楊勃 劉明學 夏雪剛

［摘 ? ? ? ? ? 要］ ?隨著高鐵智慧建造行業(yè)的迅速發(fā)展，企業(yè)急需大量的高素質(zhì)、高技能人才，這對學校的職業(yè)教育和企業(yè)的員工培訓提出更高的要求。傳統(tǒng)的實訓條件不能完全滿足企業(yè)對人才崗位的要求，并且各專業(yè)實訓室建設(shè)局限于本專業(yè)課程的實訓需求，為了進一步促進虛擬仿真實訓“虛實結(jié)合，先虛后實”模式的銜接，開發(fā)職業(yè)院校集教學、科研、培訓等多功能于一體的虛擬仿真實訓基地，提升虛擬仿真實訓基地建設(shè)的支撐力度。所以，分別從基地建設(shè)、團隊建設(shè)、教學資源應(yīng)用等方面對虛擬仿真實踐教學開展研究，分析存在的問題和解決的辦法。同時為其他仿真實訓基地建設(shè)和應(yīng)用提供一定的借鑒和示范作用。

［關(guān) ? ?鍵 ? 詞］ ?虛擬仿真；高鐵智慧建造；實訓基地

［中圖分類號］ ?G717 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ［文獻標志碼］ ?A ? ? ? ? ? ? ? ? ［文章編號］ ?2096-0603（2023）18-0117-04

從2013年開始，各本科院校開展了虛擬仿真實驗教學中心建設(shè)，而高職院校伴隨2015年《高等職業(yè)教育創(chuàng)新發(fā)展行動計劃（2015—2018年）》的出臺，正式開啟虛擬仿真實訓中心建設(shè)。但在2019年的成果認定中，整體成果卻不甚理想，僅有46項獲得國家級認定，其中主要原因仍然在于項目建設(shè)偏重于硬件環(huán)境，缺乏專業(yè)內(nèi)容支撐，資源不足、軟硬件不匹配、開發(fā)共享不足等問題凸顯，導致虛擬仿真實訓中心缺乏實用性，無法真正起到仿真實訓的作用[1]，所以需要系統(tǒng)性、實用性、開放性更高的虛擬仿真平臺。目前，在醫(yī)學和機械領(lǐng)域?qū)μ摂M仿真資源的開發(fā)比較豐富，在高鐵建設(shè)領(lǐng)域比較匱乏，需要針對性地開發(fā)虛擬仿真資源。另外，關(guān)于虛實結(jié)合的教學組織方法和教學標準的研究目前還不夠深入。隨著我國高鐵智慧建造行業(yè)的迅速發(fā)展，企業(yè)急需大量的高素質(zhì)、高技能人才，這對學校的職業(yè)教育和企業(yè)的員工培訓提出更高的要求[2]。

一、建設(shè)的目標

從高鐵智慧建造的發(fā)展需求出發(fā)，急需涵蓋高鐵建設(shè)行業(yè)多專業(yè)、多工種的綜合性實訓平臺，急需基于科學的職業(yè)教育理念和先進的虛擬仿真技術(shù)建設(shè)的虛擬仿真實訓基地，可實現(xiàn)理論教學與實踐教學有機高效結(jié)合，可為提升學生和企業(yè)員工的實際作業(yè)能力提供極佳的訓練平臺。解決高鐵智慧建造相關(guān)專業(yè)實訓中的“三高三難”問題，服務(wù)新時代技術(shù)技能人才培養(yǎng)、服務(wù)“雙師型”教師隊伍建設(shè)、服務(wù)企業(yè)員工和各類人員就業(yè)培訓、服務(wù)區(qū)域經(jīng)濟轉(zhuǎn)型升級和鄉(xiāng)村振興、服務(wù)行業(yè)企業(yè)技術(shù)創(chuàng)新、服務(wù)“一帶一路”沿線國家和地區(qū)發(fā)展，發(fā)揮示范、引領(lǐng)、輻射、帶動作用，為推動現(xiàn)代職業(yè)教育高質(zhì)量發(fā)展增效賦能。

二、技術(shù)路線

按照“PDCA循環(huán)原理”采用計劃—實施—檢查—糾偏的總體方針開展研究活動。遵循“企業(yè)調(diào)研—研討—分析（典型任務(wù)需求）—總結(jié)（行動領(lǐng)域）—實踐—（教學實施優(yōu)化）提升”的科學研究路線。制訂計劃，通過調(diào)研，切實掌握虛擬仿真實訓基地建設(shè)標準和應(yīng)用指標體系，研討分析構(gòu)建虛擬仿真實踐教學體系和專業(yè)人才培養(yǎng)教學標準。制訂實施方案，在高速鐵路工程技術(shù)專業(yè)、道路與橋梁工程技術(shù)專業(yè)三年制進行試點，教學過程中逐步建立和完善虛擬仿真實訓基地建設(shè)方案，優(yōu)化虛擬仿真實踐教學體系和教學標準，建立共建共享機制，開發(fā)相應(yīng)的仿真資源，分析探討虛實結(jié)合的教學方法，系統(tǒng)總結(jié)建設(shè)經(jīng)驗，不斷進行優(yōu)化和完善。最后，形成與專業(yè)教學相適應(yīng)的教學組織模式和開發(fā)共享的機制。

三、研究思路

（一）系統(tǒng)設(shè)計、分步實施，突破實踐教學重點

采用“企業(yè)調(diào)研→崗位分析→實訓教學課程體系構(gòu)建→虛擬仿真平臺開發(fā)→教學資源開發(fā)→動態(tài)更新”的建設(shè)路徑，深入36家高鐵建設(shè)企業(yè)，圍繞“工作崗位—職業(yè)角色—典型行動場—典型工作環(huán)節(jié)—職業(yè)要求”開展調(diào)研，確定高速鐵路施工員、檢測員、測量員、安全員4個關(guān)鍵崗位的典型工作任務(wù)等。對接崗位人才培養(yǎng)培訓需求，圍繞高速鐵路線路、橋梁、隧道、站場智慧建造工法等高鐵專業(yè)群實踐教學重點，整體規(guī)劃，保持虛擬仿真實訓教學資源與行業(yè)主流技術(shù)同步，創(chuàng)造具有超前性、先導性和示范性的泛在智慧學習環(huán)境。采取突出重點、合理配置、注重效益、逐步到位的工作方法，堅持邊建設(shè)、邊應(yīng)用、邊完善、邊推廣，建成高速鐵路智慧建造虛擬仿真實訓基地。

（二）虛實結(jié)合、雙線融合，化解實踐教學難點

針對傳統(tǒng)實訓基地建設(shè)高投入、高難度、高風險、難實施、難觀摩、難再現(xiàn)的“三高三難”問題，以3R（VR/AR/MR）、5G、物聯(lián)網(wǎng)、云計算、BIM等前沿信息技術(shù)為依托，以真實的高速鐵路工程項目為載體，以線路、橋梁、隧道、站場四大工程結(jié)構(gòu)智慧建造施工工藝為主線，開發(fā)高水平、信息化實踐教學資源。堅持以實帶虛、以虛助實、虛實結(jié)合的原則，將虛擬仿真操作與真實的實訓設(shè)施、設(shè)備操作相結(jié)合，對已建成的高鐵線路、橋梁、隧道、站場4個實體實訓基地進行信息化教學資源加載和擴充，升級高鐵橋梁、隧道、站場、檢測4個虛擬仿真實訓系統(tǒng)，開發(fā)高鐵線路、安全、無人機低空攝影測量等5個虛擬仿真實訓系統(tǒng)。打造“線上+線下+職場化”智慧實訓課堂，推動實踐教學課堂革命，有效解決因環(huán)境、設(shè)備等條件不足帶來的無法直觀教學等教學難題。

（三）科技引領(lǐng)、持續(xù)更新，直擊實踐教學盲點

以機制創(chuàng)新為動力，以真實項目為牽引，以共建共享為紐帶，聯(lián)合中鐵一局集團有限公司、中鐵北京工程局集團有限公司等高鐵建設(shè)行業(yè)一流企業(yè)，打造高速鐵路智慧建造虛擬仿真實訓基地共建共享聯(lián)盟。深化產(chǎn)教融合，建立定期更新機制，保證實踐教學內(nèi)容迭代頻、技術(shù)融入快、呈現(xiàn)形式新。以AR、VR、MR等虛擬科技為引領(lǐng)，依托交互桌面、動作捕捉等多種虛擬現(xiàn)實設(shè)備等創(chuàng)新實踐教學模式，打造高度真實沉浸的顯示環(huán)境，實現(xiàn)多維仿真和真實場景模擬，如通過操作虛擬人物，實現(xiàn)在虛擬施工場景中的人機交互教學和漫游體驗，直擊高鐵軌道智能鋪架、隧道盾構(gòu)法自動掘進等無法在校內(nèi)課堂真實呈現(xiàn)的實踐教學盲點。

（四）需求導向、育訓結(jié)合，打造實踐教學亮點

以服務(wù)新基建的城際高速鐵路和城市軌道交通領(lǐng)域人才需求為導向，以高鐵智慧建造復合型技術(shù)技能人才培養(yǎng)需求為目標，以立德樹人為根本，以整體提升學生高速鐵路智慧建造職業(yè)能力和職業(yè)素養(yǎng)為核心，堅持育訓結(jié)合，實現(xiàn)虛擬仿真實訓教學資源與理論教學有機銜接，形成虛擬仿真實訓教學指導方案。對接高速鐵路施工員、檢測員、測量員、安全員4個關(guān)鍵崗位能力要求，融入“質(zhì)量、安全、規(guī)矩、吃苦、堅守、奉獻”6項鐵路企業(yè)崗位群特質(zhì)要求，全面提升人才培養(yǎng)能力和服務(wù)發(fā)展水平。借助虛實結(jié)合的高速鐵路智慧建造虛擬仿真實訓基地搭建技術(shù)技能創(chuàng)新平臺，開展企業(yè)技術(shù)服務(wù)。主動對接中國高鐵“走出去”，開發(fā)高速鐵路智慧建造虛擬仿真實訓雙語系統(tǒng)和優(yōu)質(zhì)實踐教學資源，開展國外本土化人才培訓，輸出中國資源、中國標準。

四、建設(shè)的內(nèi)容

（一）研創(chuàng)一流的高鐵智慧建造虛擬仿真實訓基地建設(shè)方案

校企合作研創(chuàng)高職虛擬仿真實訓基地建設(shè)方案，構(gòu)建 “1+4+9” 虛擬仿真實訓基地架構(gòu)，即新建1個虛擬仿真實訓基地管控中心，虛擬仿真實訓基地管控中心由統(tǒng)一指揮中心、智能管理系統(tǒng)、云共享平臺三部分組成。實現(xiàn)虛擬仿真實訓室的動態(tài)管理和過程監(jiān)控，提高實訓基地與實踐教學的管理水平；實現(xiàn)虛擬仿真實訓資源統(tǒng)一管理和校內(nèi)外共享，提高實踐資源使用效率。建設(shè)4類虛擬仿真實訓場所，包括新建基于3R技術(shù)的高速鐵路智慧建造技能訓練和技術(shù)創(chuàng)新工坊，新建實景體驗類施工安全應(yīng)急演練館，升級全真實體類實訓基地虛擬仿真功能；升級PC端類的工程仿真實訓室；升級和開發(fā)高鐵線路、高鐵橋梁、高鐵隧道、高鐵站場、智慧檢測、工程施工安全應(yīng)急演練、無人機低空攝影測量、高鐵智慧建造工地空中對接、高鐵智慧建造仿真訓練雙語系統(tǒng)9個虛擬仿真實訓系統(tǒng)。以高速鐵路工程真實項目為依托，以高速鐵路施工員、檢測員、測量員、安全員4個關(guān)鍵崗位工作過程為主線，對接崗位標準，融入相關(guān)職業(yè)技能等級證書考核標準，聚焦“教、學、做、評、創(chuàng)”五大功能，升級4個、新增5個虛擬仿真實訓系統(tǒng)，提供仿真職場環(huán)境，實現(xiàn)實踐教學智能化、互動化、遠程化。學習者以真實崗位角色完成典型工作任務(wù)，設(shè)置積分和排名，增強挑戰(zhàn)性、競爭性和趣味性，為打造高鐵智慧建造虛擬仿真實訓基地環(huán)境建設(shè)新高地貢獻陜鐵院方案。

（二）創(chuàng)建三類虛擬仿真實訓資源開發(fā)方案

聚焦新技術(shù)、新工藝、新材料、新設(shè)備，融合課程思政，按照技能要點或操作步驟確定模塊或單元，與行業(yè)知名的企業(yè)研創(chuàng)虛擬仿真實訓資源開發(fā)方案。資源開發(fā)與崗位技能對接、與人才培養(yǎng)方案和職業(yè)培訓方案對接、與實習實訓對接，創(chuàng)建三類虛擬仿真資源開發(fā)方案，即以實帶虛的純虛擬資源開發(fā)方案、以虛助實的模塊化資源開發(fā)方案、虛實結(jié)合的數(shù)字孿生資源開發(fā)方案。采用工程大數(shù)據(jù)分析、3R（AR/VR/MR）及全息投影等新技術(shù)，開發(fā)高邊坡路基填筑、長鋼軌鋪設(shè)、深水大跨度橋梁施工、山嶺超長隧道開挖、裝配式站場結(jié)構(gòu)安裝等高速鐵路智慧建造關(guān)鍵技術(shù)虛擬仿真實訓項目107個，破解工程結(jié)構(gòu)和工法無法全過程展示、技能無法反復訓練、施工過程無法跟蹤等難題。

（三）構(gòu)建高鐵智慧建造相關(guān)專業(yè)“七維度”實踐教學體系

以服務(wù)中國高鐵施工水平保持世界領(lǐng)先為使命，聚焦企業(yè)需求，基于CBE能力本位和布魯姆形成性評價理論，立足高鐵專業(yè)群，輻射城軌專業(yè)群。基于崗位分析和典型工作場分析，結(jié)合虛擬仿真基地建設(shè)，優(yōu)化完善“校企協(xié)同育人有機制、專業(yè)技能訓練有基地、技能等級證書有對接、實踐教學模式有創(chuàng)新、實踐教學資源有保障、教學團隊建設(shè)有措施、工匠精神培育有載體”的“七維度”綜合實踐教學體系。緊盯“裝配化施工、智能化檢測、動態(tài)化監(jiān)測、數(shù)據(jù)化分析、智慧化管理”等智慧建造關(guān)鍵技術(shù)，創(chuàng)建“分層次、模塊化、遞進式”實踐教學課程體系。

（四）高鐵智慧建造虛擬仿真實訓基地的共建共享機制的研究與應(yīng)用

以學校牽頭組建的陜西鐵路建筑職教集團為紐帶，堅持開發(fā)共享、校企合作、產(chǎn)教融合、工學結(jié)合，將實訓基地建設(shè)與技術(shù)研發(fā)、現(xiàn)代學徒制人才培養(yǎng)等工作相結(jié)合，實現(xiàn)校企互融、六聯(lián)六共，即校企聯(lián)姻，事業(yè)共榮；基地聯(lián)建，資源共享；人員聯(lián)誼，隊伍共建；課程聯(lián)開，人才共育；技術(shù)聯(lián)創(chuàng)，成果共用；活動聯(lián)辦，文化共振。構(gòu)建校企命運共同體保障機制，建立校企協(xié)同聯(lián)動機制。制定《虛擬仿真實訓基地績效考核評價管理辦法》等管理制度，明確管理運行目標、任務(wù)及要求，注重過程管控。成立各專業(yè)模塊建設(shè)小組，推行責任制和責任追究制，實行目標績效考核與激勵，激發(fā)工作內(nèi)生動力。通過發(fā)布調(diào)查問卷、召開座談會、監(jiān)控平臺大數(shù)據(jù)分析等形式，實時跟蹤基地運營過程的問題，及時分析解決，不斷改進以提升運營管理水平。

（五）構(gòu)建大師引領(lǐng)、雙師四能虛擬仿真實踐教學團隊的培育機制

依托教師發(fā)展中心、虛擬仿真實訓基地等平臺，實施名師大師引領(lǐng)、雙師素質(zhì)教師培養(yǎng)、教師能力提升等計劃，構(gòu)建實訓指導教師發(fā)展與培訓機制，通過“引、聘、送、下、帶”等措施，全面提升團隊成員的實踐教學能力、信息技術(shù)應(yīng)用能力、技術(shù)服務(wù)能力和科研創(chuàng)新能力，建成一支“德技雙馨、雙師四能”的高水平、結(jié)構(gòu)化實踐教學團隊。實施名師大師引領(lǐng)計劃，引入“最美奮斗者”竇鐵成、十九大代表白芝勇等國家級技能大師工作室，建設(shè)高鐵建設(shè)行業(yè)知名專家李昌寧專家工作室和叱培洲技能大師工作室。突出成員內(nèi)部校企互補、專業(yè)互補、經(jīng)驗互補、能力互補和技術(shù)互補，優(yōu)化教學創(chuàng)新團隊結(jié)構(gòu)。構(gòu)建實訓指導教師發(fā)展與培訓機制，充分發(fā)揮技能大師、能工巧匠“傳、幫、帶”作用，與團隊教師進行結(jié)對，共同承擔實踐教學、技能大賽指導等工作，全面提升團隊成員的實踐教學能力、信息技術(shù)應(yīng)用能力、技術(shù)服務(wù)能力和科研創(chuàng)新能力。

五、建設(shè)保障措施

（一）組織保障，加強基地建設(shè)頂層設(shè)計

學校教學副校長擔任虛擬仿真實訓基地負責人，總體負責基地組建、實踐教學改革、師資培養(yǎng)、考核評價等，將基地建設(shè)納入學?！笆奈濉币?guī)劃和年度工作要點，全面推進虛擬仿真實訓基地的建設(shè)工作。緊扣基地的建設(shè)目標，制訂具體、翔實、操作性強的基地建設(shè)實施方案，明確路線圖和時間表，有計劃、有步驟地穩(wěn)步高效推進。實施工作責任清單制，明確建設(shè)責任分工，建立主管校領(lǐng)導負責、部門無界化合作的工作模式，不斷優(yōu)化團隊協(xié)同建設(shè)體制機制，保證建設(shè)及運行成效。

（二）政策保障，健全校企共建共享機制

以陜西鐵路建筑職教集團為紐帶，加大政策引導支持力度，創(chuàng)造高效的基地建設(shè)環(huán)境。通過“校企合作、合資共建、引企入校”等形式，與中鐵一局、鐵建裝備等企業(yè)合作開展實訓基地建設(shè)、應(yīng)用技術(shù)研究、現(xiàn)代學徒制培養(yǎng)，深化產(chǎn)教融合，推動技能人才培養(yǎng)與崗位需求銜接，形成“六聯(lián)六共”的實訓基地建設(shè)與運行機制。校企共同研制虛擬仿真實訓基地建設(shè)方案，制訂實踐教學標準，開發(fā)實踐教學資源，開展實踐教學改革，培養(yǎng)技術(shù)技能人才，實現(xiàn)實訓基地與施工現(xiàn)場的無縫對接。

（三）資金保障，統(tǒng)籌資源配置保障多元投入

建立“政府支持、學校自籌、企業(yè)贊助”的多元投入機制，將仿真實訓基地建設(shè)資金納入年度預算，加大學校專項資金投資力度，落實資金保障，優(yōu)化資源配置，健全配套政策，多措并舉吸引企業(yè)投入300萬元，學校自籌配齊所需資金。進一步完善項目建設(shè)內(nèi)部控制機制和經(jīng)費使用管理制度，確保建設(shè)資金合理分配、精確預算。加強財務(wù)監(jiān)督和審計，加強財務(wù)風險防控，提高資源配置和資金使用效率。

（四）制度保障，實時績效考核強化過程管理

建立“虛擬仿真實訓基地”項目管理、目標責任制度，分層確定項目責任，確保項目有計劃、任務(wù)有目標、實施有標準、過程有控制、資源有保障、監(jiān)測有改進。健全項目動態(tài)信息化監(jiān)控機制，建立預警管理，實施月報制度，監(jiān)控建設(shè)進度和建設(shè)質(zhì)量。建立健全績效考核評價機制，強化激勵和問責，確保建設(shè)成效。

六、取得的成效

（一）校企雙方深度融合，打造了“教、學、做、評、創(chuàng)”五位一體虛擬仿真實訓基地，形成虛擬仿真實訓基地建設(shè)品牌

構(gòu)建具有感知性、沉浸性、交互性、構(gòu)想性、智能性的虛擬仿真實訓教學場所，聚焦“三高三難”項目，使學習者實現(xiàn)施工全過程訓練，搭建以實帶虛、以虛助實、虛實結(jié)合的虛擬仿真實訓系統(tǒng)，配置相應(yīng)的虛擬仿真實訓設(shè)備，創(chuàng)建3類虛擬仿真實訓資源，有效解決實訓教學過程中的“三高三難”痛點和難點，校企雙方深度融合，形成虛擬仿真實訓基地建設(shè)品牌。

（二）創(chuàng)建了“分層次、模塊化、遞進式”實踐教學課程體系，教學改革成果豐碩，形成育訓結(jié)合人才培養(yǎng)品牌

基于崗位分析和典型工作場分析，將專業(yè)能力劃分為基礎(chǔ)能力、核心能力和拓展能力三個層次，每個層次對應(yīng)開發(fā)模塊化的理實一體課程和實訓課程，各專業(yè)根據(jù)專業(yè)人才培養(yǎng)目標，在各層次選擇模塊化課程進行實踐訓練，實現(xiàn)專業(yè)能力的遞進式上升。堅持育訓結(jié)合，實現(xiàn)虛擬仿真實訓教學資源與理論教學有機銜接，形成育訓結(jié)合人才培養(yǎng)品牌。

（三）開發(fā)了“職教特色、行業(yè)標準”的虛仿資源，打造“線上+線下+職場化”智慧實訓課堂

按照高鐵建設(shè)全生態(tài)鏈要素，融入高鐵等產(chǎn)業(yè)先進技術(shù)，按照專業(yè)設(shè)置與產(chǎn)業(yè)需求對接、課程內(nèi)容與職業(yè)標準對接、教學過程與生產(chǎn)過程對接要求，依托學校牽頭建設(shè)的城市軌道交通工程技術(shù)、道路與橋梁工程技術(shù)2個國家職業(yè)教育虛擬仿真示范基地專業(yè)課程教學資源建設(shè)項目，將新一代信息技術(shù)賦能虛擬仿真教學資源，以職業(yè)活動課程為主體，開發(fā)了一批體現(xiàn)新職教特點、符合行業(yè)標準的實踐教學資源。依托虛擬仿真實踐教學管理和共享平臺，利用人工智能和虛擬仿真技術(shù)，創(chuàng)建了具有多感知性、職場化、沉浸性、交互性、智能性等特點的高鐵智慧建造虛擬實訓環(huán)境。

七、結(jié)束語

通過虛擬仿真實訓基地建設(shè)，打造了“教、學、做、評、創(chuàng)”五位一體虛擬仿真實訓基地；構(gòu)建了“分層次、模塊化、遞進式”實踐教學體系和標準；開發(fā)了“職教特色、行業(yè)標準”的智能化虛擬仿真教學資源建設(shè)方案；培育了一支結(jié)構(gòu)多元、團結(jié)協(xié)作的高水平虛擬仿真實訓教學和資源開發(fā)團隊；創(chuàng)新共建共享虛擬仿真實訓基地建設(shè)機制，虛擬仿真實訓教學資源校企協(xié)同開發(fā)平臺和虛擬仿真實訓技術(shù)成果展示與應(yīng)用推廣平臺。在總結(jié)教學實踐經(jīng)驗和改革成果的基礎(chǔ)上，在兄弟院校中全面推廣實施。同時，為全國其他交通運輸類專業(yè)提供學習樣板，為其他同類院校提供學習借鑒范式。

參考文獻：

［1］殷紓.職業(yè)教育虛擬仿真實訓基地建設(shè)機制研究［J］.現(xiàn)代商貿(mào)工業(yè)，2023，44（4）：247-249.

［2］余建勇，李秀玲，常衛(wèi)衛(wèi).職業(yè)院校虛擬仿真實訓基地建設(shè)研究：以高速鐵路智能運維虛擬仿真實訓基地為例［J］.鄭州鐵路職業(yè)技術(shù)學院學報，2022，34（4）：80-83.

◎編輯 栗國花