［摘 要］本文通過對高職環(huán)境類專業(yè)實訓(xùn)存在的問題進(jìn)行剖析，結(jié)合基于1+X證書（水環(huán)境監(jiān)測與治理）考核要點創(chuàng)建虛擬仿真云平臺，通過仿真虛擬平臺使用情況流程及分析，嘗試為高職環(huán)境類專業(yè)建設(shè)仿真實訓(xùn)平臺建設(shè)提供一些參考與借鑒。

［關(guān)鍵詞］高職；環(huán)境類；虛擬仿真平臺；共享實訓(xùn)；1+X

［中圖分類號］G71 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

2021年《職業(yè)教育示范性虛擬仿真實訓(xùn)基地建設(shè)指南》頒布，標(biāo)志著實訓(xùn)建設(shè)朝著信息化、數(shù)字化、智能化邁出了堅實的一步，虛擬仿真實訓(xùn)基地及實訓(xùn)項目的建設(shè)將成為今后職業(yè)教育發(fā)展的又一片藍(lán)海。高職環(huán)境類實訓(xùn)室涉及水污染、大氣、環(huán)境監(jiān)測、化學(xué)分析、固廢處置等專業(yè)實訓(xùn)，但開展真實的實訓(xùn)項目難度系數(shù)較大，加上環(huán)境類實訓(xùn)項目都涉及化學(xué)試劑、玻璃儀器及精密儀器設(shè)備，實訓(xùn)成本高還具有一定的危險性系數(shù)，因此如何在實訓(xùn)過程中引入數(shù)字化實訓(xùn)平臺，解決學(xué)生的不敢為、不亂為、不想為的行為，是高職環(huán)境類教師在實訓(xùn)課程中必須面對的難題。因此，教師應(yīng)結(jié)合課程內(nèi)容創(chuàng)設(shè)合理的仿真實訓(xùn)項目，搭建虛擬仿真實訓(xùn)平臺，開展教學(xué)活動，以提高學(xué)生的綜合素質(zhì)能力［1］。

本項目基于與歐倍爾虛擬仿真云平臺共同開發(fā)數(shù)字化虛擬實訓(xùn)軟件，搭建虛擬仿真實訓(xùn)平臺，為實訓(xùn)課堂教學(xué)效果和實訓(xùn)平臺數(shù)字化建設(shè)提供解決思路。

1 高職環(huán)境類專業(yè)實訓(xùn)教學(xué)存在的問題

1.1 基礎(chǔ)類實訓(xùn)教學(xué)問題

基礎(chǔ)類實訓(xùn)主要訓(xùn)練學(xué)生化學(xué)類基礎(chǔ)實驗、專業(yè)基礎(chǔ)實驗技能，也是目前高職環(huán)境類專業(yè)開發(fā)最多、實施最全面的一類實訓(xùn)項目，但這類實訓(xùn)項目的實驗所用試劑、產(chǎn)生的廢棄物存在著有毒有害物質(zhì)，稍有不慎會對學(xué)生身心健康產(chǎn)生危害，進(jìn)而導(dǎo)致學(xué)生在實驗過程中不敢為的現(xiàn)象。比如，工業(yè)廢水CODcr含量的測定，實驗回流過程中需要使用較多的濃硫酸試劑，雖然在教學(xué)過程中，教師多次強調(diào)實驗藥劑的使用注意事項，實訓(xùn)指導(dǎo)教師現(xiàn)場實時指導(dǎo)，仍然會有部分學(xué)生找各種理由借口，不參與實驗，不主動作為，等著同組或同伴把實驗做好，或者直接借鑒其他組別的實驗結(jié)果，完成實驗報告，卻沒有得到實際動手的鍛煉［2］。

1.2 專業(yè)類實訓(xùn)教學(xué)問題

專業(yè)類實訓(xùn)項目主要是指跟專業(yè)課程緊密相關(guān)的實訓(xùn)教學(xué)，比如水處理實訓(xùn)項目、大氣污染控制實訓(xùn)項目、固廢處理處置實訓(xùn)項目等，主要培養(yǎng)學(xué)生的專業(yè)操作技能。這類實訓(xùn)項目有實訓(xùn)時間過長、綜合要求高、設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜等問題，導(dǎo)致學(xué)生出現(xiàn)不想為的現(xiàn)象。比如，水處理實訓(xùn)項目中的A/O脫氮工藝，實驗采用真實的生活污水實驗，整個實訓(xùn)項目包括生活污水的制備、活性污泥的制備與培養(yǎng)、污水處理工藝的調(diào)試、污水處理效果監(jiān)測、污泥的處理與處置等，整個工藝流程需要耗時數(shù)天乃至數(shù)十天，而且在工藝運行過程中，任何一處的差錯都可能導(dǎo)致后續(xù)實驗結(jié)果不理想，以致學(xué)生的學(xué)習(xí)成就獲得感不足，最終使學(xué)生不想為。

1.3 大型儀器類實訓(xùn)教學(xué)問題

大型儀器類實訓(xùn)項目主要是針對環(huán)境類專業(yè)學(xué)習(xí)中所使用大型儀器設(shè)備，如氣相色譜儀、液相色譜儀、ICP、原子吸收儀、冷原子熒光儀等精密儀器設(shè)備。這類實訓(xùn)項目往往因?qū)嵱?xùn)設(shè)備不足，學(xué)生缺乏親自操作的機會，因而無法形成直觀感受，對所涉及的專業(yè)知識的理解程度便十分有限。

1.4 生產(chǎn)實習(xí)類實訓(xùn)教學(xué)問題

生產(chǎn)實習(xí)類實訓(xùn)主要是讓學(xué)生對專業(yè)就業(yè)崗位進(jìn)行認(rèn)知一類的實訓(xùn)項目，如城市污水處理廠、工業(yè)廢水處理廠、自來水廠、環(huán)境監(jiān)測站和垃圾填埋場等企事業(yè)單位的參觀見習(xí)等。這類實訓(xùn)項目需要通過校企合作單位完成，而企業(yè)為了確保生產(chǎn)安全，一般僅提供參觀權(quán)限，并不會安排學(xué)生深入一線參與系統(tǒng)性、全流程的操作和管理，雖然企業(yè)導(dǎo)師講解得很詳細(xì)，但由于學(xué)生缺少實踐動手的機會，理解起來也會大打折扣。近年來，這樣的機會更加難以實現(xiàn)，以致生產(chǎn)實習(xí)實訓(xùn)類教學(xué)項目只能依靠簡單的視頻來進(jìn)行講解，學(xué)生的理論知識與工程實際應(yīng)用很難結(jié)合起來，專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)難以100 %實現(xiàn)。

2 環(huán)監(jiān)專業(yè)仿真云平臺共享實訓(xùn)場景創(chuàng)建

為解決上述存在的問題，結(jié)合專業(yè)1+X證書考核要求，在北京歐倍爾虛擬仿真云平臺和環(huán)監(jiān)專業(yè)校內(nèi)實訓(xùn)室的基礎(chǔ)上，以“科學(xué)統(tǒng)籌，創(chuàng)新引領(lǐng)，凸顯特色，資源共享”為指導(dǎo)思想，以提高學(xué)生職業(yè)技能和動手操作能力為宗旨，建設(shè)真實實驗、仿真實驗相互補充、相互支撐、相互促進(jìn)的實訓(xùn)教學(xué)體系。

環(huán)監(jiān)專業(yè)仿真云平臺依托歐倍爾虛擬仿真云平臺，在1+X水環(huán)境監(jiān)測與治理職業(yè)證書考核項目的基礎(chǔ)上，結(jié)合專業(yè)化學(xué)分析、環(huán)境監(jiān)測技術(shù)與實訓(xùn)、大氣污染控制與設(shè)備運行、水污染控制與設(shè)備運行、環(huán)境工程CAD、固體廢物處理與處置、室內(nèi)環(huán)境檢測與治理等課程，以校內(nèi)專業(yè)實訓(xùn)室和歐倍爾云平臺為支撐點，將實驗教學(xué)資源與信息技術(shù)進(jìn)行融合，建立環(huán)監(jiān)專業(yè)仿真云平臺共享實訓(xùn)場景體系。通過不斷完善建設(shè)內(nèi)容，推進(jìn)實驗教學(xué)信息化和實驗教學(xué)資源開放共享［3］。

2.1 基礎(chǔ)類實訓(xùn)仿真平臺

基礎(chǔ)類實訓(xùn)仿真平臺主要開設(shè)專業(yè)基礎(chǔ)技能培養(yǎng)的實驗項目，訓(xùn)練學(xué)生的基礎(chǔ)實驗技能。解決目前專業(yè)在校內(nèi)實訓(xùn)室開展實驗當(dāng)中普遍存在的化學(xué)藥劑、實驗廢棄物有毒有害難處理以及對環(huán)境不友好的問題；同時通過虛擬仿真軟件實現(xiàn)實驗過程可重復(fù)、實驗結(jié)果可預(yù)見、實驗風(fēng)險可規(guī)避、實驗成本可控制，實現(xiàn)學(xué)生的實驗流程規(guī)范化，再通過線下實驗室真實實訓(xùn)進(jìn)行情景再現(xiàn)與驗證，破解學(xué)生實驗過程中的不敢為現(xiàn)象。

2.2 專業(yè)類實訓(xùn)仿真平臺

專業(yè)類實訓(xùn)仿真平臺主要開設(shè)環(huán)境工程治理設(shè)備結(jié)構(gòu)與維護(hù)等專業(yè)實踐技能培養(yǎng)的實訓(xùn)項目，訓(xùn)練學(xué)生的專業(yè)技術(shù)素養(yǎng)。通過設(shè)備結(jié)構(gòu)的虛擬3D仿真軟件，改變線下實訓(xùn)設(shè)備內(nèi)部結(jié)構(gòu)不可見、拆卸困難等不利條件，提高學(xué)生實訓(xùn)的參與感、實訓(xùn)過程的代入感、實訓(xùn)結(jié)果的成就感，破解學(xué)生實訓(xùn)過程中的不想為現(xiàn)象，再輔以線下真實的工程治理設(shè)備，提升學(xué)生的專業(yè)實踐技能。

2.3 大型精密儀器類實訓(xùn)仿真平臺

大型精密儀器類實訓(xùn)仿真平臺主要開設(shè)專業(yè)所學(xué)的大型精密儀器操作實訓(xùn)項目，訓(xùn)練學(xué)生使用大型精密儀器設(shè)備的技能。通過大型精密儀器虛擬仿真平臺，解決院校環(huán)監(jiān)類專業(yè)大型儀器設(shè)備不足，增加學(xué)生動手操作的機會，規(guī)避學(xué)生誤操作的設(shè)備損壞情況，鼓勵學(xué)生多動手、多操作、多體會，再通過線下真實設(shè)備的直觀體驗，破解學(xué)生開展大型精密儀器類實訓(xùn)時不敢為、不想為、不亂為的現(xiàn)象［4］。

2.4 生產(chǎn)實習(xí)類實訓(xùn)仿真平臺

生產(chǎn)實習(xí)類實訓(xùn)仿真平臺主要開設(shè)專業(yè)崗位認(rèn)知/實踐類實訓(xùn)項目，開展學(xué)生就業(yè)前的職業(yè)崗位認(rèn)知、工作內(nèi)容模擬、職業(yè)素養(yǎng)要求的綜合仿真實訓(xùn)，實現(xiàn)學(xué)生畢業(yè)即就業(yè)無縫銜接的職業(yè)技能需求。學(xué)生通過3D虛擬工廠能夠?qū)崿F(xiàn)理論知識與實際工作崗位需要能力進(jìn)行無縫對接，明確工作崗位的工作內(nèi)容、工作流程管理、工藝設(shè)備操作等，破解生產(chǎn)實習(xí)類實訓(xùn)“只看不做”的現(xiàn)象［5］。

環(huán)監(jiān)專業(yè)仿真云平臺共享實訓(xùn)體系主要建設(shè)內(nèi)容，如表1所示。

3 環(huán)監(jiān)專業(yè)仿真云平臺實訓(xùn)場景的使用

目前，環(huán)監(jiān)專業(yè)基于北京歐倍爾虛擬仿真云平臺的共享實訓(xùn)場景已創(chuàng)建，下面通過“污水處理工藝虛擬仿真實驗”為例，來講解環(huán)監(jiān)專業(yè)仿真云平臺實訓(xùn)場景的使用流程?！拔鬯幚砉に囂摂M仿真實驗”是一個人機高交互操作的、全程參與式的虛擬操作平臺，主要是讓學(xué)生通過仿真軟件，自主選擇污水類型，預(yù)設(shè)污水原水指標(biāo)和污水處理達(dá)標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)，靈活搭建污水處理工藝流程，讓學(xué)生了解污水處理的流程，污水處理工藝設(shè)計要求，了解污水工藝各個處理構(gòu)筑物，通過自主學(xué)習(xí)和老師的現(xiàn)場指導(dǎo)，完成虛擬仿真實訓(xùn)。平臺還可以通過創(chuàng)設(shè)虛擬仿真測試試卷來檢驗學(xué)生的掌握程度，以供教師更好地掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)情況和調(diào)整教學(xué)計劃。環(huán)監(jiān)專業(yè)仿真云平臺實訓(xùn)場景的使用流程，如圖1所示。

4 結(jié)論與建議

高職環(huán)監(jiān)類專業(yè)是一個綜合能力要求高、專業(yè)性強、對動手操作能力和專業(yè)知識儲備要求高的專業(yè)，仿真云平臺虛擬實訓(xùn)場景的實施，很好地解決了線下實驗存在的職業(yè)危害、場地空間、實訓(xùn)時間、實訓(xùn)成本經(jīng)費等問題，增加了學(xué)生實訓(xùn)過程中的安全性，拉近了理論學(xué)習(xí)與工作崗位內(nèi)容的距離，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提升了學(xué)生主動思考和動手操作的能力，能夠滿足專業(yè)人才的培養(yǎng)需求。近年來，學(xué)生在參加各類技能大賽中獲得若干獎項，競賽成果突出；教師基于虛擬仿真云平臺，積極推進(jìn)專業(yè)核心課程課堂教學(xué)改革，打造“虛擬——現(xiàn)實”一體化課堂，開發(fā)在線數(shù)字化課程和數(shù)字化實訓(xùn)室。但實施過程也存在一些問題，為了優(yōu)化仿真云平臺共享實訓(xùn)場景的使用效果，建議加強以下兩個方面的建設(shè)。

第一，提高實訓(xùn)機房的硬件配置。提升機房電腦硬件配置，滿足學(xué)生使用軟件時操作的流暢度、反應(yīng)的靈敏度、畫面的清晰度等，增強學(xué)生的操作體驗感，進(jìn)而提升課程教學(xué)效果。

第二，提升虛擬仿真軟件的沉浸度，增強虛擬與現(xiàn)實的耦合度。大力發(fā)展VR/AR設(shè)備、創(chuàng)建元仿真空間，讓學(xué)生進(jìn)入全景的虛擬空間，置身“真實”的工藝流程之中，全方位地體驗學(xué)習(xí)。

參考文獻(xiàn)

［1］姚偉卿. 高職環(huán)保類專業(yè)虛擬仿真教學(xué)的探索和實踐［J］. 高教學(xué)刊，2020（23）：119-122.

［2］盛力，沈洪，施鼎方，等. 虛實結(jié)合的水處理實驗教學(xué)建設(shè)［J］. 實驗室研究與探索，2019，38（5）：204-207.

［3］范佳民，石先陽，晏紹飛，等. 生態(tài)與環(huán)境虛擬仿真實驗教學(xué)中心構(gòu)建與管理［J］. 實驗室研究與探索，2021，40（9）：145-148.

［4］張珂，鄭賓國，崔節(jié)虎，等. 基于OBE模式的環(huán)境工程虛擬仿真實驗中心建設(shè)探索［J］. 實驗技術(shù)與管理，2019，36（1）：270-273.

［5］徐冰潔，王慧娟，張新華，等. 環(huán)境工程專業(yè)虛擬仿真實訓(xùn)的教學(xué)探索［J］. 高教學(xué)刊，2020（28）：112-114，118.

［項目名稱］2022年杭州萬向職業(yè)技術(shù)學(xué)院數(shù)字化教育探索與研究專項課題“環(huán)監(jiān)專業(yè)仿真云平臺共享實訓(xùn)場景創(chuàng)建”（項目編號：SZZX2022079）；2023年杭州萬向職業(yè)技術(shù)學(xué)院教育科研專項課題“虛擬仿真技術(shù)在水污染控制與設(shè)備運行課程實訓(xùn)教學(xué)中的探索與實踐”（項目編號：YN2023012）。

［作者簡介］ 張志學(xué)，男，湖南安仁人，杭州萬向職業(yè)技術(shù)學(xué)院，講師，碩士，研究方向：環(huán)境監(jiān)測技術(shù)教學(xué)改革。