虛擬仿真技術支持下的農林類高職院校實踐教學研究

郭莉敏 田崇峰

（江蘇農林職業技術學院，江蘇 句容212400）

0 引言

《中共中央 國務院關于全面推進鄉村振興加快農業農村現代化的意見》（2021年中央1號文件)的指出“鄉村振興關鍵是產業振興”[1]。產業振興人才先行，培養一大批“懂農業，愛農村、愛農民”的高素質技術技能型人才，當前已成為全國農業院校的緊迫任務。

隨著農業產業體系的調整，我國農業必將向規?；r業、新型農業主體、互聯網+農業、高科技農業和農產品精細化深加工的方向發展，對農業從業人員的綜合素質提出了新要求。長期以來，因農業生產具有季節性強、周期長、有害生物風險等特點，涉農從業人員的實訓教學困難重重。虛擬仿真教學，具有不受季節、自然環境限制，且低代價、零風險和易重復等優勢，必將成為破解農林人才實訓教學難題的有效手段。

虛擬仿真技術具有虛實結合、實時交互的特點[2]，將其應用于職業教育實踐課程系統中，形成融合虛擬現實情境的實踐課程體系成為職業教育領域研究中所關注的主要話題與發展趨勢。虛擬仿真技術能夠針對職業教育注重課外實踐的特點，利用虛擬仿真實驗室為學生打造具有沉浸感的體驗式職業教育實訓課程，可通過動作捕捉、眼球追蹤、手勢跟蹤等多通道交互途徑實現體驗式互動學習與實際操作訓練，為學習者提供高度模擬的實戰環境，打造超越現實環境的多感知交互式體驗學習方式[3]。

我國農林仿真技術研發起步晚，將虛擬現實技術應用在農業實踐教學中，能真正實現將農學教學與現代技術手段相結合，創新傳統高職院校實踐教學模式，促進我國職業教育順應教育信息化發展。

1 虛擬仿真技術在實踐教學中的應用

1.1 建立創新型人才培養的線上+線下虛實結合實訓體系

推進虛擬仿真教學與創新人才培養的有機結合，修訂人才培養方案，將虛擬仿真資源充分融入課程體系，融入“云實訓”“云講臺”“云農場”等新型虛擬仿真教學形式，示范開展“線上+線下混合虛擬仿真教學”，創新人才培養模式。

圖1 創新人才培養與課堂革命

充分利用虛擬仿真資源的泛在優勢，大力推進“噴滴混合式”仿真實訓教學，即學生課堂實訓（“噴灌式”）與“互聯網+”碎片化實訓（“滴灌式”）相結合，基礎類和創新類虛擬仿真實訓任務課外“碎片化”自主實施，重難點以及實物操作類課中引導實施，噴滴混合，虛實協同，線上線下齊發力，課前、課中、課后無縫銜接，引領創新人才培養的課堂革命。

1.2 智慧育訓診改，推進教學增效

圖2 智慧教學診改

基于虛擬仿真技術的實訓教學管理診改系統，主要功能包括角色管理、行為大數據記錄、分析模型構建、數據挖掘、可視化表達、教學診改等功能。通過記錄學生在虛實結合生產實踐過程中的操作行為，生成仿真實訓大數據；通過行為分析模型，對獲取的學生縱橫向成長記錄數據進行研判分析，得到綜合教學評價結果；通過對學生成長記錄可視化，激發學生學習興趣、促進學生改進學習方法；同時，可視化的教學評價促進教師進行教學方法、手段改革，實現對實訓教學的全程跟蹤和及時評價。

結合仿真實訓評價大數據增強學生知技學習與訓練評價的數據智能分析功能，實現仿真實訓教學過程中的實時教學診改，降低學生的難點錯誤率，提高學生的課堂滿意度。

1.3 智慧考核評價，轉變管學思維

借助虛擬仿真技術，及時收集學生學習行為大數據，通過構建數學模型，將學生單純的虛擬仿真實訓操作行為變成綜合性的虛擬作業行為，從“成果導向”“成就驅動”“成長可視”三個維度，構建一個立體考核評價系統，促成從“管學思維”到“促學思維”的轉變。

圖3 智慧考核評價

仿真實訓考核評價借助于虛擬仿真的技術優勢，通過數學模型形成學生仿真操作后的不可逆生產結果，將學生的虛擬仿真實訓行為變成虛擬作業行為。

每一個仿真訓練節點均設置一個三維表型的虛擬生產標志性成果，使用學生有明確的可視化學習目標，即“成果導向”。

虛擬仿真操作形成虛擬生產不可逆結果，并可視化表達，學生在仿真訓練過程獲得的關鍵知識和技能，或技術技能存的不足，可設計虛擬場景的三維可視化呈現，形成“成就驅動”。

大數據存儲虛擬作業評價，形成學生技術技能成長的縱橫向分析曲線，也就是成長“可視”。

2 結語

長期以來，在農林類人才培養過程中，深受季節、氣候、地理等時空條件的制約，以及動植物生產過程的不可逆、周期長、成本高，加之伴隨的生物危險、化學危險，傳統農林類實訓教學必然存在周期長、成效慢等育訓困局，“三教改革”落地難。

運用虛擬仿真技術教學，具有不受季節、自然環境限制，且低代價、零風險和易重復等優勢，必將成為破解農林人才實訓教學難題的有效手段，實現現代信息技術背景下的農林專業內涵式發展，進而在實踐教學中培養面向未來的創新人才。