［摘 要］ 針對職業(yè)教育在培養(yǎng)路橋相關專業(yè)技術人才實訓教學中的不足，以及在智慧工地與管控方面的技術技能培養(yǎng)存在的軟件、硬件上的缺失，提出了校企共建路橋智慧工地與管控虛擬仿真實訓平臺的思路，主要建設內(nèi)容可以概括為“1+2+6+3”：一個智慧管控教學實訓館，仿真教學、仿真實訓兩個中心，道路、橋梁、隧道、航道、安全、環(huán)保六大管控場景，形成對實訓方式、實訓項目、實訓設備三大升級。為培育高素質(zhì)路橋技能型人才和勞動者，拓寬其就業(yè)渠道，提升其技能水平和綜合素質(zhì)提供了條件。

［關鍵詞］ 路橋?qū)I(yè)；智慧工地與管控；校企共建；虛擬仿真；實訓

［基金項目］ 2022年度教育部虛擬仿真技術在職業(yè)教育教學中的創(chuàng)新應用專項課題“虛擬仿真技術在道橋工程專業(yè)群實訓體系構(gòu)建及資源開發(fā)中的應用研究”（ZJXF2022168）；2020年度江蘇高校哲學社會科學研究項目“高職路橋工程類專業(yè)智慧化實訓平臺建設模式研究”（2020SJA0692）

［作者簡介］ 陳姣姣（1992—），女，江蘇淮安人，博士，南京交通職業(yè)技術學院路橋與港航工程學院講師，主要從事路橋結(jié)構(gòu)研究；趙巖荊（1983—），男，江蘇宜興人，博士，南京交通職業(yè)技術學院路橋與港航工程學院教授，副院長，主要從事路面材料研究；蔣 玲（1965—），女，安徽蚌埠人，碩士，南京交通職業(yè)技術學院路橋與港航工程學院教授，院長，主要從事道路工程研究。

［中圖分類號］ G717 ［文獻標識碼］ A ［文章編號］ 1674-9324（2025）-07-0041-04 ［收稿日期］ 2024-01-06

一、路橋職業(yè)教育新需要

國務院先后出臺了《交通強國建設綱要》《國家綜合立體交通網(wǎng)規(guī)劃綱要》等重要戰(zhàn)略和規(guī)劃，提出要創(chuàng)新智慧、安全綠色，推進交通基礎設施數(shù)字化、網(wǎng)聯(lián)化，提升交通運輸智慧發(fā)展水平，加快推進綠色低碳發(fā)展，促進交通與自然和諧發(fā)展。為打造交通運輸現(xiàn)代化示范區(qū)，推動江蘇高質(zhì)量發(fā)展，江蘇省印發(fā)了《交通強國江蘇方案》，提出“著力構(gòu)建高水平的綠色交通體系”與“著力構(gòu)建高水準的智慧交通體系”兩大建設任務，要求通過“跨界融合、共建共享、綜合應用”，加快交通運輸向數(shù)字化、網(wǎng)絡化、智能化發(fā)展，以智慧賦能交通，全面支撐現(xiàn)代綜合交通運輸體系建設和交通強省建設。

未來15到30年，交通基礎設施將進入新一輪的大規(guī)模建設和高質(zhì)量發(fā)展階段，綠色智慧交通建造對道橋工程類專業(yè)群的人才培養(yǎng)從數(shù)量、質(zhì)量上都提出了新的更高的要求［1］，職業(yè)院校道橋工程類專業(yè)必須主動對接行業(yè)發(fā)展形勢，服務行業(yè)發(fā)展需求，創(chuàng)新培養(yǎng)具備綠色交通建設和信息化技術綜合應用能力的高端復合型技術技能人才；推動社會存量工程技術人員邁入綠色智慧交通建造新時代，從人才培養(yǎng)的質(zhì)量和數(shù)量上同步支撐綠色智慧交通建設行業(yè)的高質(zhì)量發(fā)展。在路橋工程類、地下與隧道工程類、港航工程類等交通基礎設施建設中，智慧工地、大數(shù)據(jù)智能決策、數(shù)字化建設養(yǎng)護管理系統(tǒng)等應用場景逐漸普及。未來對掌握信息化技術應用能力，能夠從事路橋工程、隧道工程、港航工程等智慧建管與運維，開展工程智慧化品質(zhì)控制工作的專業(yè)人才需求越來越大。因此，職業(yè)教育對道路橋梁工程等技術專業(yè)群的人才培養(yǎng)規(guī)格需要提檔升級，技術學習與技能訓練過程中需要掌握建管運維過程中的信息化技術應用能力，具備工程建設所需的智慧化管控能力。

目前，職業(yè)教育在培養(yǎng)道路橋梁相關專業(yè)技術人才方面已經(jīng)具有成熟的人才培養(yǎng)方案，具備充足的教學與實訓條件。然而，在教學過程中，尤其是實訓條件方面，在智慧工地、智慧管控方面的技術技能培養(yǎng)還存在軟件、硬件上的缺失，無法滿足企業(yè)、行業(yè)、社會、國家對新時代交通土建專業(yè)人才的技能需求，具備工程智慧管控能力的專業(yè)技術技能人才存在較大的缺口，迫切需要高等職業(yè)教育培養(yǎng)相關專業(yè)技術技能型人才。建設路橋智慧工地與管控實訓平臺迫在眉睫。

二、建設思路

（一）虛擬仿真技術引領職業(yè)教育新方法

道路、橋梁、隧道、港口等建設具有工程體量龐大、成本高昂、安全隱患大、工序不可逆等特點［1］，路橋?qū)I(yè)群傳統(tǒng)實訓教學中學生現(xiàn)場施工和部分檢測實訓難實現(xiàn)，存在職業(yè)教育實踐教學中“高投入、高難度、高風險”“難實施、難觀摩、難再現(xiàn)”等特征，是典型的“三高三難”問題。虛擬仿真技術在路橋?qū)I(yè)實訓教學中的創(chuàng)新應用，將虛擬現(xiàn)實技術、人工智能技術與職業(yè)教育實訓教學深度融合，能夠解決路橋?qū)嵱柦虒W“三高三難”的問題，解決實訓教學資源不足的問題［2-3］，適應了數(shù)字經(jīng)濟發(fā)展的新需要，迎合了經(jīng)濟高質(zhì)量發(fā)展的新需求，服務創(chuàng)新發(fā)展的新機遇。

（二）校企合作帶動職業(yè)教育創(chuàng)新發(fā)展

“深化產(chǎn)教融合、校企合作”是《國務院關于加快發(fā)展現(xiàn)代職業(yè)教育的決定》的指導思想之一，更是職業(yè)教育的發(fā)展方向。學校和企業(yè)作為產(chǎn)教融合、校企合作發(fā)展模式的主要參與者和建設者，二者在發(fā)展中共同發(fā)力，培育出真正的高技能人才，不斷為產(chǎn)業(yè)賦能，是提升國家產(chǎn)業(yè)及經(jīng)濟發(fā)展水平，切實提升我國現(xiàn)代工業(yè)的國際競爭力的重要舉措。校企共建路橋?qū)嵱柣厥巧罨a(chǎn)教融合、校企合作的深度實踐，為培育高素質(zhì)的路橋技能型人才和勞動者，增強路橋?qū)I(yè)技術型人才就業(yè)競爭力，拓寬其就業(yè)渠道，提高其技能水平和綜合素質(zhì)提供了條件。

綜上，校企共建智慧工地與管控虛擬仿真平臺是高等職業(yè)教育培養(yǎng)相關專業(yè)技術技能型人才的有效解決途徑。

三、建設內(nèi)容

智慧工地與管控虛擬仿真平臺圍繞路橋?qū)I(yè)，開展“1+2+6+3”為主要內(nèi)容的建設，即一個智慧管控教學實訓館，包含仿真教學、仿真實訓兩個中心，道路、橋梁、隧道、航道、安全、環(huán)保六大管控場景，形成對實訓方式、實訓項目、實訓設備三大升級改造。智慧管控實訓教學中心建設框架見圖1。

（一）仿真教學中心建設

仿真教學中心配備多功能講臺、全息投影、互動滑軌屏，數(shù)據(jù)中心智慧大屏、多臺教學實訓一體化電腦桌和可移動桌椅等硬件設施。

教學內(nèi)容包括基于數(shù)字孿生元宇宙場景教學、智慧工地應用教學、智能設備安裝實操教學、實訓考核評價四大內(nèi)容。主要采用虛擬現(xiàn)實、三維動畫與演示、人機交互等技術，根據(jù)理論與教學的需求設計出用于輔助教學的虛擬場景、虛擬環(huán)境、虛擬設備及構(gòu)件庫、演示理論和實驗過程等內(nèi)容。中心以數(shù)字孿生三維技術為基礎，對施工場景進行高精度還原，同時引入元宇宙概念與人工智能、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)分析等新一代信息技術，實現(xiàn)對建造過程從構(gòu)件到整體、從設計到運維的全壽命周期管理。通過仿真教學，向?qū)W生教授管控技術發(fā)展、應用場景、管控系統(tǒng)采集內(nèi)容，通過教學軟件讓學生系統(tǒng)掌握智慧管控教學內(nèi)容，為下一步仿真實操訓練夯實基礎。學生完成教學內(nèi)容學習后，通過對場景體驗次數(shù)、智慧平臺教學情況、設備安裝教學成績權(quán)重賦值等對學生實訓成績進行綜合評價。

（二）仿真實訓中心建設

仿真實訓中心包括六大實訓區(qū)，仿真實訓中心以管控設備安裝體驗+仿真模型觀摩使用+管控設備實操互動等形式，進行全方位實訓教學場景搭建，以學員親身感受、模擬實際動手操作為宗旨，讓學員通過仿真實訓掌握智慧管控知識。

1.道路智能管控實訓。包括軟基施工智能管控技術、瀝青生產(chǎn)智能管控技術、混合料運輸智能管控技術、路面施工智能管控技術、路面施工智能監(jiān)測技術。通過雙向攪拌樁施工模型、拌和站模型、瀝青路面仿真模型、瀝青光譜檢測樣品等仿真模型，培養(yǎng)學生對道路智能管控設備應用范圍、設備安裝位置、安裝工藝的認知和實操能力，實現(xiàn)軟基、路基、路面等不同業(yè)務場景的道路智能管控實訓教學。

2.橋梁智能管控實訓。包括裝配式構(gòu)件生產(chǎn)管控場景、橋梁施工管控場景，涵蓋混凝土生產(chǎn)智能管控技術、混凝土運輸智能管控技術、成品智能檢測技術、高支模智能監(jiān)測技術、混凝土智能測溫技術等。通過橋梁生產(chǎn)和施工中的靜態(tài)、動態(tài)仿真模型，培養(yǎng)學生對橋梁智能管控設備應用范圍、智能管控內(nèi)容、智能管控重點、設備安裝位置、安裝工藝的認知和實操能力，實現(xiàn)不同業(yè)務場景的橋梁智能管控實訓教學。

3.隧道智能管控實訓。包括安全步距智能監(jiān)測技術、隧道定位智能管控技術、超欠挖智能檢測技術、隧道智能量測技術、隧道施工智能監(jiān)測技術。通過虛擬仿真場景或智慧仿真模型，學員可以進行隧道管控物聯(lián)網(wǎng)設備安裝練習，現(xiàn)場配備數(shù)據(jù)顯示屏幕，實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)的實時收集、分析、預警，全方位對隧道施工智能管控場景進行可視化教學和體驗。

4.港航智能管控實訓。包括橋梁施工場景、航道施工場景、船閘施工場景，涵蓋水位在線監(jiān)測技術、橋梁防撞智能預警技術、護岸施工智能管控技術等。通過港航工程中的船閘仿真動態(tài)模型、航道船舶靜態(tài)模型，培養(yǎng)學生對船閘監(jiān)測、水位在線監(jiān)測、護岸施工智能管控等技術的認知和實操能力，實現(xiàn)港航施工場景的智能管控實訓教學。

5.安全智能管控實訓。包括智能行為識別技術、特種設備運行監(jiān)測技術、人員定位管控技術、智能用電監(jiān)測技術、風險源智能管控技術。學員站在識別區(qū)域，智能攝像頭會通過AI智能分析識別技術自動識別施工現(xiàn)場不規(guī)范行為并對其進行抓拍，抓拍的影像資料通過平臺自動推送給相關責任人；現(xiàn)場通過聲光電的方式提醒不規(guī)范行為，通過AI識別技術，讓學員了解信息化技術在安全管理上的應用，實現(xiàn)智能行為識別抓拍實訓教學。

6.環(huán)保智能管控實訓。包括揚塵在線監(jiān)測技術、水質(zhì)智能監(jiān)測技術、尾氣智能監(jiān)測技術。實訓現(xiàn)場配備揚塵監(jiān)測設備，實時展示PM2.5、PM10、PM100、風速、風向、溫度、氣壓、噪聲等參數(shù)，當環(huán)境指數(shù)超標時，可聯(lián)動現(xiàn)場噴淋裝置進行降塵。學員可以通過安裝水質(zhì)監(jiān)測傳感器及尾氣監(jiān)測儀，實時獲取當前環(huán)境的水質(zhì)及尾氣數(shù)據(jù)，培養(yǎng)學員的實踐應用能力，實現(xiàn)環(huán)保智能管控實訓教學。

（三）三大升級建設

1.實訓方式升級。一般路橋?qū)嶋H工程項目建造周期較長，受校內(nèi)教學資源條件限制，學生在校內(nèi)實驗實訓時間有限，即使在校外完成也易受實習時間的限制，學生只能了解建設活動中的一部分內(nèi)容，不能深入?yún)⑴c實際工程項目的全部環(huán)節(jié)及全部崗位，工程實踐訓練存在局限性。所以，路橋?qū)I(yè)傳統(tǒng)實踐教學主要以教師講授及演示為主，受實踐條件限制，學生實際參與的機會較少。虛擬仿真實訓平臺綜合利用云計算、物聯(lián)網(wǎng)、移動互聯(lián)、人工智能等信息技術，基于數(shù)字孿生引擎、元宇宙概念，充分發(fā)揮虛擬仿真的優(yōu)勢以及在理論教學與實物實訓中的銜接作用，解決了實物實訓中設備臺套數(shù)不足、場地有限、教學模式單一及實訓環(huán)節(jié)安全隱患較大等問題，培養(yǎng)產(chǎn)業(yè)急需的高素質(zhì)技術技能人才。

2.實訓項目升級。在已建成的路基路面實訓基地、隧道實訓基地、橋梁模型實訓基地教學基礎上，對相關實訓課程進行全面智慧化升級改造，融合仿真場景教學、智慧平臺教學、設備實操教學。采用虛擬方式教學模式，虛實結(jié)合、以虛助實，并了解當前工程建設中智慧工地最新技術應用情況，建設6大施工場景下的16個教學場景教學模塊、建設智慧工地模塊演示平臺，以提高和加強學生對智慧化技術的認知，進行沉浸式教學。升級后的實訓課程及基地可作為對外的智慧工地觀摩中心，同時可作為“公共服務平臺”，為企業(yè)員工培訓、職業(yè)資格鑒定與培訓、職業(yè)技能競賽、骨干教師業(yè)務培訓、學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓練等提供實習實訓服務平臺。

3.實訓設備升級。對實訓基地試驗室檢測設備進行升級改造，納入智慧管控實訓系統(tǒng)并在仿真教學中心進行實時展示，實現(xiàn)試驗檢測設備使用管理的智能化、信息化。實現(xiàn)樣品信息登記，以樣品信息單作為試驗檢測流程啟動節(jié)點，也是后續(xù)流程的基礎信息源，所有信息自動關聯(lián)到后續(xù)流程；實現(xiàn)水泥、鋼筋、混凝土的力學指標的數(shù)據(jù)實時采集上傳，由系統(tǒng)計算判定生成檢測記錄和報告；在各試驗室安裝高清監(jiān)控攝像機，自建網(wǎng)絡上傳至實訓管控平臺，可實時回放試驗場景等；對有條件的設備進行聯(lián)網(wǎng)升級改造。同時，實現(xiàn)對實訓基地的試驗人員管理系統(tǒng)的升級，能夠識別試驗人員信息，具備學生信息、學生課程管理、實驗室門禁等功能。

四、建設意義

虛擬仿真實訓平臺緊扣智能交通發(fā)展前沿，以公路工程智慧建設為抓手，構(gòu)建涵蓋“道路、橋梁、隧道、航道”多個專業(yè)施工數(shù)據(jù)的智慧采集、分析、應用培訓流程，形成與行業(yè)發(fā)展匹配的人才培養(yǎng)機制，為智慧交通發(fā)展輸出高質(zhì)量專業(yè)技術人才，做到畢業(yè)即上崗，上崗即上手，上手即熟練。實訓基地建設聚焦道路橋梁工程專業(yè)群，聚焦行業(yè)高水平發(fā)展，打造高水平智慧管控虛擬仿真實訓基地，打造交通行業(yè)實訓基地示范點，加強基地的示范、共享、推廣，最終可以實現(xiàn)學校內(nèi)示范、校際示范、社會上示范、國際化推廣。同時，通過平臺建設，可以提高實訓教學師資素質(zhì)、教師信息化教學能力，搭建教師創(chuàng)新教學實踐平臺，立足高校結(jié)合相關優(yōu)秀企業(yè)，專兼結(jié)合，形成一支精通理論、實際操作能力強的實訓教師隊伍。

參考文獻

［1］馬登成，胡永彪，張新榮.道路施工虛擬仿真實驗教學建設［J］.實驗室研究與探索，2020，39（2）：136-140.

［2］趙忠海，崔曉夢，周佳崢，等.基于虛擬仿真平臺的人才培養(yǎng)方案探索：以資源勘查工程專業(yè)為例［J］.高教學刊，2022，8（32）：159-162.

［3］張竹青，倪德磊.基于虛擬仿真技術的高職實踐教學體系研究［J］.電大理工，2022（3）：51-55.

Research on Virtual Simulation Training Platform of Smart Construction Site and Control

CHEN Jiao-jiao， ZHAO Yan-jing， JIANG Ling

（School of Road， Bridge and Port Engineering， Nanjing Vocational Institute of Transport Technology， Nanjing， Jiangsu 211188， China）

Abstract： In view of the shortcomings of vocational education in training road and bridge-related professional technical personnel in practical training teaching， as well as the shortcomings in hardware and software in technical skills training in smart construction site and control， this paper puts forward the idea of virtual simulation practical training platform for building smart construction site and control of road and bridge by schools and enterprises. The main construction content can be summarized as “1+2+6+3”： a smart control teaching and training hall， including" two centers of simulation teaching and simulation training， six control scenarios of road， bridge， tunnel， waterway， security and environmental protection， forming three major upgrading of training methods， training projects， and training equipment. It provides conditions for cultivating high-quality road and bridge skilled talents and laborers， strengthening the employment competitiveness of road and bridge professional and technical talents， and improving their skill level and comprehensive quality.

Key words： road and bridge major; smart site and control; school-enterprise co-construction of universities and enterprises; virtual simulation; practical training