鐵道交通運輸虛擬仿真實訓中心建設的探索
——以山東職業學院為例

王景馨

近年來中國鐵路實現了跨越式發展，國家《中長期鐵路網規劃》提出了建設“八縱八橫”高速鐵路網，山東省“六縱四橫”鐵路網也在密集建設期，新路網的建設和開通需要大批鐵路運輸專業人才。山東職業學院本著服務鐵路行業、服務區域經濟的原則，以鐵路運輸管理領域的核心職業崗位需求為導向，推行“以崗導學，實境育人”的人才培養模式。由于鐵路運輸企業生產的特殊性，鐵路現場對安全有很高的要求，鐵路局目前難以接收大量的學生到站段生產一線實習。鐵道交通運營管理專業的許多實踐教學項目只能以規章學習、案例分析、方案設計等形式進行。面對只能“紙上跑火車”的困境，山東職業學院采用虛擬仿真實踐教學這一新型的教學模式，以“一創新三原則三層次”的理念，積極建設高水平的鐵道交通運輸虛擬仿真實訓中心，集校內教學演練、職業技能培訓、職業資格鑒定、教學科研等多功能于一身。實訓中心的建設以虛擬仿真的形式營造了校內企業生產實境化的教學環境，實施教學做一體的教學模式，培養學生的創新能力與實踐動手能力，提升實踐教學效果。

1 以鐵道交通運輸虛擬仿真實訓中心建設為契機，創新人才培養模式

鐵道交通運輸虛擬仿真實訓中心是教育信息化結合鐵路行業學科特點與教學內容深度融合的產物。信息化技術的應用有效推動教育教學方法的改革，強化實踐教學建設，促進教科研改革工作的深化發展，實現人才培養方案的優化，創新人才培養模式。

山東職業學院鐵道交通運營管理專業人才培養始終以學生為中心，把提高復合型技術技能人才培養質量作為根本目標。圍繞這一目標，結合鐵道交通運輸虛擬仿真技術在教學中的應用，以鐵路運輸管理領域的核心職業崗位任職要求為導向，推行“以崗導學，實境育人”的人才培養模式，探索虛擬仿真實訓與頂崗實習相結合的實踐教學模式，培養鐵道交通領域優秀人才。實訓中心的建設促使人才培養方案在師資隊伍、教學實施、教學資源、教學方法等方面進行系統性變革。以虛擬仿真實訓中心搭建的平臺加強實訓教學環節，突出了教學過程的實踐性、開放性和職業性，帶動鐵道交通運營管理專業調整與建設，引導課程設置、教學內容的改革。在師資隊伍方面，更注重教師的操作實踐能力，并要求與時俱進，不斷更新新技術、新技能。采用“崗位任務對接式”實踐教學模式，即在實踐教學中以工作崗位的實際工作流程為主線，學校教師和企業技術人員共同授課，同時健全學校和企業人員雙向流動機制，打造一流“校企混編、德技雙馨”教師團隊。在教學實施方面，強化學生職業技能、職業素養的培養，利用虛擬仿真資源等信息化技術支持“線上線下”混合式學習、虛擬仿真實境操作性學習等學習方式。在教學方法方面，依據職業崗位典型工作任務，設計實訓、社會服務、創新創業等虛擬仿真教學資源，為學生提供了技能操作的虛擬情境，而學生能否主動去探索、運用、創造，還是取決于資源的設計與教師的引導，因此必須積極實行啟發式、討論式，自主探索式教學，改進教學方法，推進虛擬仿真平臺等網絡學習空間建設和普遍應用。在教學評價方面，改革考試方法，進行綜合考試改革。在虛擬仿真教學平臺上設計學生綜合技能操作能力的考核項目，著重提高學生綜合運用所學知識、解決實際問題的能力，擺脫傳統教學中的“紙筆考試”方式。

2 鐵道交通運輸虛擬仿真實訓中心建設的“三原則”

2.1 校企合作建設原則

校企合作是高職院校持續發展的重要舉措，虛擬仿真實訓中心的建設可以搭建為校企合作的平臺，將學校教學、企業生產、社會服務和科技研發融為一體，一方面培養技能型人才，提升學生的操作技能，另一方面服務企業和社會，提升科技創新和服務能力。

2.1.1 與虛擬仿真技術研發機構和供應商合作

這些企業的技術人員可以提供較高的虛擬仿真資源開發相關技術支持，但是他們并不一定精通于職業教育規律以及鐵道運輸專業知識。而虛擬仿真教學資源的設計不能只停留在實現生產流程的“可視化”上，而是要符合職業教育規律，從情景性、過程性和操作性多方面進行設計。學校教師與企業技術人員共同進行教學項目的開發與設計，進行虛擬仿真資源建設，讓虛擬仿真教學資源不僅可以成為學生提高技能的幫手，同時也是培養學生創新意識的有效工具。

2.1.2 與鐵路運輸企業深度合作

與鐵路運輸企業保持密切合作關系，以鐵路企業用人標準來豐富和完善人才培養方案，雙方共同進行模擬鐵路現場運輸生產場景的仿真軟件開發，企業參與實踐教學項目的設計與指導工作，安排有經驗的專業技術人員到實訓中心擔任指導教師，給學生開設講座，提高實踐教學質量；另一方面，校企共同培養創新型、應用型人才，促進鐵路產業的發展。與鐵路運輸企業的合作不僅帶來了鐵路新技術，也保證了虛擬仿真實訓中心對學生培養機制的實時修正，不斷完善虛擬仿真實訓平臺。學校在與鐵路運輸企業共同培養企業后備人才的過程中，將理論知識和企業需求緊密地結合起來，并將其中部分成果融入實踐教學，保證了在校實訓內容的與時俱進。

2.2 資源共用共享原則

2.2.1 虛擬仿真實訓中心共建共用

以與中國鐵路濟南局集團有限公司為例對資源共用共享模式進行分析說明。濟南局為我院實訓中心系統提供現場作業數據、資料等，共同設計開發了一套鐵路分散自律調度集中模擬系統，共建CTC 仿真推演實訓室。CTC 仿真推演實訓室包括濟南局100 個車站的站場數據，使學生在接發列車實訓時可以身臨其境，與畢業后鐵路助理值班員崗位無縫銜接，同時我校作為濟南局鐵路職工培訓基地，為車站值班員、助理值班員、信號員等崗位培訓提供了良好軟硬件環境及師資力量，并具備職業資格鑒定的條件。

2.2.2 共享資源課程建設

鐵道運輸虛擬仿真實訓中心建好后，開設相關實訓實驗課程，也可以在一些專業課程中嵌入相關實踐教學內容。例如，3D虛擬仿真貨裝實訓系統依據有關鐵路貨運規章，通過虛擬現實技術，模擬貨物裝車作業各個環節及作業要求，實現了貨物裝車標準化作業的實訓和考評。專業教師在此平臺進行教學的同時，建設《鐵路貨運組織》資源共享課程，在課程中嵌入裝車前三檢，裝車車前會，裝載加固等虛擬實訓場景，通過浸入式學習，提高學生對知識的掌握程度。資源共享課程主要建設內容包括教學指導類文件、電子課件、電子教案、微課視頻、操作視頻、事故案例、動畫演示、虛擬仿真系統、試題庫、實訓指導、技術文件等。課程建成后可以實現全網共享，校內外師生、鐵路局工作人員、物流人員均可以在網上學習。教師可以控制不同學生的學習進度，滿足學生自主學習的需求，與實訓中心虛擬仿真資源“線上線下”配合使用，服務學生自主學習、輔助教師教學、配合技術培訓教學，實現優質教學資源的應用與共享，促進職業教育教學改革。

2.3 虛實結合的原則

虛擬仿真實踐教學雖然具有一定的優勢，但是其局限性也不可忽視。目前，大多虛擬仿真教育資源仍然停留在學生的視覺認知層面，即從視覺上注重生產場景的呈現，追求逼真的三維視覺效果。虛擬實訓中按照規章作業流程操作的多，設計性和創新性的實訓內容少，學生在實訓中缺乏創新的感受和體會，只要按流程操作即可。我院在建設鐵道運輸虛擬仿真實訓中心時實行“虛實結合”的原則，形成“虛實結合”的實踐教學體系。不是只追求虛擬，不是以虛擬仿真實訓代替所有的實踐教學項目，而是盡可能地讓學生接觸實際，“能實不虛”。虛實結合其實有很多種，比如：虛擬仿真校內實訓和校外頂崗實習相結合；課程中理論講解、實物演示與虛擬演練相結合；課內部分內容虛擬仿真，部分內容真實設備操作相結合等等。

2.3.1 虛擬仿真實訓系統建設虛實結合

鐵路的調度指揮系統屬于大型復雜控制仿真實訓系統，我院采用仿真設備與真實設備虛實結合的方式建設。比如，站場、線路、列車等設備設施采用虛擬仿真，區間邏輯檢查解鎖控制盤、部分信號機、轉轍機等使用現場真實設備，通過虛實結合系統構建后，與鐵路運輸生產實際相一致，具備聯鎖、列控、CTC/TDCS、列車運行仿真、故障仿真等功能，構建了具有鐵路生產的虛實相關的教學環境，實現與就業崗位鐵路生產現場一致的現場化教學。

2.3.2 實踐教學體系建設虛實結合

按照虛實結合的原則，我院推行虛擬仿真校內實訓與頂崗實習相結合的實踐教學模式。學生在校期間先在虛擬仿真實訓中心進行專項實訓，比如調車作業實訓，貨裝作業實訓，客運應急演練實訓，切實提升學生實際動手能力及崗位適應能力，并且使學生提前接受企業文化教育及安全生產教育，接觸到鐵路企業生產流程和嚴謹高效的生產管理方法，學到了在學校書本上學不到的知識和技能，為第六學期的企業頂崗實習打下堅實的基礎。中國鐵路濟南局集團有限公司每年大約接收我院鐵道交通運營管理專業畢業生200 余名進行頂崗實習。學生經過“校內實訓+ 頂崗實習”的職業技能培養，畢業后短時間內就可以通過考核正式上崗，非常適應鐵路運輸企業的需求。

3 虛擬仿真實訓資源建設的“三層次”

在鐵道交通運輸類虛擬仿真實踐教學環節中，采取遞進式教學方式，將教學資源整合為三個實踐層次：一是以強化就業初始崗位技能為主導的實踐實訓層；二是以強化職業長期發展技能為主導的實踐實訓層；三是以強化學生綜合創新設計能力為主導的實踐實訓層。通過整合，各種形式的虛擬仿真實驗教學資源構成了既層次分明、各有側重，又相互滲透、互相促進的實踐教學體系。

3.1 以強化就業初始崗位技能為主導的實踐實訓層

該層次設置3D 虛擬仿真實訓室將構建一個3D 仿真鐵路貨運裝車系統環境和一個3D 仿真調車系統環境。采用虛擬現實技術，創建典型調車及貨運作業場景，滿足正常情況下及非正常情況下鐵路作業需求，使學生能夠盡快掌握調車長、連結員、外勤貨運員等鐵路基層崗位的實作技能，使課堂教學能夠無縫對接崗位技能要求。

3.2 以強化職業長期發展技能為主導的實踐實訓層

該層次設置的CTC 仿真推演實訓室以濟南局膠濟線為藍本，融入鐵路行業作業標準，模擬建設一個鐵路調度集中區段，包括1 套CTC 分散自律調度集中設備和50 套車務終端設備。同時裝設普速鐵路和高速鐵路兩套模擬系統，可根據教學需要進行自由切換，該系統采用濟南鐵路局的真實數據，從而使實訓模擬操作更加切近實際。培養學生學習國內主流制式聯鎖的操作，主流CTC/TDCS 的設備操作，調度員、值班員、信號員和助理值班員正常接發車流程，車務非正常接發列車的流程和故障應急處理方法等。使學生能夠盡快掌握調度員、車站值班員、助理值班員等鐵路崗位的實作技能，為學生長期職業發展打下良好的基礎。

3.3 以強化學生綜合創新設計能力為主導的實踐實訓層

該層次的設置目的是讓學生在掌握鐵道運輸技能后，充分利用綜合類虛擬仿真實訓資源，對學生進行創新能力訓練，培養學生創新設計和系統設計能力，激發學生創新熱情和參與創新活動的積極性。該層次的資源設置主要是圍繞以完成綜合性技能和以實訓項目驅動的方式，由學生自主設計完成鐵路交通運輸虛擬仿真創新型實訓項目。例如，有的同學利用平臺自主設計解決濟南局冬季煤炭卸車凍結的實驗項目，利用高鐵運送小件包裝貨物的實驗項目。另外，為學生參加創新設計實踐大賽進行訓練，為創新活動提供指導、設備和場所。