智能教育轉型下的城軌車輛虛擬仿真實訓室建設與實踐研究

丁文君

（陜西交通職業技術學院，陜西 西安 710018）

0 引言

2019 年1 月24 日，國務院印發了《國家職業教育改革實施方案》（國發〔2019〕4 號）。 在實施方案中指出， 把職業教育擺在教育改革創新和經濟社會發展中更加突出的位置。同時指出打造一批高水平實訓基地。通過加大政策引導力度， 對深化職業教育改革創新各方面影響因素的積極性的調動，同時通過各級政、企、校去建設一批共享資源，能將教學、培訓、企業生產和社會服務融于一體的高水平職業教育實訓基地， 建設若干能產生輻射引領作用的高水平專業化產教融合實訓基地，以此來推動開放共享，輻射區域內相關學校與企業； 鼓勵職業院校建設或校企共建一批校內實訓基地，提升重點專業建設和校企合作育人水平。

要破解職業教育發展的密碼，科技賦能與技術融合是不可忽視的一條發展路徑。 虛擬現實技術實訓過程具有智能化、沉浸感、構想性和交互性的一些特征，對未來職業教育產生了深刻影響。 既符合真實職業崗位場景的需要，又符合教育規律的學習空間，有助于學習者形成直面未來發展需求的能力和素質。 但是虛擬現實只是教學輔助的技術手段，不能完全取代教師教學和現場實踐。 但虛擬現實技術可直面職業教育實訓中看不到、進不去、危險性大、成本高、不可逆、消耗大等問題，可將其作為改革傳統教育教學的運營模式的一個重要手段。 利用虛擬仿真技術結合智慧教室開展理論與實踐無縫對接相結合的教學實踐手段，實現從課前備課、導學、講學、協作實訓、指導、評估等全流程智慧式產教融合的教學模式，全面提升職業人才的綜合素質勢在必行。 智能教育轉型下的城軌車輛虛擬仿真實訓室建設的主要目的在于促進職業院校建設或校企共建高水平職業教育實訓基地，彌補城軌車輛應用技術專業實訓大規模、大場景的職業環境無法復現的問題和軌道交通企業設備保密性問題，同時結合智慧教室挖掘課程教學模式，提升教學水平和教學質量，進一步提升學生的專業基本能力、專業核心能力和職業行為能力，便于學生在校實訓與企業崗位實踐能夠順利銜接。

1 智能教育轉型下的城軌車輛虛擬仿真實訓室建設擬解決的關鍵問題

1.1 城軌車輛虛擬仿真實訓室建設將彌補城軌車輛無法復現的問題和軌道交通企業設備保密性問題

城市軌道交通車輛技術專業當前發展的突出特點是自動化技術水平及程度不斷提高，同時由于設備更新速度快、實訓設備價格貴等多方面的原因，導致各個職業院校在教學應用建設中困難重重。 在多方面因素限制下， 實踐教學硬件設備無法滿足教學要求。傳統的專業實驗實訓設備和實訓技術條件有限，集成度相對較低，目前條件只能完成單一功能。 同時，因為成本較高和實訓設備臺套數少的問題不能同時滿足多人多任務實驗和實訓，從而不能更好地滿足教學需要。 軌道交通相關企業設備存在一定的保密性，在教學過程中存在無法使用實景資源教學。 而虛擬仿真實驗實訓教學資源的建設能滿足交通裝備類專業的虛擬仿真實驗實訓教學需求， 解決上述難題的同時，還能避免某些危險的實踐操作。

1.2 城軌車輛虛擬仿真實訓室和智慧教室并用結合專業課程教學挖掘課程教學模式

城軌車輛虛擬仿真實訓室適用于軌道交通車輛構造與檢修、軌道交通車輛駕駛等課程，此類課程屬于高等職業教育教學范疇類，應用于軌道交通類行業。

對應課程的教學目標、能力目標和素質目標建設城軌車輛虛擬仿真實訓室，共同構建和優化以學生各能力提升為中心的“課證融通”教學體系，制定完全符合教育部有關職業教育的高等級專門技術人才培養的能力素質要求。 使學生在了解城軌整車結構認知功能的基礎上，通過對此課程內容的學習，對于城軌整車結構的基礎結構及各部分的功能、作用和檢修過程進行深入了解。

1.3 城軌車輛虛擬仿真實訓室和智慧教室并用結合專業課程落實教學過程

根據專業人才培養方案，完成教學設計，開發教學任務，編寫與智慧教室結合下的城軌車輛虛擬仿真實訓指導書，將產教融合、線上線下課程教學落實到每一節課，每一個工作任務中。

1.4 城軌車輛虛擬仿真實訓室和智慧教室并用結合專業課程滲透教學評價，提升教學質量

從學生基礎知識、實踐能力和個人素養三個方面多元化考核，不斷完善教學手段和教學理念，從而不斷提升教學水平和教學質量。

2 智能教育轉型下的城軌車輛虛擬仿真實訓室建設思路

結合智慧教室新型教育形式，城軌車輛虛擬仿真實訓室建設和實踐的主要內容為組織構建城軌車輛虛擬仿真實訓室，讓課堂變得有用、有效、有趣、有料、激發學生獨立思考、自主思考、自主學習等各方面能力，達到授人以魚不如授人以漁的效果，通過產教融合、校企合作，實現高質量技能技術型人才的培養目標。 具體包括：厘清城軌車輛虛擬仿真實訓室建設整體思路，模擬產教融合、校企合作真實場景制訂教學方案，智能教學模式融入課程內容、理論與實踐教學實現一站式無縫對接等四個方面。

2.1 厘清城軌車輛虛擬仿真實訓室建設整體思路

建設基于3D 虛擬呈現和交互的桌面式系統，系統具備頭部跟蹤功能，同時能夠顯示左眼右眼立體圖像的實訓平臺。 基于城軌交通行業發展，系統以城軌車輛為實例進行車輛相關實訓。 VR 實訓系統充分展示整車結構、功能以及檢修流程，使學生在沉浸式環境中簡單高效的學習相關知識，解決教學難點。

該實訓系統所獨有的沉浸感交互性能帶來高效有趣的學習體驗；新形態智能學習方式激發出學生自主學習、主動探究、積極討論的動力；通過成像交互，深入理解抽象概念，加強學習成效。

2.2 模擬產教融合、校企合作真實場景制訂教學方案

城軌車輛虛擬仿真實訓室主要適用于城市軌道交通車輛構造與檢修、城市軌道交通車輛駕駛等課程教學。 為本實訓系統的所有內容制定課程的教學目標、能力目標和素質目標，培養符合教育部有關職業教育的高等級專業素質類技術人才，從而進一步建立健全對《“1+X”城市軌道交通車輛檢修職業技能等級證書》試點要求。 使學生在了解城軌整車結構認知的功能的基礎上，通過對此課程內容的學習，讓學生對于城軌整車結構的基礎結構、各部分的功能作用以及檢修內容能夠進行高效深刻的了解和學習。

2.3 智能教學模式融入課程內容

城軌車輛虛擬仿真實訓室和智慧教室相結合后的新的教學方式是通過智慧教室的新形態教室，讓學生可以做到課前自學與預習， 課中分組討論學習，解決存疑，同時實現隨時學及時測的功能，讓授課教師能夠快速掌握每位學生學習情況， 精確分析學情，并根據分析結果對于每位學生進行針對性重點指導。 讓智慧教室運用現代化手段切入整個虛擬仿真實訓教學過程中，從而實現簡單、有趣、高效、智能，有利于開發學生自主思考能力與自主學習能力的現代化課堂，明確課程總體教學目標和各任務具體教學目標。

2.4 理論與實踐教學實現一站式無縫對接

城軌車輛虛擬仿真實訓室與智慧教室的合并建設，實現了理論與實踐教學一站式無縫對接。 當前，培養以市場需求為導向的職業類創新型人才已經成為必然趨勢。 如何來培養信息時代所需要的創新型復合人才，是高等職業教育亟待研究和解決的重大課題之一。 在課程建設創新、實踐和特色專業建設等方面結合高校課程體系改革、專業特色人才培養模式指出了新的發展方向。 為現階段高校職業教育體制改革，培養創新型人才提供了“理論”依據與“實踐”方案。

2.5 評價多元化，創新城軌車輛虛擬實訓平臺科學評價體系

科學合理的評價體系，是保證虛擬實訓平臺能夠順利發展的基礎。 在我國，成熟的城軌車輛虛擬實訓平臺評價體系尚未真正建立，評價體系的滯后在一定程度上也制約了虛擬實訓平臺的發展速度，同時造成了資金、人力等資源的浪費。 需要進一步建立健全科學的城軌車輛虛擬實訓平臺評價體系，利用科學的評價體系所具有的導向作用， 調控作用以及激勵作用，對軌道交通學院城軌車輛技術專業實訓室建設提供了重要的參考依據。

2.6 評價多元化，創新課堂教學質量考核評價辦法

通過3 種類型的評價方式對課堂教學質量進行評價， 分別為以考試成績為評判依據的結果性評價、以學生對教師的授課質量為依據的過程性評價和以督導及其他教師的本次課堂教學質量評價為依據的觀察性評價。 在教學過程中，以教學督導、專家、專業教師等作為評價主體的觀察性課堂教學質量評價，各個評價指標在整個指標體系中的權重由高到低依次為：師德師風=內容優化=教學方法=課堂氛圍=學習收獲=教學理念=教學準備=儀容教態=教學目標=教學設計=教學節奏=教學手段=教學風格。

基于以上思路，可以把智能教育轉型下的城軌車輛虛擬仿真實訓室建設與實踐研究分為四個階段，實訓室建設階段、實訓室資源建設階段、實踐研究階段、實訓室建設和課程教學評價階段。

3 智能教育轉型下的城軌車輛虛擬仿真實訓室優化路徑

基于智能教育轉型下的城軌車輛虛擬仿真實訓室建設和實踐理念，該實訓室主要有以下優勢：第一，將城軌車輛虛擬仿真實訓室與智慧教室相結合開展教學活動，讓學生做到課前自學與預習，帶著問題進課堂，在課中分組討論，解決自學與預習中所存在的問題，同時實現隨時學及時測， 教師能快速精準掌握每位學生學情，通過精準的學情分析，進行針對性學習指導，讓現代化信息化的教學手段， 通過智慧教室真正的應用在整個虛擬仿真實訓教學過程中，讓課堂變得有用、有效、有趣、有料；第二，對城軌車輛虛擬仿真實訓室所承擔的產教相融、理與實一體教學內容進行深度融合，從真正意義上探索校企融合的發展之路， 以企業人才需求為導向，以實踐教學基地作為人才培養平臺，以實踐能力培養為重點探索校企協同機制， 共同實現校企雙贏的育人局面；第三，城軌車輛虛擬仿真實訓室和智慧教室結合下的教學過程標準化、制度化，根據專業人才培養方案， 明確課程總體教學目標和各任務具體教學目標，制定實驗室實訓制度和標準化教學過程，將職業教育所培養的人才與市場產業所需人才進行無縫銜接；第四，建立健全理實結合，產教融合育人考核評價辦法，解決各個院校因傳統實驗實訓設備數量少，功能少而導致無法有效考核教學質量的。 制定評價標準和評價流程，實現多元化評價；第五，產教融合育人模式在虛擬實踐中驗證并不斷完善， 問題參考城軌車輛虛擬仿真實訓平臺建設評價和課堂教學質量考核評價，制訂實踐運行方案，并進行改革實踐，在實踐中驗證并不斷完善育人模式， 為城軌車輛技術專業的發展建設提供實踐經驗和改進依據。

4 結語

綜上所述，以現代信息技術創新教學方法推動專業人才培養模式改革，使教師能夠學會開展線上線下混合、線上虛擬仿真等教學方法，推進課堂革命。在《職業教育示范性虛擬仿真實訓基地建設指南》的指引下，組織構建以城軌車輛虛擬仿真實訓室與智慧教室相結合而產生的新型教育形式， 同時結合產教融合人才需求、學校定位和人才培養目標，在混合式教學模式下，將“知識、能力、素質”綜合型人才培養模式進一步充實與完善，建立健全“產教融合”“課證融通”的育人模式，建設出真正能提高實訓教學效果、便于教學環節的組織與實施、實現虛實相結合，校企合作共建與人才培養方案和企業職業崗位緊密對接的虛擬仿真實訓室。