新基建背景下軌道交通智慧建造工程實訓中心建設

羅立娜

（廣州鐵路職業技術學院鐵道工程學院，廣東廣州 510430）

一、引言

2018 年12 月，中央經濟工作會議指出“加快5G 商用步伐，加強人工智能、工業互聯網、物聯網等新型基礎設施建設”[1]。此后，圍繞新基建的政策和規劃陸續出臺，其中，作為新基建7 大重點建設領域之一的城際高速鐵路和城際軌道交通引起了社會各界的廣泛關注。新基建背景下，軌道交通朝高質量可持續方向發展，企業對崗位人員的素質要求明顯提高，亟須補充更多創新復合型技術技能人才。與此同時，“互聯網+”、大數據、云計算、智能化、虛擬現實技術等產業的興起為軌道交通工程技術人才培養開辟了新途徑，也為軌道交通工程實訓中心建設提供了新視角。通過深度融合新一代信息技術，軌道交通智慧建造工程實訓中心（以下簡稱“實訓中心”）能有效解決工程實訓教學綜合性強、設備龐大、建造周期長、現場實訓不易開展等難題，滿足對復合型技術技能人才工程實踐能力培養的需求。

廣州鐵路職業技術學院是廣東省唯一一所以培養軌道交通特有專業人才為主的全日制高職院校，是華南地區軌道交通行業企業員工培訓的重要基地。目前，廣州鐵路職業技術學院的鐵道工程學院鐵道工程專業群由鐵道工程技術、高鐵綜合維修技術、道路與橋梁工程技術和工程檢測4 個專業組成。為滿足大灣區建設對軌道交通工程技術人員的需要，以及更好地發揮學院工程專業集群效益，學院擬與軌道交通設計、施工、檢測、運營企業深度合作，共同構建實訓中心。

二、建設思路

在新基建背景下，實訓中心堅持“虛實結合、共建共享、技術引領、循序漸進”原則，發揮各協同單位在學科建設、人才培養、工程技術和應用創新等方面的特色，強強聯合、優勢互補、共同建設，以期對接產業需求，深化產教融合、專創融合、工學結合，推動傳統行業改造升級[2]。

實訓中心建設思路如圖1 所示，具體內容如下。

圖1 實訓中心建設思路

1.虛實結合，搭建平臺，開辟“學習—訓練—實踐—創新”一體化漸進式人才培養路徑。實訓中心借助虛擬仿真技術，以軌道交通建設全壽命周期為主線，構建“多層次、系統化、模塊化”教學體系，通過營造真實的工作情境，讓學生在特定環境下完成個性化學習和訓練，并依托鐵道工程專業群縱、橫向項目和大學生創新創業項目，開展工程實踐和技術創新。

2.統籌資源，共建共享，開拓培訓、考證、科教、技術服務等多方面社會功能。實訓中心由廣州鐵路職業技術學院主導，在整合學院實訓資源的基礎上，通過政府投入、社會參與等方式完成建設。為實現區域資源共享，實訓中心建成后面向社會和其他職業院校開放，提供企業員工培訓、1+X 證書考證、工程技術支持等服務，亦可作為區域內的青少年活動基地，發揮科普教育的功能。

3.技術引領，協同創新，開展以軌道交通智慧建造為主要方向的工程技術創新性研究。實訓中心充分發揮高職院校學科建設、基礎研究和科研人才的優勢，為工程技術研究領域提供儀器設備和人員支撐；利用合作研究院在重大工程項目技術攻關方面的科研優勢，突破工程技術應用創新瓶頸，加快技術集成與示范應用。通過逐步優化工程技術協同創新資源配置方式，推動產、學、研深度融合。

4.循序漸進，逐步推進，與學院新校區同步規劃，同步設計，同步建設。目前，已建設完成虛擬仿真實訓平臺，制定實訓中心的崗位職責、管理制度和操作規程，建設融合機械、信息、管理等多個學科具有軌道交通智能建造特色的實訓教學體系，啟動實訓、培訓的基本功能。通過打造公共服務平臺，逐步實現實訓中心使用與管理的信息化。未來1～2 年左右，建設智慧建造應用平臺，在進一步滿足考證、競賽需求的基礎上，對外開展安全風險評估、遠程智能監測等技術服務，通過應用創新，解決企業在實際生產中遇到的工藝性、技術性難題。

三、實訓中心功能及構架

根據高職教育的特點，學生在校期間需完成就業崗位所需的崗位能力訓練。實訓中心對接專業群13 門課程，提供與實際職業崗位貼近的技能訓練平臺，讓學生根據工作任務進行模擬訓練，培養學生運用理論知識解決實際問題的能力。除了面向高職學生開展實訓教學外，實訓中心還兼具培訓、考證、競賽、科教、技術服務、協同創新等功能，是一個具有系統系、開放性、擴展性和兼容性的平臺（圖2）。

實訓中心在多年實訓教學積累和產、學、研結合的基礎上，將虛擬現實、人工智能等新一代信息技術和實訓設施深度融合，充分考慮實訓教學、社會服務和技術創新的不同特點，搭建虛擬仿真實訓平臺和智慧建造應用平臺。其中，虛擬仿真實訓平臺以軌道交通建設全壽命周期為主線，按勘測、設計、施工、養護4 個階段，設置11 個實訓教學系統；智慧建造應用平臺圍繞工程應用和協同創新，設置3 個工程實踐系統[3-4]。

四、平臺建設方案

（一）虛擬仿真實訓平臺

虛擬仿真實訓平臺運用虛擬現實技術創建逼真的三維情境，用直觀、立體的方式呈現工作場景，讓學生根據實訓要求，綜合分析各種復雜因素，在可交互界面上完成各種操作或給出實施方案，掌握崗位技能和操作標準[5]。為了滿足視、聽、觸等多感知應用的需求，平臺擬配備BIMVR裝備、智慧桌面臺、虛實聯調硬件控制工作臺和多維感知性交互系統，集沉浸式、交互式、分布式于一體，可有效滿足學生專業核心技能訓練的要求，避免軌道交通建設高風險作業環境對學生造成的意外傷害。

實訓平臺以軌道交通建設全壽命周期為主線設置實訓系統，并根據各工作崗位的典型工作任務對每個系統進行模塊化設計。以養護階段的工務虛擬仿真實訓系統為例，系統根據線路工、橋隧工崗位典型任務，涵蓋工務主要檢修作業內容，包括道岔檢修、鋼軌打磨、橋面檢修、隧道堵漏等18 個模塊，通過“學習、訓練、考核”的教學模式，培養學生標準化作業意識，提高學生技能水平。

實訓中心采取整合、購置和個性化開發的方式配置實訓系統，其中，整合已有的工程測量虛擬仿真系統、路基工程虛擬仿真實訓系統、橋梁工程虛擬仿真實訓系統，直接采購工程識圖繪圖實訓系統、線路設計實訓系統和工務虛擬仿真實訓系統，個性化開發其他虛擬仿真實訓系統。實訓中心應積極向合作企業了解最新的崗位技能需求，搜集相關工程案例，選擇合適的項目，利用可視化設計軟件開發實訓系統，豐富教學內容。以隧道與地下工程在虛擬仿真實訓系統中淺埋暗挖法施工模塊的開發為例，利用虛擬現實技術構建某一項目的施工場景（含周邊建筑、地面交通、地下管線、地層等），借助“地層巡視”和“施工工況監視”，將學生帶入虛擬工作環境（圖3），使其身臨其境地開展施工和現場監測工作；針對塌方、涌水、冒頂等施工生產事故，設計救援場景，開展突發事件應急演練；嵌入考核功能，對每個操作步驟進行測評，及時了解學生的實訓情況。為避免重復開發，應在同一技術層上，集成環境、場景，構建結構、儀器、機具等仿真模型，使平臺具有良好的自主性、交互性、擴展性和兼容性。

實訓中心依托互聯網，結合平臺開放共享機制，構建高度信息化的實訓管理體系，讓學生和企業員工能夠隨時隨地利用虛擬仿真實訓平臺提升專業技能，實現“人人皆學、處處能訓、時時可訓”，達到資源最優配置。

（二）智慧建造應用平臺

智慧建造應用平臺配有專業看板大屏顯示系統、監控、電腦等設備，下設大學生創新+技能競賽訓練系統、軌道交通工程項目投資控制系統和BIM+智慧工地數據決策系統，除滿足實訓、培訓、考證、競賽等的需求外，更著眼于工程應用和協同創新。

1.大學生創新+技能競賽訓練系統。以“互聯網+”“挑戰杯”等大學生創新項目和技能競賽項目為導向，該平臺設計了BIM 建造和仿真實驗模塊。學生依托工程項目開展數字化應用和虛擬仿真實驗，有助于激發創新意識，提高解決工程技術難題的能力。

2.軌道交通工程項目投資控制系統。基于BIM 技術，圍繞路基、橋梁、隧道、軌道、工務等專業方向，完成軌道交通建設全壽命周期各階段的計量、檢查和審核工作。學生借助該平臺完成概預算編制、工程投資管理等項目的實訓和工程應用。

3.BIM+智慧工地數據決策系統。該平臺將采集到的地形、建筑、道路、施工場地、地質構造、管線等軌道交通工程項目現場基礎數據集成到BIM+智慧工地數據決策系統，形成統一呈現、相互關聯的數據中心，通過安全風險識別和分級預警機制，幫助企業實現項目精細化管理，推動軌道交通建設高效、智能發展。

此外，智慧建造應用平臺通過對接南方高鐵產業學院，與軌道交通與土木工程安全監測監控應用技術協同創新中心和軌道交通安全建造與智慧運維工程技術研究中心兼容，搭建優勢互補、開放共享的育人平臺，形成“教學+科研+生產+培訓”一體化體系，促進教學資源、培訓設備、生產服務與科研成果間的互通和滲透，滿足軌道交通產業鏈對人才鏈綜合技術技能的需求。

五、實訓中心內涵建設

（一）以學生為中心的實訓教學體系

實訓中心充分考慮跨專業交叉實訓的特點，堅持以學生為中心，注重對學生實踐能力和創新意識的綜合培養，從教學方案、實訓項目和評價體系3 個維度構建實訓教學體系[6-7]。

1.按照一體化漸進式人才培養路徑設計教學方案

新基建背景下，軌道交通建設要求從業人員具備較強的操作能力、實踐能力和創新能力。廣州鐵路職業技術學院鐵道工程專業群畢業生面向軌道交通工程建設相關的企事業單位，主要從事工程勘測、施工管理、維修養護、工程檢測等專業技術工作，主要崗位有：繪圖員、施工員、測量員、橋隧工、檢測員、造價員等。實訓中心從崗位要求出發，結合企業對復合型技術技能人才的需求，在分析教學目標、教學內容、教學對象、教學策略和教學條件的基礎上，利用平臺技術，整合校內資源，按照“學習—訓練—實踐—創新”一體化的人才培養路徑設計教學方案。學生完成理論知識學習后，在虛擬仿真實訓平臺上進行項目訓練，并依托工程項目，在智慧建造應用平臺上參加工程實踐，開展技術創新活動，最終實現軌道交通工程技術創新復合型技術技能人才一體化漸進式培養。

2.根據典型工作任務設置實訓項目

實訓中心緊密結合軌道交通建設的新技術、新工藝、新設備，根據崗位典型工作任務，設置與生產相匹配的實訓項目，采用“實訓即工作”的教學模式，讓實訓與職業崗位無縫對接，實現學生“零距離”上崗。以施工員為例，其典型工作任務有：會審圖紙、施工調查、制定施工方案和施工質量檢查等。根據施工員崗位技能要求，實訓中心在虛擬仿真實訓平臺和智慧建造應用平臺上開設工程識圖繪圖、路基施工、橋梁施工、隧道施工、軌道施工、BIM 技術應用等實訓項目。

3.基于工作過程建立評價體系

結合崗位職業能力要求，按照“職業能力為主、知識為輔，過程為主、結果為輔”的原則，通過建立基于工作過程的多層次考核評價體系，對學生的素養、知識、能力進行全方位考核[8]。實訓中心按工作流程設置考核，在準備階段，通過課前測試、問卷調查等方式了解學生對相關知識的掌握情況；在工作過程中，通過為關鍵操作步驟和知識點賦分，評估學生的操作技能；工作完成后，通過討論、頭腦風暴等方式，激發學生創新思維，解決工程難題。在對反饋的數據進行量化分析后，教師根據考核結果和學生表現，針對主要問題進行講解和指導；學生及時歸納總結，通過在平臺上反復訓練，熟練操作，提高技術技能水平。

（二）校企合作協同運行機制

實訓中心以共同參與、共享成果、共擔風險為準則，建立“工學結合、產學合作、校企一體”的管理體制與運行模式，其中，高職院校作為實施主體，行業企業、科研院所作為合作主體，協同參與實訓中心管理、資源共享、人才培養和社會服務。具體舉措如下。

1.明確參建各方在實訓中心建設和運行中的職責，強化學院在實訓中心建設中的統籌功能。同時，政府發揮監督、協調作用，促使各方形成建設合力。采取獎勵、貼補、減免等優惠政策，積極吸引企業、社會力量投入資金、技術、設備等，參與實訓中心建設與運行。

2.注重規范性和開放性，為教學實訓、教學評價、學分互認等工作奠定基礎[9]。實訓中心應建立管理體系，實施全方位標準化管理，保證實訓、培訓、競賽、科教、技術服務、應用創新等業務的順利開展，促進規范化運行。

3.校企發揮各自優勢，共同制定教學計劃、教學內容和考核標準，進行職業技能等級認證，將實訓教學與職業技能等級培訓結合，對接專業崗位需求，不斷提升實訓中心教學資源的數量與質量。

4.完善開放共享環境，建立高校間成績互認、學分轉換的新機制，探索校企間共享資源、共擔風險的新模式，打通“產、學、研、用、培”融通渠道，形成相互促進、協同發展的成長趨勢，滿足跨學科、跨學校、跨地區對實訓資源和先進技術的需求[10]。

校企合作協同運行機制有利于實訓內容與崗位需求融合、教學體系與人才培養融合、社會服務與行業需求融合，以及功能建設與管理機制融合，促進多方共同發展。

六、結束語

實訓中心將學院鐵道工程專業群的實踐教學和虛擬現實技術有機結合，推動傳統工科教育深度改革，為同類實訓中心的建設提供了一套創新性的建設思路和建設方案。實訓中心建成后，將在產、學、研深度融合下進一步拓展教學資源，豐富平臺內容，繼續探索人才培養新模式，充分發揮示范和引領作用，推動軌道交通行業產業升級改造，助力區域經濟發展。