基于虚拟仿真技术与实训教具交互式应用的实训基地建设研究

陈爽　朱先月

【摘要】目前，我国高职院校教学面临的最大“痛点”是学生职业素养的培养。职业素养包括了解企业文化，掌握生产标准等，因此如何实现学生在校学习与行业岗位需求“零接轨”则显得尤为重要。本文以长春汽车工业高等专科学校校企合作开发实训基地为例，探索基于信息技术条件下“理论知识→虚拟仿真→应用实践”结合的教学模式。通过企业专家、骨干教师、软件研发团队三方合作，优势互补、资源共享，打造基于虚拟仿真技术的企业现场管理实训基地，传承工匠精神，发挥引领示范作用。

【关键词】校企合作 ； 虚拟仿真 ； 企业现场管理 ； 职业素养

【课题项目】论文来源于2016年度职业教育与成人教育教学改革研究课题，2016ZCY269。

【中图分类号】G648.2 【文献标识码】B 【文章编号】2095-3089（2017）08-0138-02

一、引言

目前我国高职院校教学面临的最大“痛点”就是对学生职业素养的培养。职业素养包括了解企业文化，掌握生产基本常识、生产标准、行为规范，生产工序等，这些都是目前高职院校教育所缺失的、同样也是急需的。高职院校往往试图通过企业实习来弥补这一缺失，然而企业通常很难接纳大批量学生进厂实习，从而带来了学生进厂难、实习难的困扰，导致高职院校 “职业性”、“技术性”属性难以体现。

因此，高職院校迫切需要在校期间对学生进行全方位的企业现场管理教育，使学员在了解企业生产环节的过程中，逐步加强对人员、质量、成本、设备管理等的重视程度，为日后实习和工作过程中的实际与理论相结合提供保障。

由于企业现场管理实训基地力求贴近企业现场实际，高度体现企业真实工作环境，单靠教师的努力难免势单力薄，因此作者提出采取校企结合形式，建立产学研合作机制，共同进行实训基地建设。下面将针对工作团队组建、项目建设内容、预期收益三方面进行研究。

二、校企合作打造高技能研发团队

（一）企业专家提供现场技术支持

工作室聘请一汽国际物流、一汽富维高级技术专家、长白山技能名师，共同进行项目研发。企业专家皆具有多年企业现场管理工作经验，掌握丰富的企业现场管理要点，能够为项目的推进提供专业技术支持。在企业专家的带领下，项目组深入长春、北京、成都、广州、佛山等多地进行企业调研，搜集真实数据、案例，避免闭门造车的局面，旨在还原更为真实的工作场景。

（二）骨干教师深度挖掘教学需求

工作室选拔相关专业骨干教师形成教学团队。团队教师皆为吉林省双师型教师，具有多年企业实习、工作经历，教学经验丰富，科研能力较强。教学团队深度挖掘教学需求，明确教学难点、重点，将企业工作情境合理转化为学习情境，结合学习目标设置学习任务，开发教学课件，布置课后作业，合理进行学习效果考评，以软件为载体实现教学资源与教学方法的传承和沉淀。

（三）研发人员实现系统开发设计

工作室吸纳专业软件研发人员负责系统开发。研发人员结合企业专家调研结果及教师教学设计，搭建仿真系统，虚拟生产企业现实环境，开发冲压车间、焊装车间、涂装车间、总装车间、物流科等软件模拟模块，结合虚拟头盔、虚拟步行设备、数据手套等虚拟现实设备实现全景漫游、步行漫游、肢体动作交互、汽车生产流程学习。

三、模拟汽车生产流程，丰富实训基地建设内容

（一）开发企业现场管理虚拟仿真（VR）实训系统

企业现场管理实训基地VR系统采用虚拟现实技术，以汽车制造四大工艺为原型，模拟建设生产制造企业现场环境，并融入生产管理、生产物流、生产工艺等要素，营造虚拟职场环境，还原现实工作过程，增强教学过程的实践性和应用性的同时，运用大数据处理技术开展学习情况分析和教学效果评价。

学生通过角色扮演、团队协同等形式，“亲临”生产现场，体验生产与管理过程，学习企业管理制度、掌握企业生产技术标准、业务规范，进而提升学生实操能力、一线管理能力和综合职业素养。

1.研发业务支撑层

在该层仿真实现企业进行物质生产所必需的一切要素及其环境条件，以及生产岗位间、部门机构间、工艺工序间、人与作业对象间的生产关系，通过典型要素与生产关系来组建企业空间，为上层提供企业现场服务。

2.研发业务应用层

在该层将实训技能点融合到企业空间中，进而形成主题实训环境与配套教学资源，并利用VR技术实现用户与企业空间、与实训技能点之间的互动操作，通过采集用户行为轨迹评判其操作规范性。

3.研发业务辅助层

在该层提供统一的教学与评价手段，将有助于实训教学活动更有效地开展，有助于构建完整的实习实训教学体系。

（二）开发企业现场管理实训教具

模拟汽车生产四大工艺，包括冲压生产线、焊装生产线、涂装生产线、总装生产线，以及为汽车生产提供保障的物流管理系统，建设一条汽车生产企业装配线，充分展现汽车精益生产工作环境，使学生在教学课堂中身临其境、亲身体验汽车生产过程及现场管理内容。以安全模块为例，基于VR-AUTO的生产环境，融合植入生产安全隐患源、隐患点等主题实训技能点，开发隐患识别、安全操作、持续改善等工作现场环境，个人或团队可协同在工作现场开展隐患排查、安全生产等实训活动。

（三）建设虚拟仿真技术与实训教具交互式应用的实训基地

将虚拟仿真技术与实训教具相结合，通过虚拟仿真技术实现企业现场情境模拟，利用实训教具的穿戴、触摸达到真实体感的反馈，二者交互式进行，使学生确实体验到企业的生产过程。同时通过角色扮演、任务驱动、体验式学习等模式，将现代汽车制造业生产运行相关要素、班组管理要素及物流配送方法等融入模拟实训中，面向职业院校相关专业学生开展与精益生产相关的生产现场改善与管理、5S管理、安全生产、质量控制、标准作业、目视管理、班组管理、生产物流等项目教学与培训，以提高学生的综合职业素养和生产一线管理能力，同时也可面向企业员工开展岗前培训。endprint

四、预期效益

（一）推动虚拟现实技术在高职企业现场管理实践教学中的应用

目前高职院校学生面临进厂难、实习难的困扰。因为企业很难接纳大批量学生进厂实习，这就导致高职院校 “职业性”、“技术性”属性难以体现。通过虚拟仿真（VR）实训系统的应用及实训基地的建设，可以营造虚拟的职场工作环境，以三维场景的教学程序设计还原企业生产现实工作情境，以职业能力培养为目标，注重学生工作技能与综合素养的提高，使学生身临其境，切身感受生产企业的现场状态，在一定程度上能够解决高职院校学生实践技能训练薄弱的现实困境，实现学生在校学习与行业岗位需求的“零接轨”。

另外高职院校学生的企业实习时间往往受企业方面的控制较大，很难根据学校教学任务进行灵活安排，若能将虚拟技术与实训教具相结合，打造交互式企业现场管理实训基地，能够很好解决这一问题，突显职业教育的职业性、技术性、先进性和前瞻性。

（二）虚实结合，为构建面向工作岗位情境的数字化教学资源打下坚实基础

创新实践教学模式，构建“理论、虚拟仿真、实践”三层次递进教学模型。该教学模式从学生现有的知识水平和基本能力的实际出发，针对学生的学习需求，设计有层次、有阶梯性、符合学生认知规律的VR系统，让不同层次的学生结合自身的学习能力在VR情境中反复练习。

企业现场管理实训基地将虚拟仿真与教学资源紧密捆绑，实现教学与软件的统一和对接。通过虚拟技术，打造面向企业工作岗位的“立体化”数字教学资源“雏形”，实现企业场景在实训基地的微缩，在一定程度上解决实践技能训练受现实环境条件限制的困境；利用实物教具，达到学习者真实体感效应，为构建面向工作岗位情境的数字化教学资源体系打下坚实基础。

（三）产教深度融合，实现优势互补、资源共享

建立企业专家、骨干教师、研发人员三方合作模式，充分依托各自优势，以互利共赢为基础，以人才育成为出发点，共同进行项目研发与建设，深化产教融合。在合作过程中，企业专家可以借助高校教师的教学资源、软件研发人员的专业研发能力，实现企业经验向教学领域的转化，传承工匠精神；高校教师可借助企业专家资源，深入企业调研，丰富教学案例，捕捉前沿技术，整合教学内容，实现理论知识与企业实践的无缝对接；软件开发人员可发挥自身研发能力，将企业专家工作经验、高校教师教学经验充分融合，开发出一套实用、适用的教学系统，并结合虚拟仿真技术，打造全新实训模式。三方资源共享，形成产教研融合的生态系统。

（四）创新校企合作模式，打造双赢局面

虚拟仿真现场管理实训基地的建设工作主要体现“大工程觀、系统集成、理论指导实际、校企平滑对接”思想。一面解决了高职高专教学（实验）“看不见、摸不着、进不去、动不了”的难题；另一方面解决了高校教学大系统、高成本、高消耗的实验难题。企业生产现场仿真实训基地的建设不仅可以满足开设“现场管理”类课程的教学和实训需求，同时仿真实训基地可以实现对技术装配、技能操作、质量检查、产品设计与研究的现实仿真体现，对于即将进入到企业进行认识实习、跟岗实习和顶岗实习的职业院校学生同样适用。

对于企业而言，虚拟仿真现场管理实训基地可以为企业的新入职员工提供岗前培训，为在职员工提供安全培训、技能培训。以安全教育为例，在培训过程中无法通过过程重现的模式进行模拟教育，故虚拟仿真实训基地的建设为企业员工培训提供了一个崭新的载体。

校企合作，共同进行企业现场管理实训基地建设，将填补国内职业教育领域以企业现场管理为主题的虚拟仿真实训空白，实现互利共赢局面。

综上所述，通过虚拟仿真技术与企业现场管理实训教具交互式应用的研究，建立虚实结合的企业现场管理实训基地，能够有效解决高职院校学生进厂难、实习难的困境，探索基于信息技术条件下的安全“理论知识 → 虚拟仿真 → 应用实践”的教学模式。改变传统教学学生只能听、只能看的被动格局，实现学生主动参与生产管理全过程，针对性地解决教学“无法调动学生学习兴趣”和“实习和实践环节不够”的现状。另外，通过建设虚实结合实训基地能够有效提升企业专家、骨干教师的课程资源开发与实践水平，有利于服务我省高职院校学生职业素养教育和企业、社会员工的相关培训及服务项目，推广相关经验，发挥其示范引领作用。

参考文献

[1]吴万敏、张辉、蔡建平； 产学合作培养高等职业技术人才的实践与探索[A]； 全国高职高专教育产学研结合经验交流会 [C]； 2002年endprint