賈濤 李帆

摘?要：在我國信息技術(shù)發(fā)展水平日益提升之際，教育部組織開展職業(yè)教育虛擬仿真實(shí)訓(xùn)基地建設(shè)，這既是我國新時(shí)期加快推進(jìn)現(xiàn)代職業(yè)教育體系建設(shè)改革的重點(diǎn)任務(wù)，也是加速職業(yè)教育人才培養(yǎng)模式創(chuàng)新的迫切需求，更是職業(yè)院校技術(shù)技能人才實(shí)訓(xùn)教學(xué)模式改革的重要抓手，革新傳統(tǒng)職業(yè)教育實(shí)訓(xùn)看不到、進(jìn)不去、成本高、危險(xiǎn)性較大等教育困難的核心措施。瞄準(zhǔn)專業(yè)實(shí)訓(xùn)教學(xué)中“高投入高難度高風(fēng)險(xiǎn)、難實(shí)施難觀摩難再現(xiàn)”等現(xiàn)實(shí)問題，全方位加速信息技術(shù)和職業(yè)教育教學(xué)工作的有機(jī)融合，已經(jīng)成為高職院校在教學(xué)模式改革過程中的重點(diǎn)內(nèi)容，也有越來越多的院校積極探索虛擬仿真實(shí)訓(xùn)基地的建設(shè)策略，幫助學(xué)生拓寬學(xué)習(xí)途徑。

關(guān)鍵詞：高職院校；虛擬仿真實(shí)訓(xùn)基地；虛擬仿真系統(tǒng)；基地建設(shè)

新時(shí)期，以大數(shù)據(jù)、人工智能、區(qū)塊鏈和虛擬現(xiàn)實(shí)為代表的新興技術(shù)發(fā)展水平突飛猛進(jìn)，為我國教育工作的改革和創(chuàng)新帶來了全新的活力，也帶來了更多的可能性，加速了我國教育信息化的改革發(fā)展進(jìn)程。虛擬仿真實(shí)訓(xùn)基地的建設(shè)，可以讓學(xué)生脫離傳統(tǒng)實(shí)訓(xùn)的空間和時(shí)間限制，是高職院校在實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中無法缺少的重點(diǎn)組成內(nèi)容。新時(shí)期，在國家的大力倡導(dǎo)之下，在各種政策的扶持之下，高職院校持續(xù)推進(jìn)虛擬仿真實(shí)訓(xùn)基地的建設(shè)，與此同時(shí)，也有越來越多的院校獲得了良好的可觀教育改革成果，為培養(yǎng)高素質(zhì)技術(shù)技能人才奠定了有力基礎(chǔ)。因此，加強(qiáng)對(duì)高職院校虛擬仿真實(shí)訓(xùn)基地建設(shè)的探討和研究，對(duì)于改善我國職業(yè)教育水平意義重大。

一、虛擬仿真實(shí)訓(xùn)的特點(diǎn)和優(yōu)勢

虛擬仿真實(shí)訓(xùn)平臺(tái)的最大特征便在于以“假”?！罢妗保瑸閷W(xué)生提供與其專業(yè)相關(guān)的實(shí)驗(yàn)訓(xùn)練場景，讓學(xué)生可以通過信息技術(shù)的輔助，模擬未來就業(yè)之后的工作崗位，并基于生產(chǎn)組織、工藝流程、現(xiàn)場技術(shù)等多個(gè)層面獲得鍛煉，讓學(xué)生可以在步入工作崗位之前，更加適應(yīng)其工作內(nèi)容，實(shí)現(xiàn)了職業(yè)院校在人才培養(yǎng)上的“零適應(yīng)期”發(fā)展目標(biāo)。目前，虛擬仿真實(shí)訓(xùn)在信息技術(shù)發(fā)展水平日益提升的背景下，已經(jīng)具有了沉浸性、互動(dòng)性、感知性和構(gòu)想性特征，改變了傳統(tǒng)的教學(xué)模式和教學(xué)手段，彌補(bǔ)了傳統(tǒng)實(shí)訓(xùn)基地存在的不足之處，例如成本投入較高，損耗較高，風(fēng)險(xiǎn)較高。與此同時(shí)，學(xué)生在實(shí)訓(xùn)過程中難以進(jìn)行實(shí)施、觀摩，無法對(duì)真實(shí)工作場景進(jìn)行再現(xiàn)。通過虛擬仿真實(shí)訓(xùn)平臺(tái)，可以幫助學(xué)生擺脫時(shí)間和空間的制約，使得實(shí)訓(xùn)教學(xué)廣度、教學(xué)深度得以拓寬。另外，虛擬仿真實(shí)訓(xùn)基地的建設(shè)占地面積較小，投資成本較低，見效速度較快，同時(shí)環(huán)境較好，維護(hù)過程較為簡單，更新過程十分快捷，受到我國當(dāng)代在職業(yè)院校教育過程中的青睞和喜愛，這也是新時(shí)期高職院校爭相建設(shè)虛擬仿真實(shí)訓(xùn)平臺(tái)的重要因素。

二、虛擬仿真實(shí)訓(xùn)基地建設(shè)現(xiàn)狀

（一）虛擬仿真實(shí)訓(xùn)泛化現(xiàn)象嚴(yán)重

也正是由于高職院?？吹搅诵畔⒎抡鎸?shí)訓(xùn)平臺(tái)建設(shè)的優(yōu)勢和價(jià)值，所以在虛擬仿真實(shí)訓(xùn)平臺(tái)的建設(shè)上存在著泛化問題，過度挖掘其優(yōu)勢，曲解了教育信息化建設(shè)的根本目標(biāo)。在專業(yè)教學(xué)上過度使用該平臺(tái)，甚至個(gè)別院校認(rèn)為，虛擬仿真實(shí)訓(xùn)平臺(tái)的存在，可以取代學(xué)生的傳統(tǒng)操作實(shí)訓(xùn)，認(rèn)為教師在教學(xué)過程中，未運(yùn)用虛擬仿真實(shí)訓(xùn)平臺(tái)就是教學(xué)工作先進(jìn)的表現(xiàn)。

（二）資源共享缺乏頂層設(shè)計(jì)

虛擬仿真實(shí)訓(xùn)教學(xué)平臺(tái)的出現(xiàn)，改變了傳統(tǒng)的教學(xué)模式和教學(xué)手段，基于技術(shù)實(shí)踐，彌補(bǔ)了傳統(tǒng)教學(xué)工作資源不足等問題，并解決了傳統(tǒng)學(xué)生實(shí)訓(xùn)中的三高三難。與此同時(shí)，全方位激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)的好奇心，提高了課程學(xué)習(xí)參與度，改善了其創(chuàng)造力，受到教師和學(xué)生的青睞和喜愛，各學(xué)校持續(xù)推進(jìn)虛擬仿真實(shí)訓(xùn)基地平臺(tái)的建設(shè)。但是由于頂層規(guī)劃不夠合理，統(tǒng)籌不夠完善，專業(yè)院校只能獨(dú)自為戰(zhàn)。一方面，未建立出針對(duì)性的激勵(lì)共享機(jī)制，另外一方面，層次相同的職業(yè)院校未采納其他院校的項(xiàng)目成功經(jīng)驗(yàn)，加之在進(jìn)行建設(shè)時(shí)，未進(jìn)行全面調(diào)研，導(dǎo)致實(shí)訓(xùn)平臺(tái)的建設(shè)特色不足，利用率相對(duì)較低，接口預(yù)留不夠全面，建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)不夠統(tǒng)一，難以實(shí)現(xiàn)開放共享，優(yōu)勢互補(bǔ)未能落實(shí)到位。

（三）高質(zhì)量的虛擬仿真實(shí)訓(xùn)資源匱乏

目前高職院校在進(jìn)行虛擬實(shí)訓(xùn)平臺(tái)建設(shè)時(shí)，已經(jīng)初具規(guī)模，但是個(gè)別院校未結(jié)合在技術(shù)性人才的培養(yǎng)需求上，也未綜合區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展現(xiàn)狀和行業(yè)發(fā)展水平，建設(shè)的虛擬仿真實(shí)訓(xùn)基地僅可以發(fā)揮出科普、宣傳和體驗(yàn)的作用，無法真正地為學(xué)生的專業(yè)學(xué)習(xí)提供服務(wù)。即便是將該平臺(tái)基地運(yùn)用到了學(xué)生的實(shí)踐教學(xué)，大多數(shù)也是利用鼠標(biāo)和鍵盤，進(jìn)行簡單的交互，與虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的交互模式較為單一，為學(xué)生帶來的沉浸感相對(duì)較差，可以保障基礎(chǔ)的宏觀學(xué)習(xí)流程，但是具體的專業(yè)細(xì)節(jié)部分還有很大的挖掘空間。尤其是用在專業(yè)創(chuàng)新設(shè)計(jì)上的虛擬仿真實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目，較為匱乏。

三、高職院校虛擬仿真實(shí)訓(xùn)基地系統(tǒng)搭建

（一）一體化云服務(wù)虛擬仿真實(shí)訓(xùn)平臺(tái)

在進(jìn)行平臺(tái)建設(shè)時(shí)，需要深入貫徹落實(shí)多維度、立體化、開放式、虛擬結(jié)合的建設(shè)原則，保障一體化云服務(wù)虛擬實(shí)訓(xùn)平臺(tái)建設(shè)的科學(xué)合理。

一是底層基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)。在底層基礎(chǔ)設(shè)施上，包括兩大組成部分，分別是虛擬資源池和物理設(shè)備。物理設(shè)備主要以服務(wù)器、集群存儲(chǔ)設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備為主。虛擬資源池以計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)資源和存儲(chǔ)資源為主。在進(jìn)行底層基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)時(shí)，需要將虛擬技術(shù)作為重點(diǎn)，借助于計(jì)算機(jī)服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)、存儲(chǔ)、安全的虛擬化組件，實(shí)現(xiàn)計(jì)算、存儲(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)等多項(xiàng)虛擬資源在服務(wù)器中的集中整合，變?yōu)榛鶞?zhǔn)架構(gòu)單元。與此同時(shí)，借助于多套單元設(shè)備，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)全面聚合，并以模塊化的無縫橫向拓展方式，構(gòu)建統(tǒng)一資源池，以便于學(xué)生進(jìn)行虛擬空間學(xué)習(xí)。

二是教學(xué)綜合管理平臺(tái)建設(shè)。在該平臺(tái)的建設(shè)上主要包括兩方面內(nèi)容，分別是云資源基礎(chǔ)服務(wù)管理和業(yè)務(wù)應(yīng)用。在云資源基礎(chǔ)服務(wù)管理工作上，需要針對(duì)底層物理資源進(jìn)行統(tǒng)一管理，并進(jìn)行集中調(diào)度，可以為上層的業(yè)務(wù)平臺(tái)提供一定的資源服務(wù)，保障了按需資源分配；在業(yè)務(wù)應(yīng)用上，以教學(xué)、科研和競賽云平臺(tái)為主。

三是虛擬仿真教學(xué)資源庫建設(shè)。在該模塊上，需要為學(xué)生的虛擬仿真學(xué)習(xí)提供一定的課程資源包、競賽資源包、安全資源包以及大數(shù)據(jù)資源包等。

四是虛擬仿真服務(wù)中心開發(fā)。開發(fā)服務(wù)中心的建設(shè)主要?jiǎng)澐譃閮纱髤^(qū)域，分別是科技創(chuàng)新開發(fā)工坊和產(chǎn)教融合成果展廳。借助于VR資源的全面開發(fā)，改善虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在場景搭建過程中的使用水平，具體來說，包括教學(xué)資源、科研成果孵化、社會(huì)服務(wù)、師資素質(zhì)能力提升等多項(xiàng)活動(dòng)。

（二）虛擬場景教學(xué)中心

借助于三維數(shù)字技術(shù)、人機(jī)交互技術(shù)和虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，構(gòu)建出沉浸式的體驗(yàn)中心，將安全教育、教學(xué)演練和展覽展示作為重點(diǎn)，為學(xué)生提供一定的仿真演練服務(wù)，為教師提供一定的虛擬教學(xué)功能。具體來說，主要包括以下幾方面的內(nèi)容：

一是虛擬展示體驗(yàn)區(qū)?？梢詫⑿袠I(yè)知識(shí)以及行業(yè)工作內(nèi)容科普作為重點(diǎn)，通過生動(dòng)形象的案例，引入專業(yè)的發(fā)展歷程，讓學(xué)生可以了解到該行業(yè)突風(fēng)猛進(jìn)的發(fā)展成果，激起學(xué)生的民族自豪感。

二是環(huán)境安全教育。對(duì)學(xué)生開展與職業(yè)相關(guān)的安全教育，其中包括職業(yè)安全、設(shè)備安全和環(huán)境安全。并利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，對(duì)后續(xù)的工作場景進(jìn)行全程模擬，為學(xué)生帶來沉浸式的體驗(yàn)效果，改善學(xué)生的安全教育效果。學(xué)生在體驗(yàn)時(shí)，可以直接佩戴VR眼鏡，帶來一種身臨其境之感，將未來的工作場景及需要用到的設(shè)備和設(shè)施，更為逼真地展現(xiàn)在他們面前。

三是信息設(shè)備的巡檢實(shí)訓(xùn)。借助于虛擬化的作業(yè)環(huán)境，建立虛擬場景，可以讓學(xué)生的實(shí)訓(xùn)過程變得更為系統(tǒng)化、場景化和實(shí)戰(zhàn)化。讓學(xué)生通過虛擬仿真學(xué)習(xí)，獲得身臨其境的學(xué)習(xí)效果，并綜合未來工作的具體內(nèi)容以及模塊中具有的作業(yè)指導(dǎo)書，進(jìn)行設(shè)備的全方位巡檢實(shí)訓(xùn)。在巡檢內(nèi)容上，包括環(huán)境、設(shè)備、電源、機(jī)房、照明、消防、空調(diào)、UPS、線纜工具柜等實(shí)訓(xùn)內(nèi)容。具體來說，可以結(jié)合專業(yè)的具體學(xué)習(xí)內(nèi)容，設(shè)置不同的巡檢實(shí)訓(xùn)。

（三）其他支持系統(tǒng)

一是沉浸式的VR交互系統(tǒng)。借助于三維仿真技術(shù)，創(chuàng)造出封閉化的場景以及音響系統(tǒng)，可以隔絕學(xué)生的視覺、聽覺以及外部環(huán)境，讓學(xué)生處于虛擬仿真技術(shù)搭建而成的虛擬環(huán)境中，并借助于空間定位以及手柄，完成對(duì)設(shè)備的各種交互性操作，讓學(xué)生產(chǎn)生沉浸式體驗(yàn)感。

二是MR的互動(dòng)教學(xué)系統(tǒng)。MR互動(dòng)教學(xué)系統(tǒng)主要是指學(xué)生可以佩戴MR頭盔，對(duì)虛擬空間中的各種模型進(jìn)行交互性操作，也可以針對(duì)現(xiàn)實(shí)空間中真實(shí)存在的物體展開組裝提示操作、原理展示操作。

三是AR互動(dòng)教學(xué)展示系統(tǒng)。教師利用手機(jī)等移動(dòng)終端設(shè)備，對(duì)物體和圖片進(jìn)行識(shí)別，系統(tǒng)屏幕中會(huì)出現(xiàn)對(duì)應(yīng)的三維場景，隨后對(duì)場景中的虛擬物品進(jìn)行放大、縮小處理；可以進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，讓學(xué)生更為清晰直觀地了解到產(chǎn)品的外觀形態(tài)；可以為物品的主要部件操作提供一定的輔助；可以通過對(duì)不同圖片內(nèi)容的掃描，展開分布式邏輯拆裝操作。

四是LED?3D大屏幕顯示系統(tǒng)。顯示屏幕是由多個(gè)LED屏幕面板所組成，用于在進(jìn)行虛擬仿真實(shí)訓(xùn)時(shí)，顯示文字、圖像、視頻等信息。伴隨著新時(shí)期我國LED顯示技術(shù)的日益進(jìn)步，顯示屏的間距也變得越來越小，LED顯示屏的使用越發(fā)廣泛，在進(jìn)行虛擬仿真平臺(tái)建設(shè)時(shí)，尤其是應(yīng)用解決方案搭建的過程中，可以使用3D技術(shù)來保障LED顯示屏的交互顯示功能得以實(shí)現(xiàn)。

四、高職院校虛擬仿真實(shí)訓(xùn)基地建設(shè)保障措施

（一）全面考慮，科學(xué)規(guī)劃

實(shí)踐操作訓(xùn)練是培養(yǎng)職業(yè)院校技術(shù)型人才的重要途徑，雖然虛擬仿真實(shí)訓(xùn)基地的建設(shè)，可以盡量借助虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)模擬學(xué)生的真實(shí)工作場景，但是結(jié)合實(shí)際，虛擬場景和真實(shí)場景兩者之間的差異，無法從根源上消除。大量的工作突發(fā)事件，并不是虛擬仿真實(shí)訓(xùn)基地可以再現(xiàn)的。因此，虛擬仿真實(shí)訓(xùn)平臺(tái)對(duì)于高職院校的技術(shù)型人才培養(yǎng)來說并不是萬能的，有哪些課程、學(xué)科、知識(shí)點(diǎn)以及教學(xué)情境，適合運(yùn)用虛擬仿真實(shí)訓(xùn)教學(xué)基地，需要教師進(jìn)行綜合考量及全面規(guī)劃。與此同時(shí)，還需要綜合考量建設(shè)虛擬仿真實(shí)訓(xùn)基地需要花費(fèi)的成本投入、平臺(tái)的綜合利用率以及后期的維護(hù)更新投入，不能夠?yàn)榱撕唵蔚刈非筇摂M仿真和信息化教學(xué)而大量投入資源。如何保障虛實(shí)結(jié)合、如何確保權(quán)重設(shè)置得科學(xué)合理、應(yīng)該先實(shí)后虛還是先虛后實(shí)，都需要基于職業(yè)院校人才培養(yǎng)的質(zhì)量和效率目標(biāo)，進(jìn)行全面統(tǒng)籌規(guī)劃。

（二）頂層設(shè)計(jì)，共建共享

建設(shè)虛擬仿真實(shí)訓(xùn)基地、搭建平臺(tái)、加強(qiáng)資源開發(fā)，其目標(biāo)在于利用虛擬仿真技術(shù)，為職業(yè)院校的人才培養(yǎng)提供有力服務(wù)，如何盡最大的可能實(shí)現(xiàn)資源的有機(jī)共享，成為高校在建設(shè)虛擬仿真實(shí)訓(xùn)平臺(tái)過程中的重點(diǎn)問題。2022年3月，我國教育部門正式上線國家高等教育智慧教育平臺(tái)，同時(shí)在6月份，推出了虛擬仿真實(shí)驗(yàn)板塊，其中明確指出，需要吸納高水平、高質(zhì)量的專業(yè)學(xué)科虛擬仿真實(shí)訓(xùn)課程，并在全國范圍內(nèi)對(duì)這些資源進(jìn)行有機(jī)共享，以供職業(yè)院校和高等院校進(jìn)行教學(xué)實(shí)驗(yàn)運(yùn)用。各大高職院校在構(gòu)建虛擬仿真實(shí)訓(xùn)基地、開發(fā)課程的過程中，需要加強(qiáng)本地和國家范圍內(nèi)的全面調(diào)研，盡最大的可能結(jié)合院校的實(shí)際需求，加強(qiáng)多方資源的統(tǒng)籌規(guī)劃，踐行求同存異這一原則，以實(shí)現(xiàn)虛擬仿真實(shí)訓(xùn)教學(xué)平臺(tái)在資源上的共享、共建和共用。

（三）產(chǎn)教融合，推出精品

如何進(jìn)一步縮短虛擬仿真實(shí)訓(xùn)平臺(tái)和真實(shí)線下實(shí)訓(xùn)的差異，改善虛擬教學(xué)的教學(xué)效果，成為目前在平臺(tái)搭建過程中的重點(diǎn)問題。通過大量的實(shí)踐研究證明，產(chǎn)教融合是改善虛擬仿真實(shí)訓(xùn)平臺(tái)的主要途徑之一，尤其是我國職業(yè)院校所倡導(dǎo)的三教改革以及“崗課賽證”，為新時(shí)期產(chǎn)教融合指明了未來的發(fā)展方向。職業(yè)院校需要加強(qiáng)與企業(yè)崗位的對(duì)接，融合產(chǎn)業(yè)需求，對(duì)專業(yè)聯(lián)合產(chǎn)業(yè)群進(jìn)行全面匯聚。在課程內(nèi)容的設(shè)置上，需要與職業(yè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行銜接，教學(xué)過程中，需要與生產(chǎn)過程進(jìn)行全面聯(lián)合，對(duì)真實(shí)的工作場景進(jìn)行模擬，對(duì)實(shí)際生產(chǎn)流程進(jìn)行再現(xiàn)，結(jié)合企業(yè)的專業(yè)人員技術(shù)積累和專家經(jīng)驗(yàn)，才可以保障平臺(tái)搭建更加符合真實(shí)的工作場景。與此同時(shí)，借助產(chǎn)教融合，教師的專業(yè)教學(xué)水平也將得到明顯改善，教學(xué)質(zhì)量得以提升，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。這就需要基于產(chǎn)教融合這一背景，加強(qiáng)與產(chǎn)業(yè)崗位群的全面銜接，并對(duì)典型工作任務(wù)進(jìn)行解析，歸納其中的關(guān)鍵技術(shù)，將企業(yè)的新技術(shù)、新工藝和新方法融入實(shí)訓(xùn)平臺(tái)中，以實(shí)現(xiàn)理論、實(shí)踐、知識(shí)三者的高度統(tǒng)一。某種程度上來說，產(chǎn)教融合也是優(yōu)化虛擬仿真實(shí)訓(xùn)教學(xué)平臺(tái)綜合使用效益的必經(jīng)之路。對(duì)于合理和優(yōu)秀的虛擬仿真實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目，需要加強(qiáng)與行業(yè)資源的有機(jī)整合，集齊行業(yè)專家力量，并綜合實(shí)訓(xùn)的具體需求，盡量對(duì)企業(yè)工作流程進(jìn)行還原，提高平臺(tái)的感知維度，為學(xué)生帶來最真實(shí)的工作體驗(yàn)。

結(jié)語

綜上所述，基于教育信息化這一時(shí)代背景，職業(yè)院校需要跟上我國教育行業(yè)的信息化改革發(fā)展步伐，因此，職業(yè)院校建設(shè)虛擬仿真實(shí)訓(xùn)基地，融合科研、教學(xué)、技術(shù)服務(wù)、培訓(xùn)、競賽、技能等級(jí)評(píng)價(jià)等功能于一體，并在了解目前虛擬仿真實(shí)訓(xùn)教學(xué)平臺(tái)不足的情況下，制定出針對(duì)性的保障措施。保障平臺(tái)可以發(fā)揮出最大的利用效益，為職業(yè)院校的人才培養(yǎng)奠定了有力基礎(chǔ)，提供了更為完善的技術(shù)服務(wù)。

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作者簡介：賈濤（1979—?），男，漢族，陜西西安人，本科，工程師，現(xiàn)任職于陜西交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院教務(wù)處，研究方向：土木工程；李帆（1982—?），男，漢族，陜西西安人，碩士，副教授，現(xiàn)任陜西交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院發(fā)展規(guī)劃處，研究方向：教育教學(xué)改革。