以虛擬仿真實訓(xùn)基地為平臺的工科生創(chuàng)新應(yīng)用能力培養(yǎng)＊

易飚，胡清

（蘇州市職業(yè)大學(xué)機電工程學(xué)院，江蘇 蘇州215104）

2020年起，教育部職業(yè)教育與成人教育司頒發(fā)了《關(guān)于開展職業(yè)教育示范性虛擬仿真實訓(xùn)基地建設(shè)工作的通知》（教職成司函〔2020〕26號）。隨著信息化技術(shù)的高度發(fā)展，面向“新技術(shù)、新產(chǎn)業(yè)、新模式、新業(yè)態(tài)”，培養(yǎng)創(chuàng)新型人才已成為職業(yè)教育的重要使命。虛擬仿真實訓(xùn)基地的建設(shè)，推動了數(shù)字化資源對傳統(tǒng)教學(xué)資源的升級換代，變革了傳統(tǒng)的育人手段，創(chuàng)新了高技能人才培養(yǎng)模式，使教育教學(xué)場景呈現(xiàn)可視化、立體化、交互化的發(fā)展趨勢，有助于提高工科生的創(chuàng)新應(yīng)用能力。

1 工科生創(chuàng)新應(yīng)用能力培養(yǎng)現(xiàn)狀

對于工科生來說，創(chuàng)新應(yīng)用能力的培養(yǎng)不再局限于學(xué)科知識諸備和工程問題解決能力，還應(yīng)該培育學(xué)生的科技創(chuàng)新能力、實踐應(yīng)用能力。很多學(xué)者提出模擬企業(yè)生產(chǎn)環(huán)境、建設(shè)大學(xué)生實踐創(chuàng)新基地、構(gòu)建雙創(chuàng)教育體系等手段來提高工科生的創(chuàng)新能力。

這些理論在高校被付諸了實施，對工科生創(chuàng)新能力培養(yǎng)有著積極推動作用，但仍存在以下問題。

1.1 創(chuàng)新應(yīng)用能力培養(yǎng)的實訓(xùn)項目來源單一

目前，工科生創(chuàng)新應(yīng)用能力培養(yǎng)項目來源單一，以高校教師指導(dǎo)學(xué)生進行一些項目訓(xùn)練為主，多數(shù)為參加創(chuàng)新大賽或省大創(chuàng)項目等，創(chuàng)意不夠，也不接地氣，未能結(jié)合產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型升級的實際與應(yīng)用，也沒有搭準(zhǔn)技術(shù)創(chuàng)新的脈絡(luò)。因此，使創(chuàng)新應(yīng)用能力培養(yǎng)流于低層次的技能訓(xùn)練。

1.2 創(chuàng)新應(yīng)用能力培養(yǎng)的實訓(xùn)資源有限

雖然高校中也設(shè)了大學(xué)生創(chuàng)新基地，但由于教學(xué)資源不夠豐富。在創(chuàng)新基地中，還是以理論教育和案例分析為主，實踐訓(xùn)練為輔。由于場地和師資有限，可容納的學(xué)生也不多，受益學(xué)生的覆蓋面也不廣。

2 虛擬仿真實訓(xùn)基地對工科生創(chuàng)新應(yīng)用能力培養(yǎng)的優(yōu)勢

虛擬仿真實訓(xùn)基地是5G時代的發(fā)展趨勢，它顛覆了傳統(tǒng)的教學(xué)手段，彌補了資源不足，立足于技術(shù)實踐，有效解決傳統(tǒng)實訓(xùn)基地“進不去、看不見、動不了、難再現(xiàn)”的難題。主要優(yōu)勢如下。

2.1 虛擬仿真實訓(xùn)基地的建設(shè)能豐富工科生實訓(xùn)項目

虛擬仿真實訓(xùn)基地的建設(shè)采取行業(yè)企業(yè)、技術(shù)公司與高校協(xié)作運營的模式。高校牽頭，提供場地和智力支持。行業(yè)企業(yè)提供行業(yè)一手資料，教育技術(shù)公司提供技術(shù)與工具，打造完整的新媒體資源創(chuàng)作模式，保障實訓(xùn)基地的可持續(xù)發(fā)展。有了行業(yè)企業(yè)和技術(shù)公司的加盟，虛擬仿真實訓(xùn)基地提供給學(xué)生的實踐訓(xùn)練項目較之傳統(tǒng)基地，內(nèi)容更豐富，更貼近實際，更對接技術(shù)前沿。企業(yè)的一些技術(shù)沿發(fā)、工作培訓(xùn)也包含在實踐訓(xùn)練項目中，學(xué)生在虛擬仿真環(huán)境中實現(xiàn)動手操作，促進了創(chuàng)新應(yīng)用能力的提升。

2.2 虛擬仿真實訓(xùn)基地的建設(shè)能拓展工科生的學(xué)習(xí)資源

虛擬仿真實訓(xùn)基地的建設(shè)，能完成高校“自我造血、自主開發(fā)”的層次升級。在實訓(xùn)資源上引進虛擬現(xiàn)實（VR）、增強現(xiàn)實（AR）、數(shù)字博物館、交互式媒體等開發(fā)平臺，打造新媒體技術(shù)研究及資源開發(fā)能力，解決了高校高水平數(shù)字化資源建設(shè)中普遍存在的“最后一公里”問題和“一次性工程”問題。學(xué)生在虛擬仿真實訓(xùn)基地學(xué)習(xí)關(guān)鍵技術(shù)、重要原理，由于場景渲染和物體真實，可操作性也更好。學(xué)生可以發(fā)揮想象力，模擬生產(chǎn)條件，設(shè)置工藝，獲得真實的職業(yè)體驗，使創(chuàng)新應(yīng)用能力得以拓展。

3 基于虛擬仿真實訓(xùn)基地培養(yǎng)工科生創(chuàng)新能力的構(gòu)建思路

虛擬仿真實訓(xùn)技術(shù)提供了一個高級人機接口，使人沉浸其中，以信息交互完成真實的想象平臺。在實踐中，把傳統(tǒng)教育手段轉(zhuǎn)移到逼真的學(xué)習(xí)環(huán)境中。在構(gòu)建工科類專業(yè)虛擬仿真實訓(xùn)基地時，可融入制造領(lǐng)域關(guān)鍵技術(shù)、重要原理、發(fā)展新需求，借助VR/AR虛擬現(xiàn)實、數(shù)字孿生等先進技術(shù)，開發(fā)一套文化素養(yǎng)新媒體資源，構(gòu)建一個工科專業(yè)虛擬仿真課程體系，打造一組虛擬仿真軟件+精品課程的資源庫，開發(fā)一套理、虛、實全場景教學(xué)系統(tǒng)，建成新媒體應(yīng)用管理云平臺，設(shè)計一個數(shù)字化資源快速開發(fā)系統(tǒng)等。通過虛擬仿真實訓(xùn)基地建設(shè)，可以彌補專業(yè)教學(xué)中的資源交互不足，補全知識技能基礎(chǔ)上的文化素養(yǎng)教育?；匾再Y源共享及創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)帶動職業(yè)教育發(fā)展，形成“互補—共享—循環(huán)—提升”的教育閉環(huán)經(jīng)濟生態(tài)鏈，推動工科生創(chuàng)新能力培養(yǎng)從“看中學(xué)”到“做中學(xué)、創(chuàng)中學(xué)”的升級。

虛擬仿真實訓(xùn)基地構(gòu)建思路如下：①以校企合作模式來探索運營機制。以校企合作模式創(chuàng)建高水平數(shù)字化資源研創(chuàng)中心，引進開發(fā)平臺，組建創(chuàng)新團隊，開設(shè)培訓(xùn)課程，探索運營機制，實現(xiàn)項目的可持續(xù)發(fā)展。②引進虛擬現(xiàn)實（VR）、增強現(xiàn)實（AR）、數(shù)字博物館、交互式媒體等開發(fā)平臺，培養(yǎng)新媒體技術(shù)研究及資源開發(fā)能力。③提供創(chuàng)新服務(wù)。依托高水平數(shù)字化資源研創(chuàng)中心及其開發(fā)平臺向社會提供崗位工作培訓(xùn)、技術(shù)創(chuàng)新、專利申報等服務(wù)，完成學(xué)校“自我造血、自主開發(fā)”的層次升級，以及實現(xiàn)“產(chǎn)教共建、創(chuàng)新創(chuàng)收”的收益升級。

4 基于虛擬仿真實訓(xùn)基地培養(yǎng)工科生創(chuàng)新能力的構(gòu)建內(nèi)容

工科生創(chuàng)新應(yīng)用能力培養(yǎng)主要包括科技創(chuàng)新能力和實踐應(yīng)用能力兩大模塊?？萍紕?chuàng)新能力主要通過創(chuàng)新能力訓(xùn)練項目提高學(xué)生的專業(yè)技能。在訓(xùn)練過程中，關(guān)注學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、解決問題、提出方案的能力，以此來激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)意和潛能。實踐應(yīng)用能力主要采用模擬仿真的專業(yè)實訓(xùn)等手段，進行產(chǎn)品的工藝設(shè)計、技術(shù)操作，讓學(xué)生獲得真實的創(chuàng)新實踐體驗，以此來調(diào)動原有的知識和技能儲備，構(gòu)建系統(tǒng)的、集實踐與輔導(dǎo)為一體的創(chuàng)新應(yīng)用能力培養(yǎng)體系。

基于虛擬仿真實訓(xùn)基地在構(gòu)建內(nèi)容上，要體現(xiàn)出工科生創(chuàng)新應(yīng)用能力培養(yǎng)的兩大能力模塊，在專業(yè)實訓(xùn)中融入教學(xué)、實踐、課程設(shè)計、畢業(yè)設(shè)計，利用校企合作的數(shù)字化資源，充分利用行業(yè)產(chǎn)業(yè)的技術(shù)前沿以及市場動態(tài)分析來拓寬學(xué)生視野，增強學(xué)生的創(chuàng)新活動。總體構(gòu)建方案以建設(shè)文化素養(yǎng)新媒體資源、知識技能（科技）新媒體資源和數(shù)字化資源研創(chuàng)中心為核心，把虛擬仿真實訓(xùn)基地建成能滿足“創(chuàng)新知識+創(chuàng)新技能+創(chuàng)新素質(zhì)+創(chuàng)新文化”并重的創(chuàng)新人才培養(yǎng)基地，實現(xiàn)資源、體系和能力的全面升級。

4.1 文化素養(yǎng)新媒體資源版塊

在虛擬仿真實訓(xùn)基地中設(shè)立新媒體資源版塊，構(gòu)建以數(shù)字博物館和增強現(xiàn)實（AR）智能導(dǎo)覽為代表的“線上+線下”（VR+AR）文化素養(yǎng)教育資源體系。以智能導(dǎo)游、全媒體聯(lián)接、時空穿越、角色扮演等功能層次來實現(xiàn)傳統(tǒng)的新生入學(xué)教育、行業(yè)通識教育、創(chuàng)新素質(zhì)教育，形成創(chuàng)新文化處處在、處處學(xué)的全覆蓋格局。

4.2 知識技能新媒體資源版塊

在虛擬仿真實訓(xùn)基地中設(shè)立知識技能新媒體資源版塊，建設(shè)以新媒體應(yīng)用管理云平臺為主體，精品課程資源庫和虛擬仿真軟件庫為內(nèi)容的“一體兩翼”的數(shù)字化教學(xué)資源體系，把專業(yè)理論教學(xué)、虛擬實訓(xùn)及實物實訓(xùn)等多場景貫穿在大學(xué)生創(chuàng)新教育中，積極探索理、虛、實一體化，線上線下（O2O）、遠程教育等新型教學(xué)模式在專業(yè)教學(xué)實訓(xùn)中的應(yīng)用，提高學(xué)生的科技創(chuàng)新能力和實踐應(yīng)用能力。

4.3 高水平數(shù)字化資源研創(chuàng)中心

在虛擬仿真實訓(xùn)基地中設(shè)立高水平數(shù)字化資源研創(chuàng)中心，創(chuàng)新現(xiàn)有教學(xué)與實訓(xùn)模式。結(jié)合工科生專業(yè)教學(xué)，立足行業(yè)新理念，以“層級分明、課程聯(lián)通、創(chuàng)新融合”為原則，建設(shè)工科類專業(yè)虛擬仿真軟件，以此實現(xiàn)創(chuàng)新能力培養(yǎng)從淺到深，從基礎(chǔ)到綜合的升級。

4.4 實訓(xùn)場地軟硬件資源設(shè)置

虛擬仿真實訓(xùn)基地在場地建設(shè)的應(yīng)用場景上主要以展示體驗、創(chuàng)新研發(fā)和教學(xué)實訓(xùn)為主，整體文化建設(shè)上要充分考慮科技性與文化性的有機融合，打造創(chuàng)新教育的隱形陣地。展示體驗區(qū)以VR凸顯科普教育、人文教育等元素，創(chuàng)新研發(fā)區(qū)包含VR產(chǎn)品開發(fā)包和眾多3D素材的模型庫，教學(xué)實訓(xùn)區(qū)包含工科類專業(yè)的教學(xué)實訓(xùn)。實訓(xùn)項目針對工科特色，建設(shè)開發(fā)基于真實工程項目、完整生產(chǎn)過程的共享課程，涵蓋商務(wù)、設(shè)計、制造、檢測、裝調(diào)等生產(chǎn)過程中的全部數(shù)據(jù)，包括各種生產(chǎn)管理文檔、制造工藝文檔、設(shè)計數(shù)據(jù)、全過程的加工制造視頻等，實現(xiàn)課程聯(lián)通、知識融合，最終達到提升工科生創(chuàng)新應(yīng)用能力的目的。

4.5 創(chuàng)新團隊的建設(shè)

虛擬仿真實訓(xùn)基地要有專門的教學(xué)和管理隊伍，也要有創(chuàng)新開發(fā)團隊。教師可扮演“產(chǎn)品經(jīng)理”角色，學(xué)生可為“開發(fā)人員”。由學(xué)生作為數(shù)字化資源（虛擬仿真類項目）開發(fā)的主體，在軟件開發(fā)過程中，鞏固學(xué)生所學(xué)的專業(yè)知識，做到靈活運用、融匯貫通，在創(chuàng)中學(xué)。教師作為管理和領(lǐng)導(dǎo)者，負責(zé)規(guī)劃及開發(fā)指導(dǎo)，為學(xué)生提供開發(fā)培訓(xùn)，寓教于創(chuàng)。同時，基地有校企深入合作的基礎(chǔ)，可讓企業(yè)骨干、技術(shù)專家入校，通過虛擬仿真實訓(xùn)基地為學(xué)生的崗位實踐提供技術(shù)指導(dǎo)。

5 結(jié)束語

綜上所述，虛擬仿真實訓(xùn)基地的建設(shè)，聚合了專業(yè)教學(xué)實訓(xùn)中的人、資源、數(shù)據(jù)、功能和場景，融入智慧教學(xué)、智慧實訓(xùn)、產(chǎn)教融合的核心理念，以優(yōu)勢互補、資源共享、互惠互利、共同發(fā)展的原則，打通學(xué)校和企業(yè)壁壘，既能夠?qū)ν夥?wù)，為企業(yè)提供創(chuàng)新動力；又能對內(nèi)用于教學(xué)，貫穿于工科生創(chuàng)新應(yīng)用能力培養(yǎng)中，具有重要的現(xiàn)實意義。