn)“三教”改革

虛擬仿真實訓(xùn)中心是傳統(tǒng)實驗實訓(xùn)方式的有效補充和延伸。根據(jù)教育部高等教育司《關(guān)于開展國家級虛擬仿真實驗教學(xué)中心建設(shè)工作的通知》 要求，實訓(xùn)中心的建設(shè)應(yīng)遵循 “虛實結(jié)合、相互補充、能實不虛” 的建設(shè)原則，通過虛擬仿真實訓(xùn)中心建設(shè)，進(jìn)一步豐富實踐教學(xué)內(nèi)涵，創(chuàng)新教學(xué)模式和教學(xué)手段，進(jìn)而帶動專業(yè)教學(xué)改革，促進(jìn)學(xué)校 “三教” 改革的實施。在虛擬仿真實訓(xùn)中心建設(shè)過程中，各專業(yè)要結(jié)合專業(yè)特色，考慮本專業(yè)的人才培養(yǎng)目標(biāo)及所對接的職業(yè)崗位，確保所開發(fā)的實訓(xùn)仿真項目的科學(xué)性和實用性，同時要做到虛實融合互補、以實為主，不能喧賓奪主[8]。

我院充分利用現(xiàn)有的虛擬仿真實訓(xùn)室，做到虛擬結(jié)合，虛實互補。在具體教學(xué)組織實施過程中，按照項目資訊→相關(guān)知識講解→項目仿真練習(xí)→項目實施操作→項目考核評價的步驟進(jìn)行，因此項目仿真可以作為在項目實施操作之前的預(yù)熱和準(zhǔn)備，為后續(xù)的項目實施做好技術(shù)和經(jīng)驗積累，確保實習(xí)實訓(xùn)項目的知識目標(biāo)和技能目標(biāo)。

（五）建設(shè)虛擬仿真實訓(xùn)中心的多方協(xié)作、企業(yè)參與的建設(shè)機制

學(xué)校培養(yǎng)的人才，終將為企業(yè)服務(wù)。為了增強實訓(xùn)虛擬仿真實訓(xùn)中心的適用性和實用性，要在多方協(xié)作、行業(yè)企業(yè)積極參與的基礎(chǔ)上進(jìn)行建設(shè)。根據(jù)校企合作機制及相關(guān)訴求，企業(yè)選派工程師與學(xué)校教師、信息技術(shù)工程師共同研究、開發(fā)項目資源，進(jìn)一步強化校企合作，使虛擬仿真實訓(xùn)中心成為校企合作的紐帶。在項目的設(shè)計上，要根據(jù)企業(yè)的實際崗位能力需求，以學(xué)?，F(xiàn)有資源為依托，有針對性地設(shè)置仿真實訓(xùn)項目，校企雙方合作進(jìn)行實訓(xùn)中心的設(shè)計及功能完善[9]。

近年來，為了積極深化和落實國務(wù)院《國家職業(yè)教育改革實施方案》 等文件精神，深化產(chǎn)教融合，拓展校企合作的深度和廣度，我院積極與區(qū)域企業(yè)開展深入合作，現(xiàn)建有校企業(yè)合作懂事會、葫蘆島區(qū)域政校企合作理事會、環(huán)渤海船舶行業(yè)校企合作委員會，建有成熟的校企合作機制體制。

我院在現(xiàn)有校企合作的基礎(chǔ)上，按照 “優(yōu)勢互補、資源共享、互惠雙贏、共同發(fā)展” 的原則，校企共建虛擬仿真實訓(xùn)中心及虛擬資源。為了建立長效合作機制，充分激發(fā)企業(yè)參與熱情，雙方積極研究制定可實施的方案，這其中最為關(guān)鍵的是要充分考慮企業(yè)的利益訴求。我院從三個方面著手進(jìn)行了改革：一是資源的開放性和共享性，即雙方合作共建虛擬仿真實訓(xùn)室及線上虛擬資源，校企雙方都可以無償使用；二是共建項目和資源企業(yè)的實用性，要與企業(yè)的職業(yè)崗位技能培訓(xùn)相對接；三是依托虛擬仿真實訓(xùn)中心進(jìn)行的證書考核，雙方互認(rèn)，企業(yè)參與證書的考核的監(jiān)督，并且可以作為企業(yè)崗前培訓(xùn)的一部分，也可以作為企業(yè)錄用畢業(yè)生的一個參考條件。

（六）建設(shè)虛擬仿真實訓(xùn)中心資源共享機制

虛擬仿真實訓(xùn)中心的建設(shè)需要大量的資金、設(shè)備、人員、軟件、硬件等，因此中心建成后應(yīng)得到更廣泛的應(yīng)用。我院通過校校合作、校企合作，建立和完善資源共享的長效機制，實現(xiàn)了實訓(xùn)中心校內(nèi)各系部共享、學(xué)校之間共享、學(xué)校與參與建設(shè)的企業(yè)共享，避免重復(fù)建設(shè)，最大程度提升資源的利用率。同時 “共享” 機制也便于大家的互動交流，豐富線上資源，提出更多的合理化建議，有利于虛擬仿真平臺的不斷完善[10]。

我院虛擬仿真實訓(xùn)中心共享機制，體現(xiàn)在兩個方面：一是虛擬仿真實訓(xùn)室的共享，二是線上資源的共享。對于虛擬仿真實訓(xùn)室，根據(jù)校企合作雙方的合作協(xié)議，在不影響學(xué)校正常使用和授課的前提下，企業(yè)利用周末或假期在虛擬仿真實訓(xùn)室開展企業(yè)技術(shù)崗位技能培訓(xùn)或新入職人員的崗前培訓(xùn)。這樣一方面充分利用了現(xiàn)有資源，另一方面也為企業(yè)大大節(jié)省了培訓(xùn)成本。對于線上資源，借助于我院虛擬仿真實訓(xùn)中心信息化管理平臺，通過身份認(rèn)證的學(xué)員可以隨時進(jìn)行仿真實訓(xùn)操作練習(xí)，通過遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)儀器共享、遠(yuǎn)程控制及學(xué)習(xí)互動，為校內(nèi)外師生、科研人員及相關(guān)企業(yè)學(xué)習(xí)培訓(xùn)人員提供實時的遠(yuǎn)程教學(xué)服務(wù)和企業(yè)的崗位技術(shù)培訓(xùn)服務(wù)。

（七）提升教師信息技術(shù)應(yīng)用能力

以信息技術(shù)為主導(dǎo)的虛擬仿真技術(shù)虛擬現(xiàn)實（VR）、增強現(xiàn)實（AR）、全息技術(shù)能否在教學(xué)中發(fā)揮實效，取得良好的教學(xué)效果，教師的信息技術(shù)應(yīng)用能力及水平是關(guān)鍵因素。因此，為了充分利用現(xiàn)有軟硬件資源，最大程度提升應(yīng)用效果，學(xué)校必須制定相應(yīng)的激勵機制，鼓勵教師通過培訓(xùn)、學(xué)習(xí)或比賽，不斷提升應(yīng)用信息化教學(xué)水平，確保教學(xué)效果的最大化。

為了提升學(xué)校教師的信息教學(xué)水平，我院從以下幾個方面著手：一是通過 “請進(jìn)來” 和 “走出去”的形式，強化對教師信息技術(shù)相關(guān)技能的培訓(xùn)；二是鼓勵教師參加各類信息化教學(xué)大賽和技能大賽，將大賽的成績作為績效考核的重要組成部分；三是每個專業(yè)確定2～3 門核心課程，進(jìn)行信息化課程建設(shè)改革，要求教師必須參與信息化課程建設(shè)；四是每學(xué)期對教師應(yīng)用信息化教學(xué)管理平臺的教學(xué)效果進(jìn)行評估，包括學(xué)生評估和教師評估兩部分，監(jiān)督教師的信息化教學(xué)手段的應(yīng)用情況及虛擬仿真資源的使用情況；五是將信息化教學(xué)成果作為職稱評定的重要加分項，提高教師參與信息化教學(xué)改革的積極性。

總之，虛擬仿真實訓(xùn)中心建設(shè)是國家信息化教學(xué)改革的重要組成部分，也是職業(yè)院校順應(yīng)信息技術(shù)發(fā)展，推進(jìn)信息化教學(xué)改革的必經(jīng)之路。因此職業(yè)院校一方面要加強虛擬仿真實訓(xùn)中心的軟硬件環(huán)境建設(shè)，并在建設(shè)過程中不斷探索總結(jié)經(jīng)驗，提升虛擬仿真實訓(xùn)中心的適用性和實用性，使其平臺真正發(fā)揮服務(wù)教學(xué)、提升學(xué)生實踐創(chuàng)新能力的作用；另一方面，要切實提升教師的信息化教學(xué)水平，提升虛擬仿真實訓(xùn)平臺的線上運行管理水平，建設(shè)優(yōu)質(zhì)資源共享機制，按照 “服務(wù)學(xué)生、區(qū)域共享、培育創(chuàng)新能力” 的理念，將實訓(xùn)仿真實訓(xùn)中心建設(shè)為優(yōu)質(zhì)的線上教學(xué)輔助平臺。