楊建民 鄭仕杰

摘要：本文聚焦學(xué)校水務(wù)特色辦學(xué)優(yōu)勢(shì)，以智慧水務(wù)數(shù)字孿生模型課程資源共建為抓手，促進(jìn)產(chǎn)教融合，通過(guò)“行校企、專業(yè)、教科研”三個(gè)維度交叉融合，共建資源、共享成果，通過(guò)“機(jī)制、技術(shù)、模式”三個(gè)維度協(xié)同創(chuàng)新，探究智慧水務(wù)數(shù)字孿生模型開(kāi)發(fā)技術(shù)路徑，解決教學(xué)難題，通過(guò)“共建、共享、共用”，為教師專業(yè)能力提升賦能，為數(shù)字化背景下的水務(wù)人才培養(yǎng)賦能，為水務(wù)行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型賦能。

關(guān)鍵詞：智慧水務(wù)；數(shù)字孿生模型；課程資源;共建

中圖分類號(hào)：G434 ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ?論文編號(hào)：1674-2117（2024）12-0110-03

《數(shù)字中國(guó)建設(shè)整體布局規(guī)劃》指出，要“構(gòu)建以數(shù)字孿生流域?yàn)楹诵牡闹腔鬯w系”。[1]數(shù)字孿生與水的融合是新一代信息技術(shù)在水利領(lǐng)域的綜合集成應(yīng)用，是實(shí)現(xiàn)水利治理體系、治理能力現(xiàn)代化的重要載體。《關(guān)于推動(dòng)現(xiàn)代職業(yè)教育高質(zhì)量發(fā)展的實(shí)施意見(jiàn)》提出，要“堅(jiān)持產(chǎn)教融合、校企合作，推動(dòng)形成產(chǎn)教良性互動(dòng)、校企優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)的發(fā)展格局”。[2]所以，在產(chǎn)業(yè)智能化升級(jí)迭代的背景下，職業(yè)院校應(yīng)結(jié)合產(chǎn)業(yè)布局和行業(yè)發(fā)展需要，找準(zhǔn)自身定位，發(fā)揮行校企合作優(yōu)勢(shì)，以課程資源共建為抓手，逐步構(gòu)建縱向貫通、橫向融通的人才培養(yǎng)體系，為智能化時(shí)代跨越式發(fā)展提供重要支撐。

研究背景

筆者所在學(xué)校是一所水務(wù)類中等職業(yè)學(xué)校，學(xué)校水務(wù)特色鮮明，辦學(xué)優(yōu)勢(shì)突出。但在數(shù)字化背景下，水務(wù)行業(yè)面臨數(shù)字化轉(zhuǎn)型，因此，如何聚焦水務(wù)特色，通過(guò)構(gòu)建“融合、創(chuàng)新、發(fā)展”課程資源共建機(jī)制，推進(jìn)“三教”改革，培養(yǎng)適應(yīng)數(shù)字化轉(zhuǎn)型發(fā)展的高素質(zhì)技術(shù)技能型人才成為亟待解決的問(wèn)題。

研究目標(biāo)

以“動(dòng)漫游戲制作——虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用”中的高職銜接項(xiàng)目為載體，逐步構(gòu)建智能時(shí)代課程資源共建體系。充分發(fā)揮行校企協(xié)同育人優(yōu)勢(shì)，通過(guò)優(yōu)化專業(yè)結(jié)構(gòu)服務(wù)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)，通過(guò)資源共建共享強(qiáng)化內(nèi)涵建設(shè)提升核心競(jìng)爭(zhēng)力，通過(guò)整合教育教學(xué)資源彰顯辦學(xué)特色服務(wù)學(xué)生發(fā)展，通過(guò)產(chǎn)教融合有效提升智慧水務(wù)人才培養(yǎng)質(zhì)量。

研究?jī)?nèi)容

聚焦數(shù)字化背景下水務(wù)人才培養(yǎng)，打破學(xué)科壁壘，跨越專業(yè)體系，行校企聯(lián)合共建共享智慧水務(wù)數(shù)字孿生模型課程資源，逐步探究和構(gòu)建信息技術(shù)專業(yè)行業(yè)化辦學(xué)、水工專業(yè)智能化升級(jí)的目標(biāo)。

研究過(guò)程

1.緊跟行業(yè)發(fā)展新趨勢(shì)，明確研究方向

《北京市智慧水務(wù)1.0總體設(shè)計(jì)方案（2021—2023年）》提出要“推動(dòng)信息技術(shù)和業(yè)務(wù)深度融合”，要“充分利用新一代信息技術(shù)推動(dòng)水利場(chǎng)景數(shù)字化、模擬精準(zhǔn)化和決策智慧化，構(gòu)建智慧水利體系”。

由此可見(jiàn)，智慧水務(wù)聚焦數(shù)字孿生這項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，對(duì)推動(dòng)水利高質(zhì)量發(fā)展、解決水與社會(huì)經(jīng)濟(jì)的協(xié)調(diào)和綠色發(fā)展有重要的現(xiàn)實(shí)意義和應(yīng)用價(jià)值。當(dāng)前，智慧水務(wù)數(shù)字孿生模型建設(shè)主流方向是融合各種模型、矢量、地形等多源數(shù)據(jù)，為水利工程進(jìn)行數(shù)字化3D建模，通過(guò)直觀展示工程全景及重要區(qū)域建筑物信息，實(shí)現(xiàn)水利業(yè)務(wù)數(shù)字化轉(zhuǎn)型和智能化升級(jí)。

2.聚焦數(shù)字孿生新技術(shù)，校準(zhǔn)技術(shù)路徑

數(shù)字孿生技術(shù)簡(jiǎn)而言之就是構(gòu)建數(shù)字版動(dòng)態(tài)“克隆體”，模型是數(shù)字孿生系統(tǒng)的重要組成部分。作為交叉學(xué)科，智慧水務(wù)數(shù)字孿生模型開(kāi)發(fā)崗位涉及3D建模師、接口工程師、實(shí)施工程師等，其中3D建模是關(guān)鍵技能。

3.聚焦聚力挖掘痛點(diǎn)，多措并舉謀發(fā)展

筆者所在學(xué)校的“動(dòng)漫與游戲制作——虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用”專業(yè)于2021年開(kāi)始招生，當(dāng)前面臨課程資源不足、數(shù)字孿生模型新技術(shù)引進(jìn)困難等實(shí)際問(wèn)題。結(jié)合產(chǎn)業(yè)升級(jí)轉(zhuǎn)型需要，對(duì)照學(xué)校辦學(xué)實(shí)際及專業(yè)建設(shè)現(xiàn)狀，學(xué)校以“動(dòng)漫與游戲制作——虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用”3+2中高職銜接專業(yè)升級(jí)改造為依托，開(kāi)發(fā)智慧水務(wù)數(shù)字孿生模型課程資源，一方面引進(jìn)課程資源，另一方面開(kāi)發(fā)典型智慧水務(wù)數(shù)字孿生模型，為學(xué)校高質(zhì)量發(fā)展提供智力支持，為產(chǎn)業(yè)智能化轉(zhuǎn)型下的人才培養(yǎng)提供支撐。

4.調(diào)研課程資源現(xiàn)狀，明確建設(shè)目標(biāo)

國(guó)外：Coursera、edX提供了“數(shù)字孿生建模與仿真”“數(shù)字孿生：原理與應(yīng)用”等課程，涵蓋理論、方法、實(shí)踐應(yīng)用等，促進(jìn)學(xué)習(xí)者對(duì)數(shù)字孿生模型的理解，提升建模技能。國(guó)內(nèi)：MOOC中國(guó)、中國(guó)大學(xué)MOOC陸續(xù)推出了“數(shù)字孿生技術(shù)及應(yīng)用”“智能制造數(shù)字孿生”等課程，主要涵蓋基本原理、建模方法、應(yīng)用案例等。在職業(yè)院校領(lǐng)域，當(dāng)前課程多以3DsMAX、Maya等軟件為載體，以實(shí)現(xiàn)建模、貼圖、材質(zhì)等為主，缺乏綜合訓(xùn)練及新技術(shù)引進(jìn)，幾乎找不到智慧水務(wù)數(shù)字孿生模型相關(guān)的教學(xué)資源。

因此，針對(duì)數(shù)字孿生模型開(kāi)發(fā)的課程資源還處于起步階段，圍繞職業(yè)教育層次課程及教學(xué)資源亟缺，目前還沒(méi)有成體系的智慧水務(wù)數(shù)字孿生模型開(kāi)發(fā)的課程資源，智慧水務(wù)數(shù)字孿生模型課程開(kāi)發(fā)及模型建設(shè)有研究的意義和價(jià)值。

5.多點(diǎn)發(fā)力層層推進(jìn)，產(chǎn)教融合助力人才培養(yǎng)

①數(shù)字孿生模型開(kāi)發(fā)：探究行校企協(xié)作共建模式，基于實(shí)際水務(wù)系統(tǒng)數(shù)據(jù)和場(chǎng)景，構(gòu)建閘壩等構(gòu)件級(jí)數(shù)字孿生模型以及小流域等智慧水務(wù)數(shù)字孿生場(chǎng)景，探究綜合性水利工程的數(shù)字化復(fù)制和可視化呈現(xiàn)技術(shù)。

②課程資源建設(shè)和實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目開(kāi)發(fā)：針對(duì)數(shù)字孿生模型開(kāi)發(fā)存在的問(wèn)題，以典型水工建筑物模型構(gòu)建課程資源模塊，拆解技術(shù)要點(diǎn)，規(guī)范工作流程，引進(jìn)新技術(shù)手段，逐步形成數(shù)字孿生模型開(kāi)發(fā)的技術(shù)路徑。

③資源推廣應(yīng)用：面向全校各專業(yè)學(xué)生開(kāi)展智慧水務(wù)培訓(xùn)，通過(guò)專題講座和智慧水務(wù)數(shù)字孿生模型體驗(yàn)，提升學(xué)生水務(wù)素養(yǎng)。向中高職同類院校共享教學(xué)資源包，提升數(shù)字孿生模型開(kāi)發(fā)人才培養(yǎng)質(zhì)量。將智慧水務(wù)數(shù)字孿生成果及經(jīng)驗(yàn)在水務(wù)培訓(xùn)及工程實(shí)踐中應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)教育反哺行業(yè)。

④優(yōu)化迭代課程資源：建立學(xué)生成長(zhǎng)檔案，深入開(kāi)展教學(xué)實(shí)踐和學(xué)習(xí)追蹤，為課程資源迭代和機(jī)制完善提供依據(jù)。同時(shí)，結(jié)合研究實(shí)踐，從課程資源建設(shè)、教學(xué)教法、實(shí)訓(xùn)任務(wù)開(kāi)發(fā)等方面多角度、全方位地進(jìn)行總結(jié)，形成理論性成果，為同類院校提供參考和借鑒。

形成研究框架

結(jié)合智慧水務(wù)人才培養(yǎng)要求及數(shù)字孿生技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀，在前期調(diào)研分析基礎(chǔ)上，課程資源共建緊貼水務(wù)一線工作需求，選擇水閘、溢洪道、涵洞等構(gòu)件級(jí)水工建筑物作為模型開(kāi)發(fā)載體，成立由行業(yè)專家、院校教師及企業(yè)工程師共同組建的研發(fā)團(tuán)隊(duì)，對(duì)模型分階段進(jìn)行指導(dǎo)和優(yōu)化，開(kāi)發(fā)后的水閘模型兼具教學(xué)和展示雙重功能，能夠較好地滿足企業(yè)及院校人才培養(yǎng)需求。在此基礎(chǔ)上，由中高職院校信息技術(shù)專業(yè)相關(guān)教師聯(lián)合進(jìn)一步對(duì)接企業(yè)工程師，從技術(shù)實(shí)現(xiàn)維度拆解課程技能點(diǎn)，轉(zhuǎn)化實(shí)訓(xùn)案例，并在教學(xué)實(shí)踐與優(yōu)化基礎(chǔ)上，完成課程資源迭代，逐步形成可供推廣和借鑒的研究成果。

首先，以智慧水務(wù)數(shù)字孿生模型課程資源共建為載體，通過(guò)“行校企、專業(yè)、教科研”三個(gè)維度交叉，行校企協(xié)同聯(lián)動(dòng)，共建資源、共享成果，逐步實(shí)現(xiàn)信息技術(shù)相關(guān)專業(yè)行業(yè)化辦學(xué)、水工專業(yè)智能化升級(jí)的發(fā)展目標(biāo)。其次，課程資源共建過(guò)程是“機(jī)制、技術(shù)、模式”三個(gè)維度的協(xié)同創(chuàng)新，通過(guò)探究智慧水務(wù)數(shù)字孿生模型開(kāi)發(fā)技術(shù)路徑，開(kāi)發(fā)并制作緊貼產(chǎn)業(yè)需求、新技術(shù)優(yōu)勢(shì)突出的課程資源，解決了當(dāng)前建模新技術(shù)引進(jìn)不足、與業(yè)務(wù)場(chǎng)景脫節(jié)等現(xiàn)實(shí)問(wèn)題。再次，通過(guò)課程資源“共建、共享、共用”，為教師專業(yè)能力提升賦能，為數(shù)字化背景下的水務(wù)人才培養(yǎng)賦能，為水務(wù)行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型提供智力支持。

筆者結(jié)合研究過(guò)程，總結(jié)了數(shù)字孿生模型課程資源建設(shè)研究基本框架，如上圖所示。

研究結(jié)論

1.數(shù)字孿生模型課程資源共建對(duì)專業(yè)升級(jí)發(fā)展有重要意義

通過(guò)行校企匯聚多方資源，共建數(shù)字孿生模型課程資源，既解決了當(dāng)前數(shù)字孿生模型開(kāi)發(fā)課程資源匱乏、崗位與實(shí)踐脫節(jié)等教學(xué)難題，為信息技術(shù)相關(guān)專業(yè)行業(yè)化、特色化辦學(xué)提供了廣闊的發(fā)展空間，也為水利類相關(guān)專業(yè)提供了大量的可視化場(chǎng)景，為水利工程施工、水工建筑物等課程智能化升級(jí)提供了資源支撐。

2.數(shù)字孿生模型課程資源共建對(duì)智慧水務(wù)發(fā)展有參考價(jià)值

以數(shù)字孿生技術(shù)為核心，結(jié)合水務(wù)領(lǐng)域的實(shí)際問(wèn)題，深入探索水務(wù)數(shù)字化發(fā)展的路徑和方法，具有較強(qiáng)的前瞻性。在模型制作過(guò)程中，通過(guò)多源數(shù)據(jù)融合，建立更準(zhǔn)確的水務(wù)數(shù)字孿生模型，實(shí)現(xiàn)對(duì)閘壩等構(gòu)件級(jí)水工建筑物及小流域等場(chǎng)景模擬，對(duì)水務(wù)系統(tǒng)的智能化管理實(shí)踐探索有參考價(jià)值。

3.數(shù)字孿生模型課程資源共建是產(chǎn)教融合走深走實(shí)的重要嘗試

在智能化背景下，發(fā)揮行業(yè)特色辦學(xué)優(yōu)勢(shì)，將教科研一體化設(shè)計(jì)，既培養(yǎng)和提高了師生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力，又為研究成果的轉(zhuǎn)化和應(yīng)用提供了沃土。

參考文獻(xiàn)：

[1]中華人民共和國(guó)中央人民政府.中共中央 國(guó)務(wù)院印發(fā)《數(shù)字中國(guó)建設(shè)整體布局規(guī)劃》[EB/OL].https：//www.gov.cn/zhengce/2023-02/27/content_5743484.htm？eqid=9b5c072700014660000000066460825d.

[2]中華人民共和國(guó)中央人民政府.中共中央辦公廳、國(guó)務(wù)院辦公廳印發(fā)《關(guān)于推動(dòng)現(xiàn)代職業(yè)教育高質(zhì)量發(fā)展的意見(jiàn)》[EB/OL].https：//www.gov.cn/zhengce/2021-10/12/content_5642120.htm.

本文系2022年北京市職業(yè)教育教學(xué)改革項(xiàng)目“‘融合·創(chuàng)新·賦能智慧水務(wù)數(shù)字孿生模型開(kāi)發(fā)課程資源建設(shè)與應(yīng)用”課題（項(xiàng)目編號(hào)：CZ2022004）階段性成果。