数字农业虚拟仿真实训基地建设研究——以新疆石河子职业技术学院为例

高宏云，郭 健，弓中伟

（新疆石河子职业技术学院，新疆维吾尔自治区 石河子 832000）

1 数字农业虚拟仿真实训基地建设背景

新疆石河子职业技术学院是国家百所示范院校和兵团优质高等职业院校建设单位，全国100 所乡村振兴人才培养优质校建设单位之一。学院依托新疆天业节水灌溉股份有限公司的资金与产业优势，组建了校企合作、工学结合式实验实训基地，通过组建现代农业技术国家级职业教育教师教学创新团队，对建设成果进行转化、总结。新疆石河子职业技术学院成功入选职业教育示范性虚拟仿真实训基地培育单位，为了解决高职院校学生实训过程中出现的“高投入、高耗材、高危险、难实施、难观摩、难再现”的问题[1]，根据教育部发布的《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）和《职业教育示范性虚拟仿真实训基地建设指南》（教技发中心函〔2021〕17号）文件精神，从数字农业虚拟仿真实训基地环境建设、资源建设、项目团队建设、管理平台建设4个方面着手，有效融入乡村振兴和农业现代化战略，主动对接农业产业升级，培养农业转型发展所需要的高素质、懂技术、能实践的专业人才。打造现代农业信息服务平台[2]，提升数字农业示范引领、创新服务、人才培养和创业孵化能力，全面提升高职院校人才培养能力和服务社会的能力，助力兵团职业教育不断进步[3]，建设成集教、学、研、培于一体的，具有示范、推广功能的虚拟仿真实训基地，更好地服务兵团农产品经济链。

2 数字农业虚拟仿真实训基地建设思路

学院对接兵团现代农业产业发展，以产教融合为主线，坚持“修德启智，强能善技，求真创新，育才戍边”的办学理念和“培养技术技能型人才，为兵团屯垦戍边服务”的办学方向，着力解决专业实习实训环节产生的“三高三难”问题。如涉农专业教学实训设备成本高、需特定环境，春播、秋收实训项目无法在校内开展；由于农业生产过程具有明显的季节性、重难点环节难再现，学生在短期的现场实习中难以体验农业生产的全过程[3，4]；大型实训（如节水系统安装、运行实训、农作物认知实训、春播实训、秋收实训等）因实训场地有限，实训人数多，难以达到实训全员全程参与。

通过虚拟仿真实训环境建设、资源建设、项目团队建设、组织管理机制建设，按照“三教改革”要求对传统实训教学模式进行创新再造，建立智慧农业示范区、现代农业节水技术虚拟仿真实训区、现代农业装备虚拟仿真实训区和虚拟仿真实训教学共享管理平台。充分利用以实带虚的纯虚拟资源、以虚助实的模块化资源、虚实结合的数字孪生资源，发挥不同类型及交互方式虚拟仿真实训资源的优势，实现虚拟仿真实践教学与理论教学、实习实训、平台资源企校共享结合,将数字农业技术虚拟仿真实训基地打造成“教学研”一体化的实践基地，既能服务新时代现代农业技术技能人才培养、服务团场职工和退伍军人的就业培训、服务兵团农业现代化，还能加强项目团队建设，不断推进职业教育改革发展。

3 数字农业虚拟仿真实训基地建设内容

3.1 虚拟仿真实训环境建设

紧密对接新疆生产建设兵团现代农业产业结构调整与转型升级，将专业课程对接农业生产现代化、人才培养目标对接企业用人需求，构建专业人才培养体系。数字农业虚拟仿真实训基地的建设在原有实训室的基础上，整合教学资源，建设现代农业机械虚拟仿真实训区、智慧农业示范区、现代农业节水技术虚拟仿真实训区，服务耕整地、农作物播种、灌溉、施肥、生长监测、植保、收获等全流程。通过虚拟仿真、虚实结合、虚实互补，满足区域内院校现代农业技术、机电排灌工程技术、现代农业装备应用技术、机电一体化等多个专业的实验实训、人才培养和创新服务。

3.2 虚拟仿真实训资源建设

根据现代农业先进行业企业岗位对职业院校人才培养提出的新要求，有效将思政元素有机地融入实训教学，如分享尝百草的神农氏和农神后稷，及“世界杂交水稻之父”袁隆平的故事，让学生从中感悟智慧和精神，激发学生科技报国的使命担当和家国情怀。智慧农业示范区按照虚实结合的理念，增加智慧节水灌溉物联网平台、农业大数据平台、节水灌溉技术虚实结合实训设备，实现“仿真软件+设施农业”结合，组建智慧农业示范区。现代农业节水技术虚拟仿真实训区包含农业节水灌溉VR仿真软件、节水灌溉工程施工VR仿真实训软件、智慧农业灌溉沙盘VR 实训平台，在教学实践方面集合学生实训实时监控、实训记录分析和实训资源管理等功能为一体，打破传统实训应用封闭、无法共享的枷锁，实现随时随地仿真学习，降低设备损耗的同时提升实训软件共享水平及教学效果，切实解决实训中存在的“三高三难”问题。现代农业装备虚拟仿真实训区结合现代农业装备应用技术专业、现代农业技术专业人才培养方案中实训课内容教学标准、国家职业技能鉴定中对农机驾驶操作员和农机修理工职业技能鉴定要求，将信息技术和实训设施深度融合，对传统的农机驾驶、农机具结构拆装检修等实训类课程进行创新再造，构建“模块分区、资源丰富、虚实结合、体系互联、要素完备”的专业学习空间。

3.3 项目团队建设

数字农业技术虚拟仿真实训基地项目团队需具备“虚拟仿真实训教学+虚拟仿真实训资源开发”的双重功能，打破原有专业界限，重构岗位课程。根据岗位课程教学需要，组建由高水平、跨部门、跨专业的“双师型”专业教师、实训指导教师、企业技术骨干及虚拟仿真实训资源开发技术人员组成的项目团队。采用基地自培、校企互培等方式，开展仿真教学常态化培训[4]。根据团队师资结构要求，引育博士、引进具有企业工作经验的教师、聘请企业有丰富生产经验和创新实践能力的技术能手为兼职教师，打造数量充足、专兼结合、结构合理的高水平结构化双师队伍。围绕新疆生产建设兵团现代农业发展趋势，探索实训教学设计和实训教学模式，制定专业群带头人、专业带头人、骨干教师培养计划，组建以大师名师、产业教授、骨干教师为主体的科研创新团队。通过优化考核方案、建立项目教学联络人、提升教研活动内涵，制定项目团队激励措施，以现代农业技术专业国家级职业教育教师教学创新团队为基础，力争在数字农业虚拟仿真实训基地团队建设方面有所突破。

3.4 组织管理机制建设

为保持数字农业技术虚拟仿真实训基地建设与运行始终与现代农业行业新技术、新工艺发展同步，在基地建设运行管理中发挥平台资源优势，以提升区域农业产业竞争力和服务乡村振兴战略为导向，深化与企业协同协作，按照“校企合作、工学结合、顶岗实习、实现共赢”的总体要求，健全校企协同育人、协同创新和协同攻关等多方协同的可持续发展机制。利用新疆石河子职业技术学院人才培养工作状态数据平台、人才培养质量年度报告和第三方评价机构，纳入现代农业产业发展质量、教师发展质量、人才培养质量目标对虚拟仿真实训基地的平台建设、课程体系、教学团队水平、毕业生质量等全面评价，保障人才培养质量持续提升。校企组织专兼结合的师资队伍，引入企业化运行机制，形成共建共管的组织架构，体现管理流程的可视化和智能化，保障实训基地可持续发展[5]。建立项目资金管理规章制度，规范资金的使用和管理。建设科学高效、保障有力的制度体系，实现教育链、创新链、产业链的深度融合。

4 数字农业虚拟仿真实训基地的特色

4.1 实训内容全覆盖

按照岗位要求，通过构建虚拟仿真实训资源，改变实训教学资源匮乏、实训设备有限的问题。针对涉农专业在教学和社会培训过程中，遇到的农作物季节气候制约、作物生产周期长、农业生产环节难以重复、装备故障不可复制等问题，贯彻“以实带虚、以虚助实、虚实结合”的理念，虚拟实训基地改变传统枯燥生硬的教学方式，使教学课堂虚拟化、立体化、结构化，通过趣味的技能操作，学生自主进入虚拟仿真实训，激发学生的学习兴趣，显著提高实践能力[6]。基地针对课程体系中的教学难点问题，结合实际生产场景和流程，建设土壤墒情分析、遥感虫情监测、水肥一体化管理、灌溉运行监控、农机指挥及大数据分析、农机具拆装、虚拟驾驶、诊断排故等虚拟仿真资源，形成专业覆盖、课程体系覆盖、兵团特色覆盖、产业服务覆盖的态势。

4.2 教学实践有成效

数字农业技术虚拟仿真实训基地教学系统的搭建，在已有实训资源的基础上增加了虚拟仿真技术，打破教学成本、教学效果、教学形式等因素的限制，学生可反复学习教学中的实践操作课程。教师充分利用已建成的虚拟资源和数字孪生资源，将其充分融入实训课程的教学中，开展“线上+线下混合虚拟仿真教学”与“互联网+”碎片化实训相结合的教学模式，对接职业岗位需求，开展模块化的教学活动，坚持以学生为中心，学校教师、企业兼职教师分工协作，实行线上线下混合式、虚实结合式等模块化项目式教学模式，打造特色课程。目前，数字化虚拟仿真实训基地可服务现代农业技术、机电排灌工程技术和现代农业装备应用技术等3个专业，涉及5 门专业核心课的实训环节，实训内容包含了丰富的知识点以及职业技能，每门实训课程均对应不同的专业理论课程，有效解决专业核心课程与实训课程中农业生产的不可逆、季节性强、成本高、成效慢、装备故障不可复制、实训场地有限等问题，真正实现了虚实结合、线上线下协同发力、理论教学与专业技能掌握无缝衔接。

4.3 校企合作更紧密

学院与新疆银丰农业装备有限公司、石河子鑫昌盛农机有限公司等多家企业积极开展合作，以现代农业装备为原型，建立农机虚拟资源，并对主要农业机械进行虚拟仿真教学，充分利用农机企业在虚拟仿真资源的人才优势和资源优势开发虚拟仿真教学资源，构建完善的虚拟仿真实训教学体系。首先，虚拟仿真实训基地的开发与建设由学校教师和企业专家共同完成，符合企业岗位对人才的最新技能要求；其次，虚拟仿真实训基地具有共享性，不论是学生、教师，还是企业员工都可以利用基地资源学习，促进现代农业人才发展，不断提升学校的社会服务能力。

5 结语

数字农业技术虚拟仿真实训基地的建设，旨在培养现代农业产业发展所需的技术技能人才。在建设过程中，充分利用已有资源，统筹兼顾区域产业特色和人才需求，要满足学生、教师、团场职工、企业员工，实训学习、技能取证、技术研发和咨询，集技能培训功能、技能鉴定功能、产品研发功能和教学功能为一体的“产学研一体化”数字农业技术虚拟仿真实训基地[7]。提升数字农业示范引领、创新服务、人才培养等方面的能力，为兵团农牧团场提供数字化农业技术服务。