摘 要：職業(yè)教育現(xiàn)場(chǎng)工程師培養(yǎng)是國(guó)家積極推動(dòng)的強(qiáng)國(guó)策略，努力提升高職學(xué)生的工程實(shí)踐能力是職業(yè)教育的一項(xiàng)重要任務(wù)。文章分析了職業(yè)教育中工程實(shí)踐能力培養(yǎng)的困境，通過(guò)以虛擬仿真教學(xué)應(yīng)用為突破點(diǎn)，簡(jiǎn)述虛擬仿真技術(shù)在高職教學(xué)中的作用，采取虛實(shí)結(jié)合的教學(xué)模式可加強(qiáng)高職學(xué)生工程實(shí)踐的培養(yǎng)。

關(guān)鍵詞：虛擬仿真 工程實(shí)踐能力 職業(yè)教育

自2015年以來(lái)，我國(guó)積極推進(jìn)制造業(yè)智能化升級(jí)，陸續(xù)推出了“工業(yè)4.0”、中國(guó)智造、現(xiàn)場(chǎng)工程師等一系列策略，不僅增加國(guó)家的綜合實(shí)力，也對(duì)工程教育提出了新的要求。在工程應(yīng)用領(lǐng)域，急需擁有培養(yǎng)多工種、跨學(xué)科的基本知識(shí)，具備高難度技術(shù)操作能力，在一線崗位上能夠現(xiàn)場(chǎng)解決實(shí)際問(wèn)題的工程技術(shù)人才[1]。近期高等職業(yè)教育規(guī)模發(fā)展得很大，但實(shí)踐教育中的設(shè)備、場(chǎng)地等硬件使用成本較高，且現(xiàn)場(chǎng)工程技術(shù)與設(shè)備快速更新使得教學(xué)內(nèi)容滯后，使得一線技能人才的培養(yǎng)還是存在不足之處。而通過(guò)融入虛擬仿真教學(xué)新模式，利用數(shù)字傳感器、計(jì)算機(jī)模擬等信息化技術(shù)，將實(shí)際的工程項(xiàng)目在虛擬環(huán)境中運(yùn)行，便于更新教學(xué)項(xiàng)目?jī)?nèi)容，解決實(shí)踐教學(xué)的“三高三難”問(wèn)題，為高職學(xué)生的工程實(shí)踐能力培養(yǎng)開辟新途徑。

1 工程實(shí)踐能力的內(nèi)涵

1.1 現(xiàn)場(chǎng)工程師的理念

高新技術(shù)的發(fā)展促進(jìn)我國(guó)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)不斷升級(jí)，數(shù)字化、智能化的裝備在工程領(lǐng)域中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，使得對(duì)中高端產(chǎn)業(yè)技術(shù)技能人才的要求不斷更新，急需能在企業(yè)現(xiàn)場(chǎng)解決實(shí)際問(wèn)題的高素質(zhì)人才，這也成為職業(yè)教育的重要目標(biāo)。2022年9月，教育部辦公廳等五部門發(fā)布的《關(guān)于實(shí)施職業(yè)教育現(xiàn)場(chǎng)工程師專項(xiàng)培養(yǎng)計(jì)劃》指出：“以中國(guó)特色學(xué)徒制為主要培養(yǎng)形式，在實(shí)踐中探索形成現(xiàn)場(chǎng)工程師培養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)，培養(yǎng)一大批具備工匠精神，精操作、懂工藝、會(huì)管理、善協(xié)作、能創(chuàng)新的現(xiàn)場(chǎng)工程師。到2025年，累計(jì)不少于500所職業(yè)院校、1000家企業(yè)參加項(xiàng)目實(shí)施，累計(jì)培養(yǎng)不少于20萬(wàn)名現(xiàn)場(chǎng)工程師?！盵2-3]區(qū)別于一般流水線上的普通技術(shù)工人，為適應(yīng)產(chǎn)業(yè)升級(jí)轉(zhuǎn)型，現(xiàn)場(chǎng)工程師應(yīng)具備快速學(xué)習(xí)能力和多崗位、多技能的知識(shí)儲(chǔ)備，在企業(yè)生產(chǎn)實(shí)踐中能從事設(shè)計(jì)與創(chuàng)新、管理與監(jiān)控、調(diào)試與操作等工作任務(wù)，以面對(duì)生產(chǎn)系統(tǒng)的復(fù)雜化、智能化。

1.2 現(xiàn)場(chǎng)工程實(shí)踐能力界定

盡管目前關(guān)于工程實(shí)踐能力的研究很多，但是由于工程應(yīng)用的范圍很廣，國(guó)內(nèi)外對(duì)于工程實(shí)踐能力具體涵義沒有完全確定，一般認(rèn)為[4]，工程實(shí)踐能力是技術(shù)人員處理工程問(wèn)題時(shí)所需的必備技能，是由設(shè)計(jì)、創(chuàng)新、溝通等多個(gè)方面的能力組成，具體見圖1。僅僅掌握單一技能的技術(shù)人員，將難以適應(yīng)社會(huì)產(chǎn)業(yè)的新發(fā)展，因此職業(yè)教育應(yīng)注重培養(yǎng)的是，在企業(yè)現(xiàn)場(chǎng)定義問(wèn)題并提出分析與解決問(wèn)題的思維與工作措施。

2 工程實(shí)踐能力的培養(yǎng)現(xiàn)狀

2.1 高職部分課程內(nèi)容設(shè)置難度偏高

我國(guó)高等職業(yè)教育的院?；臼菑母叩冉逃膶I(yè)教育分支演變而來(lái)，許多課程內(nèi)容還是依據(jù)原來(lái)精英教育的思維范式，但隨著職業(yè)教育的大眾化普及，理論性偏強(qiáng)的課程學(xué)習(xí)難度偏大，知識(shí)維度偏深，學(xué)生的興趣低，學(xué)習(xí)的主動(dòng)性差。

2.2 課程教學(xué)方式落后

行業(yè)企業(yè)對(duì)高職畢業(yè)生的實(shí)踐能力水平要求提升了，但職業(yè)教育中“灌輸式”的理論教學(xué)依然存在，且許多學(xué)校的實(shí)訓(xùn)教學(xué)條件的完備程度偏低，理實(shí)一體化課程教學(xué)效果不佳，不夠重視培養(yǎng)學(xué)生工程實(shí)踐能力。相對(duì)而言，高職學(xué)生的培養(yǎng)時(shí)間比高等教育普遍少一年，但實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)類課程的課時(shí)量大，公共基礎(chǔ)、職業(yè)素養(yǎng)等課程課時(shí)量偏低，專業(yè)課程教學(xué)培養(yǎng)目標(biāo)單一，缺乏綜合性、持續(xù)性教育的課程，不利于培養(yǎng)學(xué)生的綜合素質(zhì)。而且工程領(lǐng)域新技術(shù)的更新很快，職業(yè)教育的教學(xué)內(nèi)容總是很難及時(shí)融入教材或課堂中，工程教育內(nèi)容更新緩慢，導(dǎo)致實(shí)踐類課程的教學(xué)存在著一定的滯后現(xiàn)象。

2.3 行業(yè)企業(yè)人才需求與培養(yǎng)目標(biāo)的偏差

新技術(shù)的快速發(fā)展，新產(chǎn)業(yè)在不同區(qū)域的變化很大，但職業(yè)教育的實(shí)踐教學(xué)設(shè)備必定存在不適用的情況，且實(shí)踐教學(xué)實(shí)施過(guò)程中部分項(xiàng)目也存在著“投入高、損耗高、風(fēng)險(xiǎn)高”和“實(shí)施難、觀摩難、再現(xiàn)難”的三高三難問(wèn)題，導(dǎo)致教師和學(xué)生實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)意愿不強(qiáng)，易形成職業(yè)教育中重理論、輕實(shí)踐的教學(xué)實(shí)際問(wèn)題。因此，近年來(lái)高職畢業(yè)生的專業(yè)對(duì)口率呈現(xiàn)一定的下降趨勢(shì)，畢業(yè)的換崗率一直升高，升本、考公等非企業(yè)就業(yè)的比率持續(xù)上升；通過(guò)第三方調(diào)查（麥克思等），部分畢業(yè)生難以匹配實(shí)習(xí)崗位需求，特別是新產(chǎn)業(yè)中對(duì)智能化、數(shù)字化技術(shù)要求偏高的崗位群[5]。

3 虛擬仿真模式下工程能力培養(yǎng)的策略分析

分析目前職業(yè)教育學(xué)生工程實(shí)踐能力培養(yǎng)的原因，必須采取有效的教育教學(xué)改革措施才能改變現(xiàn)狀，而虛擬仿真實(shí)踐教學(xué)是利用信息化技術(shù)，將教學(xué)資源數(shù)字化，將工程應(yīng)用場(chǎng)景呈現(xiàn)到計(jì)算機(jī)模擬場(chǎng)景中，虛擬現(xiàn)實(shí)并可發(fā)生交互式的教學(xué)過(guò)程，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)工程師培養(yǎng)目標(biāo)的有力保障，虛擬仿真教學(xué)改革策略分析見圖2。

虛擬仿真VR是學(xué)習(xí)者借助于外在的顯像設(shè)備（頭盔、手柄等），創(chuàng)建一個(gè)達(dá)成多重感知的虛擬仿真情景，能將傳統(tǒng)教學(xué)中難以實(shí)現(xiàn)的教學(xué)場(chǎng)景具象化，將受現(xiàn)實(shí)條件限制的教學(xué)過(guò)程模擬實(shí)施，成為傳統(tǒng)教學(xué)的良性補(bǔ)充，因此一直是教育教學(xué)改革的重要方向。職業(yè)教育的發(fā)展，不僅體現(xiàn)在整體的學(xué)生人數(shù)規(guī)模上，還需大力提升教學(xué)辦學(xué)理念，將工程應(yīng)用以虛擬仿真方式展現(xiàn)，提高高等職業(yè)教育的辦學(xué)實(shí)力，培養(yǎng)擁有綜合素質(zhì)的技能型人才。

3.1 構(gòu)建數(shù)字化虛擬仿真平臺(tái)

數(shù)字化虛擬仿真平臺(tái)的構(gòu)建是以行業(yè)企業(yè)對(duì)人才需求為核心，結(jié)合本專業(yè)的服務(wù)面向，面向不同的職業(yè)領(lǐng)域，開發(fā)不同的虛擬仿真任務(wù)，建立“理論-實(shí)踐-虛擬”一體化的專業(yè)教學(xué)體系，以掌握工程應(yīng)用知識(shí)基礎(chǔ)，強(qiáng)化工程實(shí)踐能力的培養(yǎng)。借助虛擬仿真教學(xué)平臺(tái)，改進(jìn)教育教學(xué)方式，項(xiàng)目化教學(xué)，任務(wù)化實(shí)訓(xùn)，科學(xué)化競(jìng)賽，動(dòng)態(tài)化評(píng)價(jià)，以培養(yǎng)學(xué)生的工程項(xiàng)目思維和工程實(shí)踐應(yīng)用為目標(biāo)，提升學(xué)生的綜合認(rèn)知和職業(yè)素質(zhì)。虛擬仿真教學(xué)平臺(tái)可為學(xué)生提供涉及本專業(yè)崗位群的多職業(yè)教學(xué)情景，開發(fā)針對(duì)性的實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目，多角色職業(yè)體驗(yàn)，多崗位職業(yè)實(shí)踐，不僅能培養(yǎng)基本的專業(yè)技能，還能提升學(xué)生的協(xié)同合作、決策分析的工程實(shí)踐能力[6]。

3.2 校企聯(lián)合開發(fā)虛擬仿真教學(xué)任務(wù)

項(xiàng)目化教學(xué)在職業(yè)教育中早有應(yīng)用，但工程領(lǐng)域的OBE理論、CDIO理論等運(yùn)用不多，可見工程實(shí)踐能力并沒有得到重視；項(xiàng)目化教學(xué)過(guò)程中，不僅要開展專業(yè)技能實(shí)訓(xùn)，還應(yīng)注重非技術(shù)要素能力的開發(fā)，團(tuán)隊(duì)合作、多人協(xié)同地完成教學(xué)任務(wù)。

為提升項(xiàng)目化教學(xué)的針對(duì)性，筆者認(rèn)為需開展行業(yè)企業(yè)的工程應(yīng)用調(diào)研，開發(fā)基于工作過(guò)程導(dǎo)向的課程體系，依據(jù)行業(yè)崗位結(jié)構(gòu)變化→才培養(yǎng)目標(biāo)確立→設(shè)置專業(yè)課程定位→專業(yè)課程遴選的路線，優(yōu)化職業(yè)教育的人才培養(yǎng)定位，序化人才培養(yǎng)的課程體系，模擬不同的職業(yè)教育場(chǎng)景，融入能替代真實(shí)教學(xué)過(guò)程的虛擬仿真教學(xué)任務(wù)。為了提升工程項(xiàng)目的教學(xué)針對(duì)性，應(yīng)校企聯(lián)合開發(fā)教學(xué)的任務(wù)，將真實(shí)生產(chǎn)任務(wù)、項(xiàng)目引入課程，利用虛擬仿真技術(shù)模擬企業(yè)生產(chǎn)實(shí)景，將工作崗位的典型任務(wù)引入其中，把崗位任務(wù)相關(guān)知識(shí)點(diǎn)、技能點(diǎn)體現(xiàn)在虛擬任務(wù)的實(shí)施過(guò)程。

3.3 以能力遞進(jìn)原則重構(gòu)工程體系

在專業(yè)課程中加入虛擬仿真的教學(xué)任務(wù)后，引入工程實(shí)踐教育理念，構(gòu)建虛實(shí)結(jié)合的課程體系是高等職業(yè)教育專業(yè)建設(shè)的重要任務(wù)，重排當(dāng)前高職專業(yè)的課程分布，注重培養(yǎng)高職學(xué)生的工程應(yīng)用能力、現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐能力，也是職業(yè)教育未來(lái)的重要發(fā)展趨勢(shì)。特別是對(duì)于工科類專業(yè)，需要依據(jù)行業(yè)內(nèi)工程應(yīng)用的特點(diǎn)，創(chuàng)設(shè)一個(gè)貫穿式專業(yè)課程內(nèi)容的具體項(xiàng)目，例如智能控制技術(shù)專業(yè)可以選一個(gè)智能產(chǎn)線的制造過(guò)程與數(shù)字化調(diào)試項(xiàng)目，項(xiàng)目的內(nèi)容需求包含了機(jī)械制造、電工電子、自動(dòng)控制等多學(xué)科交叉知識(shí)。因此對(duì)于綜合性知識(shí)的項(xiàng)目?jī)?nèi)容，筆者認(rèn)為可依據(jù)工程實(shí)踐能力培養(yǎng)的規(guī)律，以能力遞進(jìn)為原則構(gòu)建多層多塊的課程體系。

首先課程體系的模塊一為工程思維培養(yǎng)為主，教學(xué)內(nèi)容為工程基礎(chǔ)能力相關(guān)的知識(shí)，例如工科類的工程制圖、電工電子、智能制造概論等課程，主要培養(yǎng)行業(yè)知識(shí)、基礎(chǔ)工科思維。模塊二內(nèi)容基本由專業(yè)核心課程組成，將工程技術(shù)以工作項(xiàng)目化的形式開展教學(xué)，培養(yǎng)本專業(yè)的職業(yè)核心能力。模塊三為工程能力拓展課程，將各專業(yè)中行業(yè)崗位的其他需求都引入到課程中，在拓展能力的培養(yǎng)過(guò)程中注重工程素養(yǎng)的宣貫。最后一個(gè)模塊是在與企業(yè)行業(yè)對(duì)接的基礎(chǔ)上，改變以學(xué)校教育為中心的培養(yǎng)模式，增加以工程實(shí)踐能力為核心的多種崗位實(shí)習(xí)課程，整個(gè)培養(yǎng)過(guò)程中始終貫穿著匹配社會(huì)通識(shí)能力的綜合素質(zhì)教育課程，如英語(yǔ)、專業(yè)英語(yǔ)、數(shù)學(xué)等。圖3是以智能控制技術(shù)為例的課程體系示意圖。

3.4 提升教師虛擬仿真教學(xué)能力

從多方調(diào)研可知，面對(duì)教學(xué)領(lǐng)域中虛擬仿真技術(shù)的快速發(fā)展，教師的接受度普遍不高。首先應(yīng)加強(qiáng)虛擬仿真技術(shù)的實(shí)施效果的宣傳，政府、學(xué)校、行業(yè)等多方聯(lián)動(dòng)，全面推進(jìn)大范圍的虛擬仿真教學(xué)，強(qiáng)化教學(xué)硬件的保障。其次，應(yīng)堅(jiān)持以教師發(fā)展為核心，推動(dòng)將虛擬仿真教學(xué)應(yīng)用于教學(xué)能力競(jìng)賽中，促進(jìn)教師學(xué)習(xí)虛擬仿真教學(xué)相關(guān)知識(shí)和教學(xué)操作技能，能依據(jù)自身的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)、專業(yè)技能、信息化水平，構(gòu)建個(gè)性化的虛擬仿真教學(xué)模式。最終要求教師能將虛擬仿真技術(shù)與實(shí)踐教學(xué)深度融合，積極開發(fā)虛擬仿真資源的自主性、互動(dòng)性、具象性等方面的潛能，保證虛擬仿真教學(xué)的深度應(yīng)用[7]。

4 結(jié)語(yǔ)

為適應(yīng)社會(huì)產(chǎn)業(yè)變革需求，不僅需要高等教育的卓越工程師，也需要大量具備工程實(shí)踐能力的現(xiàn)場(chǎng)工程師。高等職業(yè)教育應(yīng)盡快將工程教育理念融入人才培養(yǎng)的理論中，在強(qiáng)化通識(shí)教育的同時(shí)，在課程教學(xué)中融入工匠精神、創(chuàng)新精神的思想，加大對(duì)學(xué)生工程實(shí)踐能力的培養(yǎng)力度，以虛擬仿真教學(xué)為突破口，以虛助實(shí)、虛實(shí)結(jié)合地探索高職學(xué)生工程實(shí)踐能力的培養(yǎng)路徑，以有效提升學(xué)生的技術(shù)技能水平，培養(yǎng)出能解決實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)工程問(wèn)題的高素質(zhì)人才。

基金項(xiàng)目：2022年度江西省教育改革重點(diǎn)課題“新工科背景下基于VR+的智能焊接實(shí)踐教學(xué)體系探索與研究”（項(xiàng)目JXJG-22-49-3）。

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