以虚拟仿真实训基地为平台的工科生创新应用能力培养＊

易飚，胡清

（苏州市职业大学机电工程学院，江苏 苏州215104）

2020年起，教育部职业教育与成人教育司颁发了《关于开展职业教育示范性虚拟仿真实训基地建设工作的通知》（教职成司函〔2020〕26号）。随着信息化技术的高度发展，面向“新技术、新产业、新模式、新业态”，培养创新型人才已成为职业教育的重要使命。虚拟仿真实训基地的建设，推动了数字化资源对传统教学资源的升级换代，变革了传统的育人手段，创新了高技能人才培养模式，使教育教学场景呈现可视化、立体化、交互化的发展趋势，有助于提高工科生的创新应用能力。

1 工科生创新应用能力培养现状

对于工科生来说，创新应用能力的培养不再局限于学科知识诸备和工程问题解决能力，还应该培育学生的科技创新能力、实践应用能力。很多学者提出模拟企业生产环境、建设大学生实践创新基地、构建双创教育体系等手段来提高工科生的创新能力。

这些理论在高校被付诸了实施，对工科生创新能力培养有着积极推动作用，但仍存在以下问题。

1.1 创新应用能力培养的实训项目来源单一

目前，工科生创新应用能力培养项目来源单一，以高校教师指导学生进行一些项目训练为主，多数为参加创新大赛或省大创项目等，创意不够，也不接地气，未能结合产业结构转型升级的实际与应用，也没有搭准技术创新的脉络。因此，使创新应用能力培养流于低层次的技能训练。

1.2 创新应用能力培养的实训资源有限

虽然高校中也设了大学生创新基地，但由于教学资源不够丰富。在创新基地中，还是以理论教育和案例分析为主，实践训练为辅。由于场地和师资有限，可容纳的学生也不多，受益学生的覆盖面也不广。

2 虚拟仿真实训基地对工科生创新应用能力培养的优势

虚拟仿真实训基地是5G时代的发展趋势，它颠覆了传统的教学手段，弥补了资源不足，立足于技术实践，有效解决传统实训基地“进不去、看不见、动不了、难再现”的难题。主要优势如下。

2.1 虚拟仿真实训基地的建设能丰富工科生实训项目

虚拟仿真实训基地的建设采取行业企业、技术公司与高校协作运营的模式。高校牵头，提供场地和智力支持。行业企业提供行业一手资料，教育技术公司提供技术与工具，打造完整的新媒体资源创作模式，保障实训基地的可持续发展。有了行业企业和技术公司的加盟，虚拟仿真实训基地提供给学生的实践训练项目较之传统基地，内容更丰富，更贴近实际，更对接技术前沿。企业的一些技术沿发、工作培训也包含在实践训练项目中，学生在虚拟仿真环境中实现动手操作，促进了创新应用能力的提升。

2.2 虚拟仿真实训基地的建设能拓展工科生的学习资源

虚拟仿真实训基地的建设，能完成高校“自我造血、自主开发”的层次升级。在实训资源上引进虚拟现实（VR）、增强现实（AR）、数字博物馆、交互式媒体等开发平台，打造新媒体技术研究及资源开发能力，解决了高校高水平数字化资源建设中普遍存在的“最后一公里”问题和“一次性工程”问题。学生在虚拟仿真实训基地学习关键技术、重要原理，由于场景渲染和物体真实，可操作性也更好。学生可以发挥想象力，模拟生产条件，设置工艺，获得真实的职业体验，使创新应用能力得以拓展。

3 基于虚拟仿真实训基地培养工科生创新能力的构建思路

虚拟仿真实训技术提供了一个高级人机接口，使人沉浸其中，以信息交互完成真实的想象平台。在实践中，把传统教育手段转移到逼真的学习环境中。在构建工科类专业虚拟仿真实训基地时，可融入制造领域关键技术、重要原理、发展新需求，借助VR/AR虚拟现实、数字孪生等先进技术，开发一套文化素养新媒体资源，构建一个工科专业虚拟仿真课程体系，打造一组虚拟仿真软件+精品课程的资源库，开发一套理、虚、实全场景教学系统，建成新媒体应用管理云平台，设计一个数字化资源快速开发系统等。通过虚拟仿真实训基地建设，可以弥补专业教学中的资源交互不足，补全知识技能基础上的文化素养教育。基地以资源共享及创新创业带动职业教育发展，形成“互补—共享—循环—提升”的教育闭环经济生态链，推动工科生创新能力培养从“看中学”到“做中学、创中学”的升级。

虚拟仿真实训基地构建思路如下：①以校企合作模式来探索运营机制。以校企合作模式创建高水平数字化资源研创中心，引进开发平台，组建创新团队，开设培训课程，探索运营机制，实现项目的可持续发展。②引进虚拟现实（VR）、增强现实（AR）、数字博物馆、交互式媒体等开发平台，培养新媒体技术研究及资源开发能力。③提供创新服务。依托高水平数字化资源研创中心及其开发平台向社会提供岗位工作培训、技术创新、专利申报等服务，完成学校“自我造血、自主开发”的层次升级，以及实现“产教共建、创新创收”的收益升级。

4 基于虚拟仿真实训基地培养工科生创新能力的构建内容

工科生创新应用能力培养主要包括科技创新能力和实践应用能力两大模块。科技创新能力主要通过创新能力训练项目提高学生的专业技能。在训练过程中，关注学生发现问题、解决问题、提出方案的能力，以此来激发学生的创意和潜能。实践应用能力主要采用模拟仿真的专业实训等手段，进行产品的工艺设计、技术操作，让学生获得真实的创新实践体验，以此来调动原有的知识和技能储备，构建系统的、集实践与辅导为一体的创新应用能力培养体系。

基于虚拟仿真实训基地在构建内容上，要体现出工科生创新应用能力培养的两大能力模块，在专业实训中融入教学、实践、课程设计、毕业设计，利用校企合作的数字化资源，充分利用行业产业的技术前沿以及市场动态分析来拓宽学生视野，增强学生的创新活动。总体构建方案以建设文化素养新媒体资源、知识技能（科技）新媒体资源和数字化资源研创中心为核心，把虚拟仿真实训基地建成能满足“创新知识+创新技能+创新素质+创新文化”并重的创新人才培养基地，实现资源、体系和能力的全面升级。

4.1 文化素养新媒体资源版块

在虚拟仿真实训基地中设立新媒体资源版块，构建以数字博物馆和增强现实（AR）智能导览为代表的“线上+线下”（VR+AR）文化素养教育资源体系。以智能导游、全媒体联接、时空穿越、角色扮演等功能层次来实现传统的新生入学教育、行业通识教育、创新素质教育，形成创新文化处处在、处处学的全覆盖格局。

4.2 知识技能新媒体资源版块

在虚拟仿真实训基地中设立知识技能新媒体资源版块，建设以新媒体应用管理云平台为主体，精品课程资源库和虚拟仿真软件库为内容的“一体两翼”的数字化教学资源体系，把专业理论教学、虚拟实训及实物实训等多场景贯穿在大学生创新教育中，积极探索理、虚、实一体化，线上线下（O2O）、远程教育等新型教学模式在专业教学实训中的应用，提高学生的科技创新能力和实践应用能力。

4.3 高水平数字化资源研创中心

在虚拟仿真实训基地中设立高水平数字化资源研创中心，创新现有教学与实训模式。结合工科生专业教学，立足行业新理念，以“层级分明、课程联通、创新融合”为原则，建设工科类专业虚拟仿真软件，以此实现创新能力培养从浅到深，从基础到综合的升级。

4.4 实训场地软硬件资源设置

虚拟仿真实训基地在场地建设的应用场景上主要以展示体验、创新研发和教学实训为主，整体文化建设上要充分考虑科技性与文化性的有机融合，打造创新教育的隐形阵地。展示体验区以VR凸显科普教育、人文教育等元素，创新研发区包含VR产品开发包和众多3D素材的模型库，教学实训区包含工科类专业的教学实训。实训项目针对工科特色，建设开发基于真实工程项目、完整生产过程的共享课程，涵盖商务、设计、制造、检测、装调等生产过程中的全部数据，包括各种生产管理文档、制造工艺文档、设计数据、全过程的加工制造视频等，实现课程联通、知识融合，最终达到提升工科生创新应用能力的目的。

4.5 创新团队的建设

虚拟仿真实训基地要有专门的教学和管理队伍，也要有创新开发团队。教师可扮演“产品经理”角色，学生可为“开发人员”。由学生作为数字化资源（虚拟仿真类项目）开发的主体，在软件开发过程中，巩固学生所学的专业知识，做到灵活运用、融汇贯通，在创中学。教师作为管理和领导者，负责规划及开发指导，为学生提供开发培训，寓教于创。同时，基地有校企深入合作的基础，可让企业骨干、技术专家入校，通过虚拟仿真实训基地为学生的岗位实践提供技术指导。

5 结束语

综上所述，虚拟仿真实训基地的建设，聚合了专业教学实训中的人、资源、数据、功能和场景，融入智慧教学、智慧实训、产教融合的核心理念，以优势互补、资源共享、互惠互利、共同发展的原则，打通学校和企业壁垒，既能够对外服务，为企业提供创新动力；又能对内用于教学，贯穿于工科生创新应用能力培养中，具有重要的现实意义。