高职院校虚拟仿真实训基地建设研究与实践

李华勇

（潍坊职业学院，山东 潍坊 262737）

0 引言

随着虚拟仿真技术逐渐成熟，各职业院校积极投入虚拟仿真实训基地建设，力图通过新技术、新模式改革传统教育教学手段，解决职业教育实训中看不到、进不去、成本高、危险性大等问题，提升实训教学水平和质量。对接产业发展，融合政行企校多方资源，探索用新思路、新机制设计建设虚拟仿真实训基地成为职业教育面临的新课题。

1 高职院校虚拟仿真实训基地建设面临的问题与挑战

1.1 顶层设计规划不合理

目前虚拟仿真实训基地建设没有专项建设规范和技术标准，各专业实训室建设局限于本专业课程的实训需求，软硬件建设未充分考虑跨专业交叉实训的兼容性，基地建设功能模块重复建设。未做好与虚拟仿真实训“虚实结合，先虚后实”模式的衔接，存在盲目建设现象。

1.2 运行与共享机制不健全

职业院校虚拟仿真实训基地集教学、科研、培训等多功能于一体，基地管理运行环节多、难度大。基地开放式管理模式与传统实训管理模式截然不同，必须实施智能化管理[1]。完善运行与共享机制，实施智能化管理，是基地运行机制建设面临着新挑战。

1.3 资源开发共享程度不够

造成虚拟仿真资源缺口较大，不能覆盖课程知识点，无法满足日常教学的要求，对虚拟仿真实训基地建设的支撑力度不够。虚拟仿真资源开发难度高、投入大、周期长，各资源开发商对虚拟仿真资源采取了加密措施，资源共享难度大。

需要对场所、设备、系统、资源、课程体系和管理制度进行整体设计，实现优质虚拟仿真实训资源的开放共享和持续应用。

2 高职院校虚拟仿真实训基地建设思路与指导思想

（1）坚持科技引领，虚实结合。将先进的VR/AR/MR虚拟仿真技术融入实训教学，虚实结合，理实一体，建设仪器设备和技术能力达到先进水平的虚拟仿真实训教学场所，建设集虚拟仿真资源、教学、管理、评价于一体的基地综合服务平台。

（2）坚持校企合作，共建共享。建立校企共建实训基地联合体，实现企业化运营，社会化管理，促进虚拟仿真实训资源向社会开放共享。创新基地建设模式与管理模式，解决实训中存在的痛点与难点，满足学校实际需要和区域产业需求。

（3）坚持科学管理，规范考核。建立基地管理专门机构，校企组织专兼结合的师资队伍，引入企业化运行机制，保障实训基地可持续发展。实施智能化管理，进行大数据的绩效考核评价[2]。

（4）坚持资源共享，示范引领。对接高端产业和产业高端，充分体现新技术、新模式、新业态，示范引领带动区域各类实训基地建设，打造产业转型升级的技术高地和培训培养紧缺技能人才的实践中心，为增强区域产业核心竞争力、汇聚发展新动能提供有力支撑[3]。

3 高职院校虚拟仿真实训基地建设途径与策略

潍坊职业学院建立智能装备虚拟仿真实训基地，聚焦区域智能装备制造产业发展需求，充分运用虚拟现实技术、虚拟仿真技术、人工智能技术等新一代信息技术，建设对接智能制造、智能控制、新能源汽车、化工装备、智慧农业等智能装备产业的符合教学需要的虚拟仿真实训场景和育人文化环境[3]。搭建“教学训评管”一体化的虚拟仿真综合教学平台，校企共建虚拟仿真研发中心，共建共享虚拟仿真资源，校企协同建成集教学实训、科研创新、技术服务、社会培训、证书认证等功能于一体的虚拟仿真实训基地。

3.1 智能装备虚拟仿真基地实训环境建设

智能装备虚拟仿真实训基地分为职业体验实训区、全息3D实训区、工业仿真实训区、虚实一体实训区、仿真资源开发区等5大功能区，搭建硬件虚拟仿真实训平台和虚拟资源开发平台，建设智能制造装备、智能控制装备、智慧农业装备、汽车装备、化工装备等五个虚拟仿真中心，每个实训区根据不同的产业和专业特点建设实训室，实训室引进企业生产场景和企业文化，利用虚拟现实技术、人工智能、大数据，构建“教-学-做-创-用”闭环，打造集“展示体验、教学实训、创研开发、专业提升”于一体的虚拟仿真实训基地。面向区域内社会人才需求开展智能制造、智能控制、农业装备、新能源汽车、化工等领域人才培养培训，实现资源技术、科研成果等共建共享。

图1 智能装备虚拟仿真实训基地构架图

3.1.1 职业体验实训区

职业体验实训区建设沉浸式VR实训室，主要用于智能制造装备、智能控制装备等各专业进行产业认知和职业认知教育教学。沉浸式VR实训室采用两通道激光环幕立体投影系统作为展示大屏幕，配合大空间激光定位系统，应用于大课堂集中授课教学及互动展示，学生佩戴3D眼镜，借助空间定位系统，以三维互动实践的形式将专业认知教育、课程认知教育、企业文化教育、实践创新教育相融合，构建出完善立体的工业产业认知和职业认知学习和实践空间。

3.1.2 全息3D 实训区

全息3D实训区是智能制造装备、智能控制装备、汽车装备、化工装备、智慧农业等共享的VR/AR/MR项目实训区域。全息3D实训区校企共建全息3D实训室，配备桌面式全息3D交互机。系统由24吋3D显示器以及位置追踪套件构成，搭载全息资源供学生虚拟实验，学生佩戴立体眼镜，可以看到悬浮于眼前的立体模型，手持红外感应笔可以直接对空间中的模型进行互动操作。

3.1.3 工业仿真实训区

工业仿真实训区建设智能控制装备仿真实训中心、化工装备仿真实训中心，针对智能控制装备、化工装备等专业进行工业生产线的仿真实训。智能控制装备仿真实训中心，面向区域智能装备优势产业，在智能控制装备领域开展智能产线虚拟仿真、智能控制虚拟仿真教学。化工装备仿真实训中心在化工生产线领域开展化工工艺仿真、现代智能化工厂仿真、化工DCS仿真教学[4]。

3.1.4 虚实一体实训区

针对已有实训设备或生产线开发分布式虚拟仿真实训资源，将虚拟仿真软硬件部署在真实实训现场，如五轴数控、化工产线实训、新能源汽车装配等。教学完成以实带虚，以虚助实、虚实结合的教学设计。重点建设智能制造装备、智慧农业装备、汽车装备等虚实一体化实训中心[5]。

3.1.5 仿真资源开发区

仿真资源开发区面向智能制造类专业，校企联合进行虚拟仿真实训项目研发，为基地提供优质虚拟实验教学资源。仿真资源开发区建设全景制作实训室、三维建模实训室，主要开发装备安装与维护、工业机器人、汽车设备、化学实验等VR项目。

3.2 搭建一体化的虚拟仿真综合服务平台

建立集资源开发、教学、实训、评价、管理于一体的虚拟仿真实训基地合服务平台[6]。综合服务平台基于“云物大智移”技术，通过人脸识别、设备智能化改造、远程网联与控制、远程监控、实训教学指导、大数据统计分析等手段，实现管理平台与实训设备的数据共享以及线上管理。

3.2.1 虚拟仿真资源库

将基地各功能区的虚拟仿真资源集成在统一平台上，实施集约化管理，实现资源的开放共享。

3.2.2 智慧教学管理

以AI智慧教学平台为核心，建设一体化课程、微课程，实现在线练习、互动、考试，实现线上线下混合教学[7]。

3.2.3 实训设备管理

基于物联网、云计算等技术，针对原有实训设备进行智能化改造，通过远程网联与控制，进行实训设备日常管理和维护。通过硬件嵌入式编码，实现设备信息采集、自动调节及远程控制等功能。

3.2.4 基地智慧管理

实现智能化基地管理，结合人脸识别门禁系统，实现一键预约、远程监控、真实数据采集等功能，采集监测学校设备使用记录、软件使用记录、故障报修记录，提高实训室的利用率[8]。

3.2.5 大数据管理分析

统计分析实训室使用情况、学习情况、考核情况等数据信息，精准定位学生实训薄弱环节，将数据智能分析运用于实训教学、实训管理及专业优化升级。

3.3 构建开放共享的基地运营管理模式

遵循合作共建原则，成立虚拟仿真实训基地管理理事会，由学校与企业有关人员共同组成，负责基地运营与管理。引入第三方认证鉴定机构，进行技能认证与鉴定工作，对实训培训满意度考核[9]。

虚拟仿真实训基地实施企业化管理 ，市场化运营。按照企业标准规范，进行基地运行管理。基地按照校企合作准入管理、无偿和有偿服务相结合的原则，进行基地市场化运营。建立虚拟仿真实训基地运营制度、建立由专项训练、综合实训、生产性实训、创新训练、技术服务与科技研发六个层面的工作与管理制度。

4 结语

随着虚拟仿真技术逐渐成熟，基于新技术、新模式的虚拟仿真技能实训基地，成为培养高职学生技术技能的重要实践平台[10]。与数字校园建设相结合，与“三教”改革、校企合作、技术研发、社会培训相融合，对实训场所、设备、系统、资源、课程体系和管理制度进行整体设计，建立科学、合理的运行与共享机制，建设多功能、高效运行虚拟仿真实训基地，不仅是高职院校自身发展的需要，对培养大批创新创业能力强的技术技能人才，提升人才培养质量具有重要意义。