摘要：隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷發(fā)展，越來越多的行業(yè)開始應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，對(duì)相關(guān)人才的需求也在不斷增長(zhǎng)。在中職物聯(lián)網(wǎng)實(shí)踐教學(xué)中引入數(shù)字孿生虛擬仿真平臺(tái)，能夠有效提高教學(xué)質(zhì)量和效率，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力。數(shù)字孿生虛擬仿真平臺(tái)具有較強(qiáng)的可視化和互動(dòng)性，能夠?qū)⒊橄蟮睦碚撝R(shí)轉(zhuǎn)化為生動(dòng)、形象的虛擬場(chǎng)景，有助于提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和積極性。本文介紹了數(shù)字孿生虛擬仿真平臺(tái)的概念、特點(diǎn)及其在中職物聯(lián)網(wǎng)實(shí)踐教學(xué)中的應(yīng)用價(jià)值，探討了數(shù)字孿生虛擬仿真平臺(tái)在中職物聯(lián)網(wǎng)實(shí)踐教學(xué)中的具體應(yīng)用方法，以期為中職物聯(lián)網(wǎng)實(shí)踐教學(xué)改革提供參考。

關(guān)鍵詞：數(shù)字孿生；虛擬仿真平臺(tái)；物聯(lián)網(wǎng)；實(shí)踐教學(xué)

數(shù)字孿生（Digital Twin）是近年來興起的一種新型數(shù)字化技術(shù)，它通過實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、人工智能和物聯(lián)網(wǎng)等先進(jìn)技術(shù)，構(gòu)建了一個(gè)與實(shí)際設(shè)備或系統(tǒng)高度相似的虛擬模型，實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)實(shí)世界與虛擬世界的無縫連接。數(shù)字孿生虛擬仿真平臺(tái)將實(shí)際設(shè)備或系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)、性能等信息反映到虛擬世界中，為用戶提供了一個(gè)直觀、真實(shí)的操作和管理環(huán)境。在虛擬環(huán)境中進(jìn)行實(shí)驗(yàn)和操作，避免了真實(shí)環(huán)境中的安全風(fēng)險(xiǎn)。平臺(tái)支持用戶自定義模型和場(chǎng)景，能夠滿足不同學(xué)生的個(gè)性化學(xué)習(xí)需求。數(shù)字孿生虛擬仿真平臺(tái)在中職物聯(lián)網(wǎng)實(shí)踐教學(xué)中具有重要的應(yīng)用價(jià)值，能夠提高教學(xué)質(zhì)量、培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力、激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。鑒于此，學(xué)校和教師應(yīng)積極探索數(shù)字孿生虛擬仿真平臺(tái)在物聯(lián)網(wǎng)實(shí)踐教學(xué)中的應(yīng)用方法，推動(dòng)中職物聯(lián)網(wǎng)教育的創(chuàng)新與發(fā)展。

一、數(shù)字孿生虛擬仿真平臺(tái)在中職物聯(lián)網(wǎng)實(shí)踐教學(xué)中的應(yīng)用價(jià)值

數(shù)字孿生虛擬仿真平臺(tái)是一種基于數(shù)字孿生技術(shù)的虛擬仿真平臺(tái)，它能夠通過對(duì)真實(shí)世界中的物體、系統(tǒng)或過程進(jìn)行數(shù)字化建模和仿真，構(gòu)建出一個(gè)高度逼真的虛擬環(huán)境[1]。用戶可以在這個(gè)虛擬環(huán)境中進(jìn)行各種實(shí)驗(yàn)、操作和學(xué)習(xí)，從而達(dá)到提升技能、加深理解的目的。數(shù)字孿生虛擬仿真平臺(tái)在中職物聯(lián)網(wǎng)實(shí)踐教學(xué)中的應(yīng)用，能夠有效提高教學(xué)質(zhì)量和效率，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力。數(shù)字孿生虛擬仿真平臺(tái)能夠模擬實(shí)際的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用場(chǎng)景，使學(xué)生在虛擬環(huán)境中進(jìn)行實(shí)踐操作，降低了實(shí)驗(yàn)成本，減少了安全風(fēng)險(xiǎn)。同時(shí)，數(shù)字孿生虛擬仿真平臺(tái)可以實(shí)時(shí)監(jiān)控學(xué)生的學(xué)習(xí)過程，為教師提供教學(xué)反饋，有助于提高實(shí)踐教學(xué)質(zhì)量。數(shù)字孿生虛擬仿真平臺(tái)為學(xué)生提供了一個(gè)開放、自由的創(chuàng)新空間，學(xué)生可以在虛擬環(huán)境中嘗試不同的設(shè)計(jì)方案，鍛煉創(chuàng)新思維。此外，數(shù)字孿生虛擬仿真平臺(tái)還可以模擬多種物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與應(yīng)用，有助于擴(kuò)大學(xué)生的知識(shí)面，提高學(xué)生的創(chuàng)新能力。

二、數(shù)字孿生虛擬仿真平臺(tái)在中職物聯(lián)網(wǎng)實(shí)踐教學(xué)中的應(yīng)用策略

隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的快速發(fā)展，中職物聯(lián)網(wǎng)教育面臨著巨大的挑戰(zhàn)和機(jī)遇。數(shù)字孿生虛擬仿真平臺(tái)作為一種新興的教學(xué)工具，能夠?yàn)閷W(xué)生提供更加直觀、生動(dòng)的學(xué)習(xí)體驗(yàn)，有助于提高中職物聯(lián)網(wǎng)實(shí)踐教學(xué)的效果[2]。數(shù)字孿生虛擬仿真平臺(tái)為中職物聯(lián)網(wǎng)實(shí)踐教學(xué)提供了有力的支持。通過構(gòu)建完善的虛擬仿真教學(xué)資源庫、設(shè)計(jì)合理的實(shí)踐教學(xué)項(xiàng)目、強(qiáng)化師生互動(dòng)與協(xié)作、建立科學(xué)的評(píng)價(jià)體系，可以有效提高中職物聯(lián)網(wǎng)實(shí)踐教學(xué)的效果和質(zhì)量。

（一）構(gòu)建完善的虛擬仿真教學(xué)資源庫

通過構(gòu)建完善的虛擬仿真教學(xué)資源庫和互動(dòng)學(xué)習(xí)平臺(tái)，可以為中職物聯(lián)網(wǎng)實(shí)踐教學(xué)提供有力的支持，有助于提高教學(xué)質(zhì)量和效果，培養(yǎng)更多優(yōu)秀的物聯(lián)網(wǎng)人才[3]。

1.資源庫內(nèi)容設(shè)計(jì)

物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備模型：包括傳感器、執(zhí)行器、網(wǎng)關(guān)等各類物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的虛擬模型，以便學(xué)生能夠在虛擬環(huán)境中進(jìn)行設(shè)備的配置、連接和調(diào)試。物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)案例：涵蓋智能家居、智能農(nóng)業(yè)、智慧城市等多個(gè)領(lǐng)域的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)案例，幫助學(xué)生了解物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在不同領(lǐng)域的應(yīng)用。虛擬場(chǎng)景搭建：提供豐富的虛擬場(chǎng)景素材，支持學(xué)生根據(jù)教學(xué)需求搭建自己的虛擬仿真環(huán)境。

2.資源庫更新與維護(hù)

定期更新：隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷發(fā)展，教學(xué)資源庫需要定期更新，以保持內(nèi)容的時(shí)效性和先進(jìn)性。用戶反饋機(jī)制：建立用戶反饋機(jī)制，收集學(xué)生和教師的意見和建議，對(duì)資源庫進(jìn)行持續(xù)改進(jìn)和優(yōu)化。

（二）設(shè)計(jì)合理的實(shí)踐教學(xué)項(xiàng)目

實(shí)踐教學(xué)項(xiàng)目的設(shè)計(jì)和實(shí)施是中職物聯(lián)網(wǎng)實(shí)踐教學(xué)的重要環(huán)節(jié)，對(duì)于提高學(xué)生的實(shí)踐能力和綜合素質(zhì)具有重要意義[4]。教師應(yīng)根據(jù)教學(xué)目標(biāo)和學(xué)生特點(diǎn)，合理設(shè)計(jì)實(shí)踐教學(xué)項(xiàng)目，確保其順利實(shí)施并取得預(yù)期效果。

1.項(xiàng)目?jī)?nèi)容與目標(biāo)

結(jié)合中職物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)的課程設(shè)置和教學(xué)目標(biāo)，設(shè)計(jì)具有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值的實(shí)踐教學(xué)項(xiàng)目。項(xiàng)目?jī)?nèi)容應(yīng)涵蓋物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的核心知識(shí)和技能，包括設(shè)備連接、數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)處理等方面。

2.項(xiàng)目實(shí)施過程

項(xiàng)目分組：根據(jù)學(xué)生的興趣和能力水平進(jìn)行分組，確保每個(gè)小組都能順利完成項(xiàng)目任務(wù)。項(xiàng)目指導(dǎo)：教師在項(xiàng)目實(shí)施過程中提供必要的指導(dǎo)和幫助，確保學(xué)生能夠掌握相關(guān)知識(shí)和技能。項(xiàng)目展示與評(píng)價(jià)：在項(xiàng)目完成后，組織學(xué)生進(jìn)行項(xiàng)目展示和交流，并進(jìn)行客觀、全面地評(píng)價(jià)。圖1 所示為數(shù)字孿生虛擬仿真平臺(tái)架構(gòu)。

（三）強(qiáng)化師生互動(dòng)與協(xié)作

通過強(qiáng)化師生互動(dòng)與協(xié)作，可以提高中職物聯(lián)網(wǎng)實(shí)踐教學(xué)的效果，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力和創(chuàng)新能力[5]。同時(shí)，也有利于提高教師的教學(xué)水平和指導(dǎo)能力，推動(dòng)中職物聯(lián)網(wǎng)教育的持續(xù)發(fā)展。1.在線協(xié)作功能：利用數(shù)字孿生虛擬仿真平臺(tái)提供的在線協(xié)作功能，建立師生之間的交流平臺(tái)。學(xué)生可以在平臺(tái)上提問、討論和分享學(xué)習(xí)心得，教師可以及時(shí)回答學(xué)生的問題，為學(xué)生提供個(gè)性化的學(xué)習(xí)建議。2.知識(shí)共享與傳播：教師鼓勵(lì)學(xué)生在平臺(tái)上分享自己的學(xué)習(xí)成果和經(jīng)驗(yàn)，促進(jìn)知識(shí)的共享和傳播。教師可以整理學(xué)生的優(yōu)秀作品和案例，并將其作為教學(xué)資源供其他學(xué)生參考和學(xué)習(xí)。3.教師評(píng)價(jià)與激勵(lì)：建立合理的教師評(píng)價(jià)體系，對(duì)教師的教學(xué)效果和指導(dǎo)能力進(jìn)行客觀評(píng)價(jià)，激勵(lì)教師不斷提高教學(xué)質(zhì)量。

（四）建立科學(xué)的評(píng)價(jià)體系

通過建立科學(xué)的評(píng)價(jià)體系，可以有效監(jiān)控和評(píng)估中職物聯(lián)網(wǎng)實(shí)踐教學(xué)的效果，為教學(xué)改進(jìn)和質(zhì)量提升提供依據(jù)和動(dòng)力。教師和學(xué)生可以根據(jù)評(píng)價(jià)結(jié)果調(diào)整自己的教學(xué)和學(xué)習(xí)策略，既有助于教師提高教學(xué)水平，也有助于學(xué)生實(shí)現(xiàn)個(gè)性化發(fā)展。1.數(shù)據(jù)收集與分析：通過數(shù)字孿生虛擬仿真平臺(tái)收集學(xué)生在虛擬環(huán)境中的學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)，包括操作記錄、完成時(shí)間、錯(cuò)誤次數(shù)等。對(duì)收集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，了解學(xué)生的學(xué)習(xí)習(xí)慣、難點(diǎn)和進(jìn)步情況。2.評(píng)價(jià)體系構(gòu)建：根據(jù)數(shù)據(jù)分析結(jié)果，構(gòu)建科學(xué)的評(píng)價(jià)體系，包括評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)、評(píng)價(jià)方法和評(píng)價(jià)流程。結(jié)合學(xué)生的實(shí)際操作和項(xiàng)目完成情況，對(duì)學(xué)生進(jìn)行客觀、全面地評(píng)價(jià)。3.反饋與改進(jìn)：將評(píng)價(jià)結(jié)果及時(shí)反饋給學(xué)生和教師，幫助他們了解自己的優(yōu)點(diǎn)和不足，從而有助于其制定針對(duì)性的改進(jìn)措施。

三、中職物聯(lián)網(wǎng)實(shí)踐教學(xué)應(yīng)用數(shù)字孿生虛擬仿真平臺(tái)的方法

物聯(lián)網(wǎng)作為新一代信息技術(shù)的重要組成部分，正在全球范圍內(nèi)引發(fā)深刻的技術(shù)變革和產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型。傳統(tǒng)的教學(xué)方法和實(shí)踐模式已無法滿足當(dāng)前物聯(lián)網(wǎng)人才培養(yǎng)的需求，需要引入新的技術(shù)和方法來提高教學(xué)質(zhì)量和效率。數(shù)字孿生虛擬仿真平臺(tái)作為一種新型數(shù)字化技術(shù)，具有高度逼真的虛擬場(chǎng)景和實(shí)時(shí)交互的功能，可為物聯(lián)網(wǎng)實(shí)踐教學(xué)提供新的途徑。通過遵循實(shí)用性與前瞻性相結(jié)合、以學(xué)生為中心、安全性與穩(wěn)定性并重等原則，可以有效提升中職物聯(lián)網(wǎng)實(shí)踐教學(xué)的質(zhì)量和效率。

（一）開展虛擬仿真競(jìng)賽

通過開展虛擬仿真競(jìng)賽，可以進(jìn)一步激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和創(chuàng)新意識(shí)，提高他們的實(shí)踐能力和綜合素質(zhì)。虛擬仿真競(jìng)賽的流程如下：1.競(jìng)賽策劃：學(xué)校可以定期組織數(shù)字孿生虛擬仿真競(jìng)賽，制定競(jìng)賽規(guī)則和評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)。競(jìng)賽可以分為個(gè)人賽和團(tuán)隊(duì)賽，以激發(fā)學(xué)生的參與熱情。2.競(jìng)賽組織：學(xué)校負(fù)責(zé)發(fā)布競(jìng)賽通知，組織報(bào)名和分組。同時(shí)，學(xué)校還可以邀請(qǐng)企業(yè)專家和行業(yè)專家擔(dān)任評(píng)委，提高競(jìng)賽的專業(yè)性和權(quán)威性。3.競(jìng)賽實(shí)施：學(xué)生在競(jìng)賽過程中需要在數(shù)字孿生虛擬仿真平臺(tái)上完成指定的任務(wù)和挑戰(zhàn)。平臺(tái)可以實(shí)時(shí)記錄學(xué)生的操作過程和結(jié)果，為評(píng)委提供客觀的評(píng)價(jià)依據(jù)。4.成果展示與獎(jiǎng)勵(lì)：競(jìng)賽結(jié)束后，學(xué)?？梢越M織成果展示活動(dòng)，展示學(xué)生的優(yōu)秀作品和創(chuàng)意。同時(shí)，學(xué)校還可以設(shè)立獎(jiǎng)項(xiàng)，對(duì)表現(xiàn)突出的學(xué)生進(jìn)行表彰和獎(jiǎng)勵(lì)。

（二）建立虛擬實(shí)踐基地

通過建立虛擬實(shí)踐基地，可以為中職物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)學(xué)生提供更加真實(shí)、豐富的實(shí)踐環(huán)境，提高他們的實(shí)踐能力和綜合素質(zhì)。通過虛擬實(shí)踐基地，學(xué)生可以更好地掌握物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用，提高自己的實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力。建立虛擬實(shí)踐基地的流程如下：1.基地規(guī)劃：學(xué)校可以根據(jù)實(shí)際需求和資源情況，規(guī)劃虛擬實(shí)踐基地的建設(shè)規(guī)模和功能布局。基地可以包括物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備展示區(qū)、虛擬實(shí)驗(yàn)室、項(xiàng)目實(shí)踐區(qū)等多個(gè)區(qū)域。2.設(shè)備與場(chǎng)景構(gòu)建：利用數(shù)字孿生虛擬仿真平臺(tái)，構(gòu)建與實(shí)際工作環(huán)境相似的虛擬設(shè)備和場(chǎng)景。學(xué)生可以在虛擬實(shí)踐基地中進(jìn)行設(shè)備操作、系統(tǒng)調(diào)試和項(xiàng)目開發(fā)等實(shí)踐活動(dòng)。3.實(shí)踐指導(dǎo)與管理：學(xué)?？梢园才艑ｉT的教師或企業(yè)導(dǎo)師，在虛擬實(shí)踐基地中為學(xué)生提供實(shí)踐指導(dǎo)和幫助。同時(shí)，學(xué)校還可以建立實(shí)踐基地的管理制度，確保基地的正常運(yùn)行和資源的有效利用。圖2所示為虛擬互動(dòng)的教學(xué)模式。

（三）實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程教學(xué)與協(xié)作

通過實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程教學(xué)與協(xié)作，中職物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)可以為學(xué)生提供更加靈活、便捷的學(xué)習(xí)方式，滿足不同學(xué)生的需求。實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程教學(xué)與協(xié)作的步驟如下：1.線上教學(xué)平臺(tái)搭建：學(xué)?？梢岳脭?shù)字孿生虛擬仿真平臺(tái)搭建線上教學(xué)平臺(tái)，為學(xué)生提供遠(yuǎn)程學(xué)習(xí)的機(jī)會(huì)。平臺(tái)可以支持視頻直播、在線討論、作業(yè)提交等功能，方便師生進(jìn)行線上交流和互動(dòng)。2.遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)與操作：學(xué)生可以在家中或其他地方，通過線上教學(xué)平臺(tái)訪問數(shù)字孿生虛擬仿真平臺(tái)，進(jìn)行遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)和操作。平臺(tái)可以實(shí)時(shí)傳輸實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和結(jié)果，讓學(xué)生隨時(shí)了解實(shí)驗(yàn)進(jìn)展和效果。3.團(tuán)隊(duì)協(xié)作與交流：數(shù)字孿生虛擬仿真平臺(tái)支持多人在線協(xié)作，學(xué)生可以在平臺(tái)上組建團(tuán)隊(duì)，共同完成實(shí)踐任務(wù)。團(tuán)隊(duì)成員之間可以通過平臺(tái)進(jìn)行交流、分享資源和經(jīng)驗(yàn)，提高團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力，培養(yǎng)創(chuàng)新精神。

四、數(shù)字孿生虛擬仿真平臺(tái)在中職物聯(lián)網(wǎng)實(shí)踐教學(xué)中的應(yīng)用效果

（一）學(xué)生參與度顯著提高

數(shù)字孿生虛擬仿真平臺(tái)以其高度仿真、直觀生動(dòng)的特點(diǎn)，極大地激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和好奇心。學(xué)生在虛擬環(huán)境中能夠親身參與各種物聯(lián)網(wǎng)實(shí)驗(yàn)和項(xiàng)目。通過親手操作和實(shí)踐，學(xué)生能夠更加積極地投入到學(xué)習(xí)過程中。此外，平臺(tái)的互動(dòng)性和趣味性也讓學(xué)生更愿意參與討論、分享經(jīng)驗(yàn)，形成了良好的學(xué)習(xí)氛圍。

（二）學(xué)習(xí)效果顯著提升

借助數(shù)字孿生虛擬仿真平臺(tái)，學(xué)生可以在不受時(shí)間和地點(diǎn)限制的情況下進(jìn)行實(shí)踐操作。通過反復(fù)實(shí)驗(yàn)和調(diào)試，學(xué)生對(duì)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的理解更加深入，實(shí)踐技能得到顯著提升。同時(shí)，平臺(tái)提供的實(shí)時(shí)反饋和數(shù)據(jù)分析功能，也讓學(xué)生能夠及時(shí)了解自己的學(xué)習(xí)情況和進(jìn)步程度，并以之為依據(jù)調(diào)整學(xué)習(xí)策略，提高學(xué)習(xí)效率。

（三）創(chuàng)新能力得到增強(qiáng)

數(shù)字孿生虛擬仿真平臺(tái)為學(xué)生提供了一個(gè)自由探索和創(chuàng)新的空間。在虛擬環(huán)境中，學(xué)生可以充分發(fā)揮自己的想象力和創(chuàng)造力，嘗試各種新的設(shè)計(jì)和解決方案。通過不斷嘗試和創(chuàng)新，學(xué)生的創(chuàng)新能力得到了有效的鍛煉和提升。此外，平臺(tái)還支持團(tuán)隊(duì)協(xié)作和在線交流，學(xué)生可以在共同完成創(chuàng)新任務(wù)的過程中互相學(xué)習(xí)、互相啟發(fā)、共同成長(zhǎng)。

五、結(jié)束語

數(shù)字孿生虛擬仿真平臺(tái)在中職物聯(lián)網(wǎng)實(shí)踐教學(xué)中的應(yīng)用具有重要的價(jià)值和意義。它不僅能夠突破傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)條件的限制，降低實(shí)驗(yàn)成本，還能夠增強(qiáng)學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新精神，提高教學(xué)質(zhì)量。然而，目前數(shù)字孿生虛擬仿真平臺(tái)在中職物聯(lián)網(wǎng)實(shí)踐教學(xué)中的應(yīng)用仍處于探索階段，還需要進(jìn)一步完善和優(yōu)化。未來，教育工作者和相關(guān)研究人員可以從以下幾個(gè)方面進(jìn)行深入研究和實(shí)踐：加強(qiáng)虛擬仿真技術(shù)的研發(fā)和創(chuàng)新，提高平臺(tái)的仿真度和實(shí)時(shí)性，使其更加貼近真實(shí)世界的物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境和系統(tǒng)；豐富虛擬仿真教學(xué)資源庫的內(nèi)容和形式，滿足不同專業(yè)和層次學(xué)生的學(xué)習(xí)需求；探索虛擬仿真與實(shí)體設(shè)備相結(jié)合的教學(xué)模式，實(shí)現(xiàn)線上線下教學(xué)的有機(jī)融合。

作者單位：魏琪 江蘇省高淳中等專業(yè)學(xué)校

參考文獻(xiàn)

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