摘"要:虛擬仿真實(shí)訓(xùn)基地的建設(shè)是深化現(xiàn)代職業(yè)教育體系建設(shè)改革的重要組成部分,是職業(yè)院校關(guān)鍵辦學(xué)能力的重要體現(xiàn)。本文研究了道路與橋梁工程技術(shù)職業(yè)教育虛擬仿真實(shí)訓(xùn)基地建設(shè)的背景與必要性,從整體規(guī)劃、項(xiàng)目設(shè)計(jì)、教師數(shù)字化能力等方面分析了當(dāng)前建設(shè)的現(xiàn)實(shí)困境,設(shè)計(jì)了產(chǎn)教融合、產(chǎn)業(yè)需求、專業(yè)轉(zhuǎn)型、學(xué)生發(fā)展四個(gè)維度的建設(shè)理念,并提出實(shí)訓(xùn)環(huán)境、虛擬仿真項(xiàng)目、教師團(tuán)隊(duì)、服務(wù)平臺(tái)、運(yùn)行機(jī)制五個(gè)層面的建設(shè)舉措,為相關(guān)專業(yè)開展職業(yè)教育虛擬仿真實(shí)訓(xùn)基地建設(shè)提供理論參考與經(jīng)驗(yàn)借鑒。
關(guān)鍵詞:虛擬仿真實(shí)訓(xùn)基地;職業(yè)教育;道橋工程;實(shí)踐研究
中圖分類號(hào):G71""文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A
近年來,虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)得到了飛速發(fā)展。通過將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用到教育教學(xué)領(lǐng)域,其在擴(kuò)展教學(xué)的維度、豐富教學(xué)內(nèi)容、推動(dòng)教育的變革與創(chuàng)新等方面發(fā)揮了重要作用[1]。高職院校通過應(yīng)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù),建設(shè)專業(yè)虛擬仿真實(shí)訓(xùn)基地,破解傳統(tǒng)實(shí)訓(xùn)教學(xué)過程中“三高三難”的痛點(diǎn)和難點(diǎn),提高學(xué)生鍛煉動(dòng)手實(shí)踐能力和解決實(shí)際問題的能力,是培養(yǎng)專業(yè)技術(shù)技能人才的迫切要求,也是高職院校實(shí)訓(xùn)教學(xué)改革的必然趨勢(shì)[2]。
我國自2012年起就已開始探索虛擬仿真技術(shù)在職業(yè)院校實(shí)訓(xùn)教學(xué)中的應(yīng)用,主要集中在虛擬仿真實(shí)訓(xùn)資源、軟件以及系統(tǒng)的開發(fā)應(yīng)用等方面。自2016年開始,各類中高職院校開始建設(shè)虛擬仿真實(shí)訓(xùn)基地。2020年9月,教育部職業(yè)教育與成人教育司發(fā)布的《關(guān)于開展職業(yè)教育示范性虛擬仿真實(shí)訓(xùn)基地建設(shè)工作的通知》,為示范性虛擬仿真實(shí)訓(xùn)基地建設(shè)統(tǒng)一建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)。2022年,中共中央辦公廳、國務(wù)院辦公廳印發(fā)的《關(guān)于深化現(xiàn)代職業(yè)教育體系建設(shè)改革的意見》提出,要提升職業(yè)學(xué)校關(guān)鍵辦學(xué)能力,建設(shè)職業(yè)教育虛擬仿真實(shí)訓(xùn)基地等重點(diǎn)項(xiàng)目,突顯了虛擬仿真實(shí)訓(xùn)基地建設(shè)在職業(yè)教育體系的重要性。2023年7月印發(fā)的《教育部辦公廳關(guān)于加快推進(jìn)現(xiàn)代職業(yè)教育體系建設(shè)改革重點(diǎn)任務(wù)的通知》指出,將建設(shè)職業(yè)教育示范性虛擬仿真基地作為十一項(xiàng)重點(diǎn)任務(wù)之一推進(jìn)建設(shè)。職業(yè)教育虛擬仿真實(shí)訓(xùn)基地的建設(shè),要堅(jiān)持服務(wù)于學(xué)生全面發(fā)展和經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展,圍繞國家區(qū)域發(fā)展規(guī)劃和重大戰(zhàn)略開展建設(shè)。
1"建設(shè)必要性
1.1"適應(yīng)行業(yè)發(fā)展需求
當(dāng)前,交通運(yùn)輸領(lǐng)域由中國建造向中國智造轉(zhuǎn)型升級(jí),構(gòu)建專業(yè)教學(xué)和工程實(shí)施過程中的“虛中向?qū)崱?shí)中虛表、虛實(shí)融合”的虛擬教學(xué)環(huán)節(jié)和仿真模擬生產(chǎn)過程環(huán)境,形成理、虛、實(shí)一體化新模式、新結(jié)構(gòu)的虛擬仿真實(shí)訓(xùn)基地,是培養(yǎng)服務(wù)交通強(qiáng)國戰(zhàn)略高素質(zhì)技術(shù)技能型人才的有效路徑[3]。
1.2"提升實(shí)訓(xùn)教學(xué)水平
路橋工程具有高危險(xiǎn)性、高消耗、高成本以及極端環(huán)境下難實(shí)施、難觀摩、難再現(xiàn)等“三高三難”特點(diǎn)。傳統(tǒng)的實(shí)訓(xùn)手段無法結(jié)合工程項(xiàng)目開展全流程實(shí)訓(xùn)教學(xué),導(dǎo)致學(xué)生難以掌握與現(xiàn)場緊密切合的專業(yè)理論知識(shí)與操作技能。建設(shè)虛擬仿真實(shí)訓(xùn)基地,可以向?qū)W生提供依托實(shí)際工程項(xiàng)目建立的高仿真、低成本、多樣化、定制化的實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目,解決實(shí)訓(xùn)教學(xué)中“三高三難”問題,提升實(shí)訓(xùn)教學(xué)水平。
1.3"推動(dòng)教學(xué)模式創(chuàng)新
通過虛擬仿真實(shí)訓(xùn)平臺(tái)將實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目以虛擬仿真的方式搬到線上,向?qū)W生提供全時(shí)段、個(gè)性化、泛在式的自主學(xué)習(xí)方式,為開展混合式教學(xué)過程提供了線上教學(xué)平臺(tái),推動(dòng)職業(yè)教育教學(xué)模式創(chuàng)新。此外,將虛擬仿真實(shí)訓(xùn)資源與微課程和動(dòng)畫有機(jī)融合,融入在線開放課程、數(shù)字教材建設(shè)中,派生新型應(yīng)用場景,形成完善教學(xué)體系,有助于提高虛擬仿真資源使用效率,提升教學(xué)效果與學(xué)習(xí)體驗(yàn)。
2"現(xiàn)實(shí)困境
2.1"實(shí)訓(xùn)基地建設(shè)整體規(guī)劃不足
近年來,各類職業(yè)院校加大了虛擬仿真實(shí)訓(xùn)基地的建設(shè)投資與力度,但由于缺乏整體規(guī)劃[4],沒有厘清建設(shè)重點(diǎn)任務(wù),缺少統(tǒng)一的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)、通用的數(shù)據(jù)接口和共用的資源平臺(tái)[57],導(dǎo)致建設(shè)的虛擬仿真實(shí)訓(xùn)室和虛擬仿真資源存在質(zhì)量不高、擴(kuò)展性差、使用率低的現(xiàn)象。
2.2"虛擬仿真實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目泛化
目前各院校開發(fā)的虛擬仿真項(xiàng)目存在著不考慮實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目性質(zhì)和盲目追求項(xiàng)目數(shù)量的現(xiàn)象[8]。應(yīng)當(dāng)明確的是,虛擬仿真實(shí)訓(xùn)是對(duì)傳統(tǒng)實(shí)訓(xùn)教學(xué)方式的重要補(bǔ)充,但不能完全替代。虛擬仿真實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目的設(shè)計(jì)開發(fā),應(yīng)當(dāng)秉承“能實(shí)不虛、虛實(shí)結(jié)合”的原則。對(duì)于需要學(xué)生動(dòng)手實(shí)操,實(shí)訓(xùn)評(píng)價(jià)與操作水平密切相關(guān),傳統(tǒng)實(shí)訓(xùn)教學(xué)成本更低、效果更好的實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目,不應(yīng)盲目采用虛擬仿真手段。
2.3"教師數(shù)字化教學(xué)能力不足
虛擬仿真技術(shù)只是推動(dòng)實(shí)訓(xùn)方式創(chuàng)新和教學(xué)模式改革的手段,而掌握虛擬仿真技術(shù)的教師團(tuán)隊(duì)才是關(guān)鍵核心實(shí)力。目前,大多職業(yè)院校數(shù)字化基礎(chǔ)薄弱,教師數(shù)字化能力有待提升,虛擬仿真實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目開發(fā)過程中參與度不高,外部依賴性較強(qiáng)[9],具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的虛擬仿真教學(xué)資源產(chǎn)出率較低。
3"建設(shè)思路
3.1"立足產(chǎn)教融合,創(chuàng)新共建共享共用機(jī)制
依托校企聯(lián)合牽頭的行業(yè)產(chǎn)教融合共同體、市域產(chǎn)教聯(lián)合體,“政行企?!彼姆铰?lián)動(dòng),多方共同參與。通過政府支持、行業(yè)指導(dǎo)、企業(yè)參與、院校主建的方式,共同組成虛擬仿真實(shí)訓(xùn)基地管理理事會(huì),負(fù)責(zé)基地運(yùn)營與管理,完善基地開放共享的運(yùn)行管理制度,形成多方互惠聯(lián)動(dòng)的運(yùn)行管理機(jī)制,建設(shè)對(duì)接行業(yè)發(fā)展需求、企業(yè)教育培訓(xùn)、院校教育教學(xué)的虛擬仿真實(shí)訓(xùn)基地,實(shí)現(xiàn)資源共建共享共用。
3.2"服務(wù)產(chǎn)業(yè)需求,推進(jìn)教育鏈與產(chǎn)業(yè)鏈融合
圍繞交通運(yùn)輸建管養(yǎng)運(yùn)一體化、智慧化升級(jí)產(chǎn)業(yè)鏈需求,依托真實(shí)工程項(xiàng)目開發(fā)典型虛擬仿真實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目,打造集“技術(shù)體驗(yàn)、實(shí)訓(xùn)教學(xué)、社會(huì)服務(wù)、技術(shù)研發(fā)”四大功能,服務(wù)區(qū)域經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展和交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)轉(zhuǎn)型升級(jí)。
3.3"適應(yīng)專業(yè)轉(zhuǎn)型需求,扎實(shí)推進(jìn)專業(yè)教學(xué)“三教”改革
針對(duì)專業(yè)教學(xué)和社會(huì)培訓(xùn)的特點(diǎn),貫穿路橋工程專業(yè)實(shí)踐、崗位實(shí)訓(xùn)、綜合實(shí)訓(xùn)過程,開發(fā)一體化設(shè)計(jì)、項(xiàng)目式開發(fā)、模塊化應(yīng)用的虛擬仿真實(shí)訓(xùn)資源,開辟教學(xué)實(shí)踐、教學(xué)能力比賽、在線開放課程建設(shè)、數(shù)字化教材建設(shè)等應(yīng)用場景,推動(dòng)高職院校教師、教法、教材改革。
3.4"滿足學(xué)生發(fā)展需求,提升學(xué)生專業(yè)實(shí)踐能力
建設(shè)對(duì)接崗位任務(wù)的虛擬仿真實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目,培養(yǎng)學(xué)生的施工圖識(shí)讀應(yīng)用能力、施工組織能力、試驗(yàn)檢測(cè)能力、計(jì)量計(jì)價(jià)能力等,幫助學(xué)生在真實(shí)項(xiàng)目中適應(yīng)真實(shí)工作環(huán)境,積累真實(shí)工作經(jīng)驗(yàn),進(jìn)一步提高專業(yè)實(shí)踐能力。
4"建設(shè)措施
4.1"建設(shè)“虛實(shí)結(jié)合”的實(shí)訓(xùn)環(huán)境條件
統(tǒng)籌規(guī)劃,建設(shè)滿足產(chǎn)業(yè)發(fā)展及培訓(xùn)的實(shí)訓(xùn)場所。建設(shè)包含一個(gè)虛擬仿真實(shí)訓(xùn)基地教學(xué)管理云平臺(tái),智慧交通虛擬仿真科普體驗(yàn)中心、智慧交通虛擬仿真教學(xué)實(shí)訓(xùn)中心、智慧交通虛擬仿真社會(huì)服務(wù)中心、智能建造與技術(shù)研發(fā)中心四個(gè)中心的虛擬仿真實(shí)訓(xùn)基地。其中,虛擬仿真實(shí)訓(xùn)基地教學(xué)管理云平臺(tái)融合“教學(xué)訓(xùn)培管”功能,提供教學(xué)、學(xué)習(xí)、實(shí)訓(xùn)、培訓(xùn)、管理的綜合服務(wù)。智慧交通虛擬仿真科普體驗(yàn)中心通過“智慧交通”科技體驗(yàn)館、“平安交通”體驗(yàn)館、交通文化數(shù)字博物館等設(shè)施建設(shè),提供技術(shù)體驗(yàn)、研學(xué)教育服務(wù)。智慧交通虛擬仿真教學(xué)實(shí)訓(xùn)中心打造貫穿道路橋梁工程技術(shù)建管養(yǎng)運(yùn)產(chǎn)業(yè)鏈虛擬仿真實(shí)訓(xùn)教學(xué)場所。智慧交通虛擬仿真社會(huì)服務(wù)中心通過開展虛擬仿真資源開發(fā)、虛擬仿真教學(xué)與培訓(xùn),逐步提升虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用。智能建造與技術(shù)研發(fā)中心圍繞智能材料、智能建造技術(shù)的應(yīng)用,利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)開展高效、安全且經(jīng)濟(jì)的技術(shù)研發(fā)活動(dòng)。
4.2"聚焦“三高三難”問題,開發(fā)“軟硬兼施”的虛擬仿真實(shí)訓(xùn)資源
廣西地處典型喀斯特地貌地區(qū),路橋工程建設(shè)過程中既存在“大體量、高成本、高危險(xiǎn)、長周期、難重現(xiàn)”的共同特征,又存在喀斯特地貌“獨(dú)特性、隱蔽性、未知性、探索性”的獨(dú)有特征,大量工程技術(shù)難題體現(xiàn)出“高危險(xiǎn)性、高消耗、高成本以及極端環(huán)境下難實(shí)施、難觀摩、難再現(xiàn)”的典型特征。道路與橋梁工程技術(shù)虛擬仿真實(shí)訓(xùn)基地通過校企共建,按“虛實(shí)互補(bǔ)、育訓(xùn)結(jié)合、軟硬兼顧、產(chǎn)教融合”的原則,對(duì)接路橋工程設(shè)計(jì)、施工、項(xiàng)目管理、運(yùn)行維護(hù)全生命周期,共同對(duì)實(shí)際工程中常見的“三高三難”問題進(jìn)行挖掘、研討,研發(fā)解析路橋工程建設(shè)以及教學(xué)過程中的“三高三難”問題的虛擬仿真實(shí)訓(xùn)教學(xué)資源,所得成果再回饋到工程應(yīng)用中,輔助工程建設(shè),達(dá)到產(chǎn)教融合、校企合作、工學(xué)結(jié)合、知行合一“四合貫通”的良性循環(huán)。采用虛擬現(xiàn)實(shí)建設(shè)仿真實(shí)訓(xùn)環(huán)境,主要將路橋工程教學(xué)過程中可視化不高、難重現(xiàn)再現(xiàn)、復(fù)雜難以理解或危險(xiǎn)性較大的項(xiàng)目,以虛擬場景的信息,展示在實(shí)訓(xùn)教學(xué)及體驗(yàn)教學(xué)過程中。例如,對(duì)于施工場景中的未系安全繩、未正確佩戴安全帽、未做臨邊支護(hù)等不安全因素、不安全操作、不安全行為等難以實(shí)景展現(xiàn)的項(xiàng)目,通過數(shù)字信息化技術(shù)建立虛擬場景,由學(xué)生通過佩戴VR設(shè)備模擬不規(guī)范行為,身臨其境地體驗(yàn)危險(xiǎn),達(dá)到安全教育或安全體驗(yàn)的目的。采用增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)建設(shè)仿真實(shí)訓(xùn)環(huán)境,通過將施工現(xiàn)場的真實(shí)施工場景、工程實(shí)體與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)生成的虛擬物體、場景或系統(tǒng)提示信息疊加,增強(qiáng)學(xué)生或用戶與場景的交互性。例如,將建設(shè)中的大橋?qū)嶓w與虛擬場景密切貼合,學(xué)生或用戶可在大橋建設(shè)的不同階段進(jìn)行體驗(yàn)橋梁施工過程,并進(jìn)行模擬施工操作,完成橋梁剩余部分的建造工作,達(dá)到專業(yè)實(shí)訓(xùn)動(dòng)手實(shí)操的目的。
4.3"強(qiáng)化師資隊(duì)伍培養(yǎng)力度,打造“校企雙元”的教學(xué)創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)
秉承“創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)、產(chǎn)教融合、共建共享、服務(wù)社會(huì)”的理念,校企共建“教學(xué)能力提升、科研能力提升、服務(wù)能力提升”虛擬仿真平臺(tái),進(jìn)一步優(yōu)化科研創(chuàng)新生態(tài)軟環(huán)境、共建協(xié)同創(chuàng)新中心、共建混編科研團(tuán)隊(duì)?;谡鎸?shí)道橋施工項(xiàng)目技術(shù)攻關(guān)需要,行業(yè)產(chǎn)業(yè)出卷、校企聯(lián)合答卷、項(xiàng)目實(shí)踐閱卷,依托虛擬仿真技術(shù)開展道橋先進(jìn)施工工藝、智能建造技術(shù)、無損檢測(cè)技術(shù)開發(fā),形成科研成果轉(zhuǎn)化反哺施工項(xiàng)目。建立“校企雙元、雙向進(jìn)入”的實(shí)踐教學(xué)水平過硬的“雙師型”教師創(chuàng)新團(tuán)隊(duì),職業(yè)院校教師通過校企合作平臺(tái),通過一線工程實(shí)踐、專題調(diào)研、技術(shù)培訓(xùn)等方式,全面了解行業(yè)人才與技術(shù)需求,提高對(duì)前沿技術(shù)、先進(jìn)方法的應(yīng)用能力,適應(yīng)社會(huì)發(fā)展需要。教師在完成規(guī)定的實(shí)訓(xùn)教學(xué)任務(wù)前提下,還可利用中心搭建的平臺(tái)組建項(xiàng)目研究團(tuán)隊(duì),充分發(fā)揮學(xué)術(shù)、技術(shù)優(yōu)勢(shì),開展相關(guān)教科研課題研究,促進(jìn)學(xué)校適應(yīng)新形勢(shì)進(jìn)行教學(xué)改革。引進(jìn)長期從事項(xiàng)目一線生產(chǎn)管理的大國工匠、能工巧匠、高技能人才參與虛擬仿真實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目開發(fā)與實(shí)訓(xùn)教學(xué),增強(qiáng)實(shí)訓(xùn)教學(xué)活力。
4.4"促進(jìn)“教學(xué)訓(xùn)培管”融合,搭建“精準(zhǔn)高效”的智慧服務(wù)平臺(tái)
在“人工智能+”信息生態(tài)環(huán)境中,建立集資源建設(shè)開發(fā)、管理運(yùn)行、評(píng)價(jià)等功能于一體的智慧服務(wù)平臺(tái),促進(jìn)教、學(xué)、訓(xùn)、培、管融合?;谥腔鄯?wù)平臺(tái),全面采集學(xué)生實(shí)訓(xùn)學(xué)習(xí)數(shù)據(jù),包括學(xué)習(xí)時(shí)長、興趣偏好和能力變化等。基于實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)構(gòu)建學(xué)生實(shí)訓(xùn)能力大數(shù)據(jù)畫像,為差異化教學(xué)提供數(shù)據(jù)支撐,促進(jìn)教學(xué)服務(wù)精準(zhǔn)化和數(shù)字化,共同塑造多樣化、高效的數(shù)字化育人環(huán)境。研發(fā)基于深度學(xué)習(xí)的精準(zhǔn)化教學(xué)評(píng)價(jià)模型,實(shí)現(xiàn)對(duì)學(xué)生實(shí)訓(xùn)特征的精準(zhǔn)識(shí)別和成長趨勢(shì)的智能預(yù)測(cè)。建立貫穿入學(xué)、學(xué)習(xí)、實(shí)訓(xùn)、考證到就業(yè)的學(xué)生實(shí)訓(xùn)技能數(shù)字檔案袋,建立實(shí)訓(xùn)教學(xué)增值評(píng)價(jià)模型,改進(jìn)實(shí)訓(xùn)教學(xué)評(píng)價(jià)方式。
4.5"融合創(chuàng)新“多元參與”運(yùn)營保障體系,保證“共建共享”可持續(xù)發(fā)展
實(shí)施“多主體+組合式”管理運(yùn)營可持續(xù)發(fā)展機(jī)制。深化“政校行企”合作,創(chuàng)新校企合作機(jī)制[10],積極向行業(yè)、企業(yè)爭取政策及項(xiàng)目支持。發(fā)揮行業(yè)在課程體系、評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)、教材建設(shè)、實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)、師資隊(duì)伍、企業(yè)參與等方面的指導(dǎo)作用。學(xué)校投入場地、通用設(shè)備、師資,負(fù)責(zé)技術(shù)技能人才培養(yǎng)、企業(yè)員工培訓(xùn)和技術(shù)推廣應(yīng)用,企業(yè)投入資金、專用設(shè)備、技術(shù)、人員,共同構(gòu)建可持續(xù)投入造血機(jī)制。
結(jié)語
職業(yè)教育虛擬仿真實(shí)訓(xùn)基地的建設(shè),是國家實(shí)施教育強(qiáng)國、數(shù)字中國戰(zhàn)略的要求,是創(chuàng)新交通運(yùn)輸類專業(yè)人才培養(yǎng)模式、提升人才培養(yǎng)質(zhì)量、促進(jìn)職業(yè)教育高質(zhì)量發(fā)展的需要,是不斷適應(yīng)路橋行業(yè)產(chǎn)業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型升級(jí)的有效路徑。建設(shè)道路與橋梁工程技術(shù)示范性虛擬仿真實(shí)訓(xùn)基地,依托真實(shí)項(xiàng)目開發(fā),破解實(shí)訓(xùn)教學(xué)“三高三難”的虛擬仿真實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目,幫助學(xué)生熟練掌握崗位工作必備技術(shù)技能,培養(yǎng)具有工匠精神的懂技術(shù)、精工藝、熟操作、會(huì)管理的道路與橋梁工程技術(shù)高技術(shù)技能人才。
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基金項(xiàng)目:廣西教育科學(xué)“十四五”規(guī)劃2021年度專項(xiàng)課題《交通強(qiáng)國背景下高職院校交通土建類專業(yè)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)協(xié)同育人模式與實(shí)踐研究》(2021ZJY1448);2023年廣西職業(yè)教育教學(xué)改革研究項(xiàng)目(GXGZJG2023A019)
作者簡介:嚴(yán)世濤(1986—"),男,漢族,廣西南寧人,工學(xué)博士,高級(jí)工程師,研究方向:交通運(yùn)輸職業(yè)教育。