数字化赋能的职业院校智能制造公共实训基地建设研究

2024-04-09张玉香孟凡文

职业 2024年2期

张玉香孟凡文

■摘要：为解决公共实训基地先进技术匮乏、统筹规划不足、共享程度不高、社会服务能力不强等问题，济宁职业技术学院将工业互联网、数字孪生、工业机器人、虚拟仿真、人工智能等融入公共实训基地建设，搭建智能制造领域专业人才培养平台，建设产教融合基地和技能培训基地，推进新时代数字化公共实训基地建设，形成数字化赋能实训基地建设的实施路径和典型做法，并在高职院校公共实训基地建设进行宣传推广。

■关键词：公共实训基地；智能制造；数字化赋能；职业院校

■课题：本文系山东省高等学校青创人才引育计划项目（项目编号：2019189）、山东省职业教育工程机械智能控制技艺技能传承创新平台项目的研究成果。

公共实训基地作为设备与资源共享型实践基地，能为职业院校、科研院所及培训机构提供教学、培训、科研、职业技能鉴定、技能大赛和技术合作等服务，促进产、学、研、用、创有机结合，作为高素质技术技能型人才培训基地，为产业发展提供强有力的技能人才支撑。数字化赋能主要指在公共实训基地建设中融入智能制造技术平台、智能制造软件系统、智能装备及机器人集成、工业物联网云平台、虚拟仿真系统、MES与数字孪生等先进技术，开展面向智能制造领域的职业技术培训，为区域培养高素质技术技能型人才，为传统制造业的转型升级提供支撑平台，提高装备制造生产力水平及技术技能创新竞争力。

利用数字技术赋能，将工业互联网、数字孪生、人工智能等先进技术等融入公共实训基地建设，搭建智能制造领域专业人才培养平台，对推动先进技术融入教育教学、虚拟仿真资源建设、师资团队技能提升、实训基地共建共享、校企双元协同育人等都具有重要意义。

一、数字化实训基地建设存在的主要问题

（一）数字化建设与虚拟仿真技术融合不紧密

曾照香等认为职业院校虚拟仿真实训基地建设存在数字技术与职业教育互融不够、虚拟仿真技术在实践教学中应用较少、仿真基地建设标准缺乏等问题，提出通过建设实训场景及共享平台、数字仿真资源、打造师资队伍以及创新运行体制机制等，实现职业院校智能制造虚拟仿真基地建设的突破。张君霞等通过总结和分析当前高职院校实训基地的现状、问题及原因，提出构建具备教学属性、生产属性和社会属性的复合共享型实训基地，对促进高职教育融入产业链、服务地方经济和战略新兴产业具有重要促进作用。但如何通过管理平台、学习资源库、数字化技能教室和智慧实训中心等方面的建设，有效推动公共实训基地的信息化和智能化建设缺乏统一规划和标准参考。

（二）数字化技术融入信息平台建设受阻

现有研究更多关注把数字化技术和信息技术作为一种教学手段如何应用的问题，但如何将数字化技术融入实训基地建设，让实训基地建设方案和设备配置具有代表性和示范性，企业参与实训基地和实训资源建设，在信息技术支持下搭建公共实训基地层面管理平台，把数字信息平台作为一个先进技术载体对实训基地建设进行规划、对实训体系建设优化等未有涉及。

（三）数字化赋能实训基地建设尚无成熟经验做法

在智能制造快速发展的背景下，在产教融合、校企协同育人模式下，培养装备制造类创新型技术技能人才成为新时代高职院校需要探索的重要课题，校企深度融合的数字化公共实训基地能为人才培养提供技能提升和技术创新场所，而如何探索产教融合基地规划和实施办法以及数字化赋能实训基地，尚没有可借鉴的成熟經验和实施方法。

二、数字化赋能实训基地建设方法

（一）校企共建产教融合实训基地

笔者所在学院依托全国职业院校数字校园和国家级教学资源库，配置一批虚拟仿真实训教学系统及设备，校企协同搭建虚拟仿真智慧共享云平台，建设展示体验区、实训教学区和新媒体创研区，建成“德能并重、训创并举”国家示范性虚拟仿真实训基地，创新契合虚拟仿真教学、校企协同共建、资源调配共享模式。加强与公共实训基地建设相关的基础设施建设、实训中心（室）建设和实训资源建设，配置与企业生产匹配的实训设备，形成基础技能实训中心、专项技能实训室、生产性实训中心、“1+X”职业技能等级培训考核中心、校外实训基地相辅相成的产教融合实训基地，满足校内实习实训、企业与社会技能培训、产品研发和社会服务等功能要求。

（二）搭建线上线下共享型仿真教学平台

运用智能装备和高端工业软件（ERP、SCM、MES、PLM）规划、建设智能制造实训基地，搭建工业互联网云平台，利用 AR、VR、MR 等新一代信息技术以及机器人技术、数字孪生技术、视觉与人工智能技术，将智能制造技术平台、智能制造软件系统、智能装备及机器人集成、物联网的开发与技术服务、智慧工厂规划设计等融入公共实训基地建设，探索数字赋能公共实训基地建设的路径和实施策略，为建设产教融合型数字化公共实训基地提供典型案例和成功经验，起到示范引领和宣传推广作用。

以数字孪生与MES系统、工业机器人、高端数控加工、工业互联网为主要技术赋能方向，与地方主导企业深入合作，构建产教融合实训体系，围绕智能制造主题，打造线上线下共享型仿真教学平台。建立基于职业工作的混合式平台，为学生提供多种交互学习支持工具。学生在接近企业真实的工作情境中，通过自我调节的行动对技能知识进行建构，建立新的学习范式。建设一批 VR/AR 技术支撑型教学实训设施，开发一批具有虚拟仿真教学特色的课程和教学资源，打造一支VR/AR专业教师教学创新团队，全面推进信息技术与职业教育深度融合。

（三）构建线上线下结合的智慧共享云平台

基于新一代云计算技术和先进的服务管理体系建设智慧云平台，以提高实训基地的管理水平为宗旨，实现实训资源的共享和实训基地的科学管理。使用智慧教室、PC、手机、PAD、VR“黑板”、触控显示屏、PICO、HTC、大鹏等头盔显示器，登录云平台，链接VR 教学资源，即时使用，满足单机的虚拟仿真软件资源在互联网上在线使用，支持普通单机版，使数字资源推送由原来的“被动反馈”向“主动预测”过渡，从而实现从“人找资源”到“资源找人”的转换。

资源中心为实训用户提供统一的教育资源管理、共享、使用、服务的平台，通过安全、高效、便捷的教育资源维护，以及对自有资源的共享与自我管理，强调资源的共建和应用，解决资源不能共享、数据不匹配、应用系统之间数据不互通等资源孤岛问题。统一文本、图片、动画、视频等各类素材的建设标准，避免教学资源的低水平重复开发，形成良好的共建共享机制。创建资源库平台运行管理和更新维护机制，促进数字教学资源持续更新，以满足教学和技术发展的需要。实现资源使用的智能化，通过统一标准进行资源聚合，形成结构化大资源池，结合人工智能和大数据，构建用户特征与资源推送精准匹配的智能体系，提升资源推送的效率和准确率。

（四）建立基于数字化实训基地建设的混合式学习系统

通过大数据、互联网和人工智能，实现数字化教学的可跟踪，对自主学习过程进行再利用，重构公共实训基地、职业院校和培训机构提供教育服务的形态，促进职业院校和企业采用更高层次的学习与组织方法。利用现代数字化技术、虚拟仿真技术、人工智能技术把工作过程以相对真实、多方面、复杂和整体的方式展示出来，为学生学习和参加培训提供高效、有趣、全新的选择。

基于生产实际及学生将来工作岗位的需要，运用“AR/VR”等前端虚拟仿真技术进行职业教育虚拟仿真实训基地建设，构造出适合教学任务的多种三维教学环境，真实地再现和模拟职场情境，将任务的学习置于特定的工作情境之中，融“教、学、做、育人”为一体。

（五）打造工程机械智能制造高端实训基地

结合笔者所在学院当地工程机械产业背景，校企双方投入专项资金建设示范性虚拟仿真实训基地，主要建设工程机械电控系统、工程机械液压系统、工程机械传动、工程机械发动机、智能化产线、数控多轴、工业机器人编程与安装调试等新仿真资源，建设工程机械数字文化馆、工程机械数字孪生实训室、工业互联网实训室、工业视觉实训室等具有数字化背景的专业实训室，打造数字化引领、虚实结合的工程机械智能制造高端实训基地，该基地既可服务于学生实训、技能鉴定，也可用于区域主流企业的职工培训、技术服务和科研开发，实现校企共建共享。