产教融合共建医工类虚拟仿真“金课”的研究

摘要：为解决医工类齿科专业实践教学中实验资源短缺、技术人员不足等难题，构建高校教师与医工类企业、IT技术团队三方深度合作的虚拟仿真“金课”产教融合共建模式，三方共建医工类齿科专业虚拟仿真线上线下混合实训平台，从共建模块化实践教学体系、共建安全适用的平台架构、共建虚拟仿真“金课”教学配套资料、共管虚拟仿真“金课”等方面探索实训平台的建设内容，为同类医科类专业的实训平台建设提供参考。

关键词：产教融合；虚拟仿真“金课”；医工结合

ResearchontheVirtualSimulation"GoldenCourse"ofMedicalIndustry

JointlyBuiltbytheIntegrationofIndustryandEducation

ZhuChaoting1XuBuguang2ZhangZhongyi3LinLili1

1.CollegeofMedicalDevice，ZhejiangPharmaceuticalVocationalUniversityZhejiangNingbo315100；

2.NingboLanyeMedicalEquipmentCo.，LTDZhejiangNingbo315100；

3.BeijingCenturySuperStarInformationTechnologyDevelopmentCo.，LTDBeijing100089

Abstract：Tosolvethemedicalclassdentalprofessionalpracticeteachingexperimentresourceshortage，technicalpersonnel，buildcollegeteachersandmedicalenterprises，ITtechnicalteamtripartitedepthcooperationofvirtualsimulation"gold"teachingfusiontobuildmode，threepartiestobuildmedicalclassdentalprofessionalvirtualsimulationonlinehybridtrainingplatform，frombuildingmodularpracticeteachingsystem，buildsafeapplicableplatformarchitecture，buildvirtualsimulation"gold"teachingmaterials，shouldvirtualsimulation"gold"toexploretheconstructionoftrainingplatformcontent，forsimilarmedicalprofessionaltrainingplatformconstruction.

Keywords：productioneducationintegration；Virtualsimulationofthe"goldlesson"；Medicalprofessionalsincombinationwith

“一带一路”倡议和《国家创新驱动发展战略纲要》等文件的实施，改善了我国中高等职业教育的发展环境，同时中高等职业教育也面临转型升级和进一步提高服务经济社会发展能力的挑战［1］。2017—2018年期间，国家陆续印发了《国家教育事业发展“十三五”规划》《职业学校校企合作促进办法》《关于加强实训基地建设组合投融资支持的实施方案》等文件，为我国深化产教融合职业教育指明了方向［23］。2018年，教育部印发文件，要求开展国家虚拟仿真实验教学项目建设工作，并于年底明确国家虚拟仿真实验教学项目为5大类“金课”之一的虚拟仿真“金课”［45］。

经过这几年的共同努力，目前信息技术对教育的革命性影响已初步显现，慕课、“金课”和虚拟仿真实训课等各种课程都逐渐发展。为推动教育观念更新、模式变革、体系重构，教育部提出要加快推进示范性虚拟仿真实验教学项目建设，深入推进信息技术与高等教育教学深度融合，加快网络优质教育资源建设与应用［67］。这为高校与企业产教融合共建虚拟仿真实训平台带来了发展机遇。

目前已有部分高校的虚拟仿真“金课”已得到教育部的认定，其中工科类项目的产教融合共建实训“金课”的效果良好，具有典型性。但是目前针对医工类的虚拟仿真实训“金课”的开发仍旧不足，这主要是因为医工类课程属于交叉学科，需要不同学科，不同专业的人员共同开发建设，其难度也要大于纯粹的理工科项目。因此，通过产教融合共建医工类虚拟仿真“金课”的实施，可以为后续其他交叉学科实训课程的信息化提供思路和借鉴。

1国内外虚拟仿真实训课程研究现状

国外对于虚拟仿真技术在实训课程的应用要早于国内。典型的有英国开放大学实验室构建具有3D沉浸式环境，可支持远程控制、虚拟仪器、交互式多媒体实验平台［8］。美国雷德兰兹大学利用平板电脑开展野外实践课程教学，对获取的现场拍摄资料通过内置APP进行即时注释和分析［9］。

我国从2018年开始建设国家虚拟仿真实验教学项目，通过全国高校的共同努力，目前通过认定的课程达728门［10］。专业大类涉及电子信息类、机械类、管理类、艺术类以及生物科学类等61个类别。其中生物医学工程类无认定课程，开发力度远远不足。目前有28门生物医学工程类项目正在申报中，但主要集中在大型医疗器械的虚拟仿真实训课居多，如CT、核磁共振等。缺乏目前行业热门牙科类的虚拟仿真实训课程的开发。

2课程建设目标

以我校医用材料专业为例，以医工科齿科增材制造实验课程为依托，构建高校教师与医工类企业、IT技术团队三方深度合作的虚拟仿真“金课”产教融合共建模式；建设具有产教融合，校企合作特征的协同育人虚拟仿真教学范式；缓解医工类专业实践教学中实验资源短缺、技术人员不足等难题，以期解决人才培养供给侧与产业需求侧之间的适应问题。

3课程建设内容

3.1共建模块化实践教学体系

高校教师、医工类企业与IT技术企业共同制定实训课课程标准。根据要求设置不同模块，包括但不仅限于下述模块：线下先导知识模块、线上实验公共基础模块、线上虚拟仿真模块（可根据学生兴趣和需求，分别设计3D数据获取分模块、3D打印模型设计分模块和3D打印设备操作分模块）、线下实操模块（可根据线上仿真模块学生进行自由组合，以完成整个实验）等。其中核心模块就是通过计算机建立的虚拟三维环境，系统完整地模拟实训流程，展示实训场景。

3.2共建安全适用的平台架构

以IT技术团队和高校教师为核心，将本项目实验实训“金课”依托于学校平台。实训服务器架设于学校，运行于公开网络环境，支持IE、Chrome、Firefox等浏览器，提供全方位、多层次、多种类的虚拟仿真实验学习服务，实现远程教育和交互式操作、远程测试、远程诊断等功能。登录账号数、登录IP范围由IT技术企业和学校共同设置。虚拟软件的器材场景采用MAYA建模，Arnold渲染器提供更逼真的效果。

3.3共建虚拟仿真“金课”教学配套资料

高校教师、医工类企业与IT技术企业充分沟通合作建设拟仿真“金课”教学配套资料，包括交互操作指南、实验基础知识、实验拓展素材等。交互操作指南包括实验简介视频和教学引导视频和实训课设计目的、交互操作步骤、实训注意事项等引导操作的内容。实验基础知识主要包括与实训课配套的教师自制PPT或拍摄的视频，内容为实验目的、实验设备、实验步骤等。实验拓展素材包括与课程相关的行业知识，如行业最新技术动态、医疗器械法律法规、实训相关的国家及行业标准等，帮助学生加深实验技能与操作的理解。

3.4共建虚拟仿真“金课”的运行制度

区别于传统线下实训课，虚拟仿真实训“金课”有着移动性、即时性、参与性、情境性等特点，现行的实验室管理制度与新型的实训教学模式匹配度不足，因此需要校企合作共同制定新版实训课规章制度。规章制度的主要内容包括网络安全知识、知识产权保护和教学运行管理等方面。

4课程建设路径

虚拟仿真“金课”产教融合共建模式（如图2所示），是以高校教师为主导，以信息化、智能化思维深挖实验教学内容，巧妙构思实验流程，运用先进虚拟仿真技术实现实践课程的高水平建设。其主要分为两个阶段：第一个阶段为三方共建阶段，核心思想为产教融合、虚实结合和两性一度；第二个阶段为运行及改进阶段，通过申报项目、参加比赛和试运行等方式持续改性，加深产教融合，提高课程的完整性和趣味性。

5项目特色与亮点

5.1节省实验成本

齿科类3D打印设备通常为数字光处理（DLP）设备，价值通常在5万～10万/台，打印材料为光固化树脂，无论设备还是耗材价格不菲，实现每个学生的动手操作难度大pFvQdRn+Ew+kTlpUu1V/Nw==，利用开发的齿科增材制造虚拟仿真实验，可以让学生全面了解实验过程，把握齿科类高新技术发展的脉搏。

5.2缩短实验时间

齿科类3D打印设备的使用关键在于前期数据处理及程序设置，这仅需十几分钟。其后续打印成型过程往往要耗费几个小时，且无须其他特殊操作，一般学生在课堂上很难完整理解实验过程，利用开发的齿科增材制造虚拟仿真实验，可以有效节约时间，提高课堂效率。

5.3提高实验安全性

通过在虚拟仿真实训软件中的线上学习，学生实验流程中的注意事项有个沉浸式的感受，有了针对性的实操安全意识，尤其是3D打印存在激光危害、树脂挥发的安全隐患，可以提前避免，并消除隐患。

结语

优秀的医工类人才的培养需要社会给予极大的资源和经费。传统的模式往往采用现场教学的方式，这就需要耗费大量的人力和时间成本。医工类虚拟仿真系列“金课”的出现，使医工类专业和对医工感兴趣的人员可以以较为低的成本接触到不同医疗器械的核心技术，降低了医工类技术的学习门槛。激发不同专业人才加入医疗器械的领域，促进高端、创新性医疗器械的研发。

参考文献：

［1］兰小云.工程技术研究中心产教融合模式的理性思考［J］.职教论坛，2017，31：5659.

［2］于尔东，毛庆，迟晓峰.高职院校“订单培养，定向就业”校企合作新模式探究——以秦皇岛职业技术学院审计专业“东审”订单班为例［J］.人才资源开发，2019（9）：4849.

［3］孟可心.优化投资结构完善投资政策加强实训基地建设——国家发展改革委发布《关于加强实训基地建设组合投融资支持的实施方案》［J］.中国经贸导刊，2018（33）：1415.

［4］高远.虚拟仿真实验助推实践教学起飞［J］.教育家，2018（23）：89.

［5］常亮，刘慧君，孙学军，等.高校组织建设虚拟仿真实验教学项目的思考——以河北大学为例［J］.实验技术与管理，2020，37（12）：2932.

［6］教育部关于印发《教育信息化2.0行动计划》的通知［EB/OL］.20180425.http：//www.moe.gov.cn/srcsite/A16/s3342/201804/t20180425_334188.html.

［7］教育部办公厅关于印发《2018年教育信息化和网络安全工作要点》的通知［EB/OL］.［20180211］.http：//www.moe.gov.cn/srcsite/A16/s3342/201803/t20180313_329823.html.

［8］魏雪峰，杨现民.移动学习：国际研究实践与展望——访英国开放大学迈克·沙普尔斯教授［J］.开放教育研究，2014，20（01）：48.

［9］孙福万.“虚拟学习”已进入现实［J］.中国远程教育，2010（02）：32.

［10］赵思童.美国雷德兰兹大学美育做法与启示［J］.中国高等教育，2019（05）：6364.

基金项目：浙江省中华职业教育科研项目（ZJCV2022B53）

作者简介：朱超挺（1989—），男，汉族，浙江宁波人，博士研究生，副教授，研究方向为医疗器械产教融合课程改革。