虚拟仿真技术支持下的农林类高职院校实践教学研究

郭莉敏 田崇峰

（江苏农林职业技术学院，江苏 句容212400）

0 引言

《中共中央 国务院关于全面推进乡村振兴加快农业农村现代化的意见》（2021年中央1号文件)的指出“乡村振兴关键是产业振兴”[1]。产业振兴人才先行，培养一大批“懂农业，爱农村、爱农民”的高素质技术技能型人才，当前已成为全国农业院校的紧迫任务。

随着农业产业体系的调整，我国农业必将向规模化农业、新型农业主体、互联网+农业、高科技农业和农产品精细化深加工的方向发展，对农业从业人员的综合素质提出了新要求。长期以来，因农业生产具有季节性强、周期长、有害生物风险等特点，涉农从业人员的实训教学困难重重。虚拟仿真教学，具有不受季节、自然环境限制，且低代价、零风险和易重复等优势，必将成为破解农林人才实训教学难题的有效手段。

虚拟仿真技术具有虚实结合、实时交互的特点[2]，将其应用于职业教育实践课程系统中，形成融合虚拟现实情境的实践课程体系成为职业教育领域研究中所关注的主要话题与发展趋势。虚拟仿真技术能够针对职业教育注重课外实践的特点，利用虚拟仿真实验室为学生打造具有沉浸感的体验式职业教育实训课程，可通过动作捕捉、眼球追踪、手势跟踪等多通道交互途径实现体验式互动学习与实际操作训练，为学习者提供高度模拟的实战环境，打造超越现实环境的多感知交互式体验学习方式[3]。

我国农林仿真技术研发起步晚，将虚拟现实技术应用在农业实践教学中，能真正实现将农学教学与现代技术手段相结合，创新传统高职院校实践教学模式，促进我国职业教育顺应教育信息化发展。

1 虚拟仿真技术在实践教学中的应用

1.1 建立创新型人才培养的线上+线下虚实结合实训体系

推进虚拟仿真教学与创新人才培养的有机结合，修订人才培养方案，将虚拟仿真资源充分融入课程体系，融入“云实训”“云讲台”“云农场”等新型虚拟仿真教学形式，示范开展“线上+线下混合虚拟仿真教学”，创新人才培养模式。

图1 创新人才培养与课堂革命

充分利用虚拟仿真资源的泛在优势，大力推进“喷滴混合式”仿真实训教学，即学生课堂实训（“喷灌式”）与“互联网+”碎片化实训（“滴灌式”）相结合，基础类和创新类虚拟仿真实训任务课外“碎片化”自主实施，重难点以及实物操作类课中引导实施，喷滴混合，虚实协同，线上线下齐发力，课前、课中、课后无缝衔接，引领创新人才培养的课堂革命。

1.2 智慧育训诊改，推进教学增效

图2 智慧教学诊改

基于虚拟仿真技术的实训教学管理诊改系统，主要功能包括角色管理、行为大数据记录、分析模型构建、数据挖掘、可视化表达、教学诊改等功能。通过记录学生在虚实结合生产实践过程中的操作行为，生成仿真实训大数据；通过行为分析模型，对获取的学生纵横向成长记录数据进行研判分析，得到综合教学评价结果；通过对学生成长记录可视化，激发学生学习兴趣、促进学生改进学习方法；同时，可视化的教学评价促进教师进行教学方法、手段改革，实现对实训教学的全程跟踪和及时评价。

结合仿真实训评价大数据增强学生知技学习与训练评价的数据智能分析功能，实现仿真实训教学过程中的实时教学诊改，降低学生的难点错误率，提高学生的课堂满意度。

1.3 智慧考核评价，转变管学思维

借助虚拟仿真技术，及时收集学生学习行为大数据，通过构建数学模型，将学生单纯的虚拟仿真实训操作行为变成综合性的虚拟作业行为，从“成果导向”“成就驱动”“成长可视”三个维度，构建一个立体考核评价系统，促成从“管学思维”到“促学思维”的转变。

图3 智慧考核评价

仿真实训考核评价借助于虚拟仿真的技术优势，通过数学模型形成学生仿真操作后的不可逆生产结果，将学生的虚拟仿真实训行为变成虚拟作业行为。

每一个仿真训练节点均设置一个三维表型的虚拟生产标志性成果，使用学生有明确的可视化学习目标，即“成果导向”。

虚拟仿真操作形成虚拟生产不可逆结果，并可视化表达，学生在仿真训练过程获得的关键知识和技能，或技术技能存的不足，可设计虚拟场景的三维可视化呈现，形成“成就驱动”。

大数据存储虚拟作业评价，形成学生技术技能成长的纵横向分析曲线，也就是成长“可视”。

2 结语

长期以来，在农林类人才培养过程中，深受季节、气候、地理等时空条件的制约，以及动植物生产过程的不可逆、周期长、成本高，加之伴随的生物危险、化学危险，传统农林类实训教学必然存在周期长、成效慢等育训困局，“三教改革”落地难。

运用虚拟仿真技术教学，具有不受季节、自然环境限制，且低代价、零风险和易重复等优势，必将成为破解农林人才实训教学难题的有效手段，实现现代信息技术背景下的农林专业内涵式发展，进而在实践教学中培养面向未来的创新人才。