數(shù)字化賦能的職業(yè)院校智能制造公共實(shí)訓(xùn)基地建設(shè)研究

張玉香 孟凡文

■摘 要：為解決公共實(shí)訓(xùn)基地先進(jìn)技術(shù)匱乏、統(tǒng)籌規(guī)劃不足、共享程度不高、社會(huì)服務(wù)能力不強(qiáng)等問題，濟(jì)寧職業(yè)技術(shù)學(xué)院將工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、數(shù)字孿生、工業(yè)機(jī)器人、虛擬仿真、人工智能等融入公共實(shí)訓(xùn)基地建設(shè)，搭建智能制造領(lǐng)域?qū)I(yè)人才培養(yǎng)平臺(tái)，建設(shè)產(chǎn)教融合基地和技能培訓(xùn)基地，推進(jìn)新時(shí)代數(shù)字化公共實(shí)訓(xùn)基地建設(shè)，形成數(shù)字化賦能實(shí)訓(xùn)基地建設(shè)的實(shí)施路徑和典型做法，并在高職院校公共實(shí)訓(xùn)基地建設(shè)進(jìn)行宣傳推廣。

■關(guān)鍵詞：公共實(shí)訓(xùn)基地；智能制造；數(shù)字化賦能；職業(yè)院校

■課 題：本文系山東省高等學(xué)校青創(chuàng)人才引育計(jì)劃項(xiàng)目（項(xiàng)目編號(hào)：2019189） 、山東省職業(yè)教育工程機(jī)械智能控制技藝技能傳承創(chuàng)新平臺(tái)項(xiàng)目的研究成果。

公共實(shí)訓(xùn)基地作為設(shè)備與資源共享型實(shí)踐基地，能為職業(yè)院校、科研院所及培訓(xùn)機(jī)構(gòu)提供教學(xué)、培訓(xùn)、科研、職業(yè)技能鑒定、技能大賽和技術(shù)合作等服務(wù)，促進(jìn)產(chǎn)、學(xué)、研、用、創(chuàng)有機(jī)結(jié)合，作為高素質(zhì)技術(shù)技能型人才培訓(xùn)基地，為產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供強(qiáng)有力的技能人才支撐。數(shù)字化賦能主要指在公共實(shí)訓(xùn)基地建設(shè)中融入智能制造技術(shù)平臺(tái)、智能制造軟件系統(tǒng)、智能裝備及機(jī)器人集成、工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)云平臺(tái)、虛擬仿真系統(tǒng)、MES與數(shù)字孿生等先進(jìn)技術(shù)，開展面向智能制造領(lǐng)域的職業(yè)技術(shù)培訓(xùn)，為區(qū)域培養(yǎng)高素質(zhì)技術(shù)技能型人才，為傳統(tǒng)制造業(yè)的轉(zhuǎn)型升級(jí)提供支撐平臺(tái)，提高裝備制造生產(chǎn)力水平及技術(shù)技能創(chuàng)新競爭力。

利用數(shù)字技術(shù)賦能，將工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、數(shù)字孿生、人工智能等先進(jìn)技術(shù)等融入公共實(shí)訓(xùn)基地建設(shè)，搭建智能制造領(lǐng)域?qū)I(yè)人才培養(yǎng)平臺(tái)，對(duì)推動(dòng)先進(jìn)技術(shù)融入教育教學(xué)、虛擬仿真資源建設(shè)、師資團(tuán)隊(duì)技能提升、實(shí)訓(xùn)基地共建共享、校企雙元協(xié)同育人等都具有重要意義。

一、數(shù)字化實(shí)訓(xùn)基地建設(shè)存在的主要問題

（一）數(shù)字化建設(shè)與虛擬仿真技術(shù)融合不緊密

曾照香等認(rèn)為職業(yè)院校虛擬仿真實(shí)訓(xùn)基地建設(shè)存在數(shù)字技術(shù)與職業(yè)教育互融不夠、虛擬仿真技術(shù)在實(shí)踐教學(xué)中應(yīng)用較少、仿真基地建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)缺乏等問題，提出通過建設(shè)實(shí)訓(xùn)場景及共享平臺(tái)、數(shù)字仿真資源、打造師資隊(duì)伍以及創(chuàng)新運(yùn)行體制機(jī)制等，實(shí)現(xiàn)職業(yè)院校智能制造虛擬仿真基地建設(shè)的突破。張君霞等通過總結(jié)和分析當(dāng)前高職院校實(shí)訓(xùn)基地的現(xiàn)狀、問題及原因，提出構(gòu)建具備教學(xué)屬性、生產(chǎn)屬性和社會(huì)屬性的復(fù)合共享型實(shí)訓(xùn)基地，對(duì)促進(jìn)高職教育融入產(chǎn)業(yè)鏈、服務(wù)地方經(jīng)濟(jì)和戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)具有重要促進(jìn)作用。但如何通過管理平臺(tái)、學(xué)習(xí)資源庫、數(shù)字化技能教室和智慧實(shí)訓(xùn)中心等方面的建設(shè)，有效推動(dòng)公共實(shí)訓(xùn)基地的信息化和智能化建設(shè)缺乏統(tǒng)一規(guī)劃和標(biāo)準(zhǔn)參考。

（二）數(shù)字化技術(shù)融入信息平臺(tái)建設(shè)受阻

現(xiàn)有研究更多關(guān)注把數(shù)字化技術(shù)和信息技術(shù)作為一種教學(xué)手段如何應(yīng)用的問題，但如何將數(shù)字化技術(shù)融入實(shí)訓(xùn)基地建設(shè)，讓實(shí)訓(xùn)基地建設(shè)方案和設(shè)備配置具有代表性和示范性，企業(yè)參與實(shí)訓(xùn)基地和實(shí)訓(xùn)資源建設(shè)，在信息技術(shù)支持下搭建公共實(shí)訓(xùn)基地層面管理平臺(tái)，把數(shù)字信息平臺(tái)作為一個(gè)先進(jìn)技術(shù)載體對(duì)實(shí)訓(xùn)基地建設(shè)進(jìn)行規(guī)劃、對(duì)實(shí)訓(xùn)體系建設(shè)優(yōu)化等未有涉及。

（三）數(shù)字化賦能實(shí)訓(xùn)基地建設(shè)尚無成熟經(jīng)驗(yàn)做法

在智能制造快速發(fā)展的背景下，在產(chǎn)教融合、校企協(xié)同育人模式下，培養(yǎng)裝備制造類創(chuàng)新型技術(shù)技能人才成為新時(shí)代高職院校需要探索的重要課題，校企深度融合的數(shù)字化公共實(shí)訓(xùn)基地能為人才培養(yǎng)提供技能提升和技術(shù)創(chuàng)新場所，而如何探索產(chǎn)教融合基地規(guī)劃和實(shí)施辦法以及數(shù)字化賦能實(shí)訓(xùn)基地，尚沒有可借鑒的成熟經(jīng)驗(yàn)和實(shí)施方法。

二、數(shù)字化賦能實(shí)訓(xùn)基地建設(shè)方法

（一）校企共建產(chǎn)教融合實(shí)訓(xùn)基地

筆者所在學(xué)院依托全國職業(yè)院校數(shù)字校園和國家級(jí)教學(xué)資源庫，配置一批虛擬仿真實(shí)訓(xùn)教學(xué)系統(tǒng)及設(shè)備，校企協(xié)同搭建虛擬仿真智慧共享云平臺(tái)，建設(shè)展示體驗(yàn)區(qū)、實(shí)訓(xùn)教學(xué)區(qū)和新媒體創(chuàng)研區(qū)，建成“德能并重、訓(xùn)創(chuàng)并舉”國家示范性虛擬仿真實(shí)訓(xùn)基地，創(chuàng)新契合虛擬仿真教學(xué)、校企協(xié)同共建、資源調(diào)配共享模式。加強(qiáng)與公共實(shí)訓(xùn)基地建設(shè)相關(guān)的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、實(shí)訓(xùn)中心（室）建設(shè)和實(shí)訓(xùn)資源建設(shè)，配置與企業(yè)生產(chǎn)匹配的實(shí)訓(xùn)設(shè)備，形成基礎(chǔ)技能實(shí)訓(xùn)中心、專項(xiàng)技能實(shí)訓(xùn)室、生產(chǎn)性實(shí)訓(xùn)中心、“1+X”職業(yè)技能等級(jí)培訓(xùn)考核中心、校外實(shí)訓(xùn)基地相輔相成的產(chǎn)教融合實(shí)訓(xùn)基地，滿足校內(nèi)實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)、企業(yè)與社會(huì)技能培訓(xùn)、產(chǎn)品研發(fā)和社會(huì)服務(wù)等功能要求。

（二）搭建線上線下共享型仿真教學(xué)平臺(tái)

運(yùn)用智能裝備和高端工業(yè)軟件（ERP、SCM、MES、PLM）規(guī)劃、建設(shè)智能制造實(shí)訓(xùn)基地，搭建工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)云平臺(tái)，利用 AR、VR、MR 等新一代信息技術(shù)以及機(jī)器人技術(shù)、數(shù)字孿生技術(shù)、視覺與人工智能技術(shù)，將智能制造技術(shù)平臺(tái)、智能制造軟件系統(tǒng)、智能裝備及機(jī)器人集成、物聯(lián)網(wǎng)的開發(fā)與技術(shù)服務(wù)、智慧工廠規(guī)劃設(shè)計(jì)等融入公共實(shí)訓(xùn)基地建設(shè)，探索數(shù)字賦能公共實(shí)訓(xùn)基地建設(shè)的路徑和實(shí)施策略，為建設(shè)產(chǎn)教融合型數(shù)字化公共實(shí)訓(xùn)基地提供典型案例和成功經(jīng)驗(yàn)，起到示范引領(lǐng)和宣傳推廣作用。

以數(shù)字孿生與MES系統(tǒng)、工業(yè)機(jī)器人、高端數(shù)控加工、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)為主要技術(shù)賦能方向，與地方主導(dǎo)企業(yè)深入合作，構(gòu)建產(chǎn)教融合實(shí)訓(xùn)體系，圍繞智能制造主題，打造線上線下共享型仿真教學(xué)平臺(tái)。建立基于職業(yè)工作的混合式平臺(tái)，為學(xué)生提供多種交互學(xué)習(xí)支持工具。學(xué)生在接近企業(yè)真實(shí)的工作情境中，通過自我調(diào)節(jié)的行動(dòng)對(duì)技能知識(shí)進(jìn)行建構(gòu)，建立新的學(xué)習(xí)范式。建設(shè)一批 VR/AR 技術(shù)支撐型教學(xué)實(shí)訓(xùn)設(shè)施，開發(fā)一批具有虛擬仿真教學(xué)特色的課程和教學(xué)資源，打造一支VR/AR專業(yè)教師教學(xué)創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)，全面推進(jìn)信息技術(shù)與職業(yè)教育深度融合。

（三）構(gòu)建線上線下結(jié)合的智慧共享云平臺(tái)

基于新一代云計(jì)算技術(shù)和先進(jìn)的服務(wù)管理體系建設(shè)智慧云平臺(tái)，以提高實(shí)訓(xùn)基地的管理水平為宗旨，實(shí)現(xiàn)實(shí)訓(xùn)資源的共享和實(shí)訓(xùn)基地的科學(xué)管理。使用智慧教室、PC、手機(jī)、PAD、VR“黑板”、觸控顯示屏、PICO、HTC、大鵬等頭盔顯示器，登錄云平臺(tái)，鏈接VR 教學(xué)資源，即時(shí)使用，滿足單機(jī)的虛擬仿真軟件資源在互聯(lián)網(wǎng)上在線使用，支持普通單機(jī)版，使數(shù)字資源推送由原來的“被動(dòng)反饋”向“主動(dòng)預(yù)測”過渡，從而實(shí)現(xiàn)從“人找資源”到“資源找人”的轉(zhuǎn)換。

資源中心為實(shí)訓(xùn)用戶提供統(tǒng)一的教育資源管理、共享、使用、服務(wù)的平臺(tái)，通過安全、高效、便捷的教育資源維護(hù)，以及對(duì)自有資源的共享與自我管理，強(qiáng)調(diào)資源的共建和應(yīng)用，解決資源不能共享、數(shù)據(jù)不匹配、應(yīng)用系統(tǒng)之間數(shù)據(jù)不互通等資源孤島問題。統(tǒng)一文本、圖片、動(dòng)畫、視頻等各類素材的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，避免教學(xué)資源的低水平重復(fù)開發(fā)，形成良好的共建共享機(jī)制。創(chuàng)建資源庫平臺(tái)運(yùn)行管理和更新維護(hù)機(jī)制，促進(jìn)數(shù)字教學(xué)資源持續(xù)更新，以滿足教學(xué)和技術(shù)發(fā)展的需要。實(shí)現(xiàn)資源使用的智能化，通過統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行資源聚合，形成結(jié)構(gòu)化大資源池，結(jié)合人工智能和大數(shù)據(jù)，構(gòu)建用戶特征與資源推送精準(zhǔn)匹配的智能體系，提升資源推送的效率和準(zhǔn)確率。

（四）建立基于數(shù)字化實(shí)訓(xùn)基地建設(shè)的混合式學(xué)習(xí)系統(tǒng)

通過大數(shù)據(jù)、互聯(lián)網(wǎng)和人工智能，實(shí)現(xiàn)數(shù)字化教學(xué)的可跟蹤，對(duì)自主學(xué)習(xí)過程進(jìn)行再利用，重構(gòu)公共實(shí)訓(xùn)基地、職業(yè)院校和培訓(xùn)機(jī)構(gòu)提供教育服務(wù)的形態(tài)，促進(jìn)職業(yè)院校和企業(yè)采用更高層次的學(xué)習(xí)與組織方法。利用現(xiàn)代數(shù)字化技術(shù)、虛擬仿真技術(shù)、人工智能技術(shù)把工作過程以相對(duì)真實(shí)、多方面、復(fù)雜和整體的方式展示出來，為學(xué)生學(xué)習(xí)和參加培訓(xùn)提供高效、有趣、全新的選擇。

基于生產(chǎn)實(shí)際及學(xué)生將來工作崗位的需要，運(yùn)用“AR/VR”等前端虛擬仿真技術(shù)進(jìn)行職業(yè)教育虛擬仿真實(shí)訓(xùn)基地建設(shè)，構(gòu)造出適合教學(xué)任務(wù)的多種三維教學(xué)環(huán)境，真實(shí)地再現(xiàn)和模擬職場情境，將任務(wù)的學(xué)習(xí)置于特定的工作情境之中，融“教、學(xué)、做、育人”為一體。

（五）打造工程機(jī)械智能制造高端實(shí)訓(xùn)基地

結(jié)合筆者所在學(xué)院當(dāng)?shù)毓こ虣C(jī)械產(chǎn)業(yè)背景，校企雙方投入專項(xiàng)資金建設(shè)示范性虛擬仿真實(shí)訓(xùn)基地，主要建設(shè)工程機(jī)械電控系統(tǒng)、工程機(jī)械液壓系統(tǒng)、工程機(jī)械傳動(dòng)、工程機(jī)械發(fā)動(dòng)機(jī)、智能化產(chǎn)線、數(shù)控多軸、工業(yè)機(jī)器人編程與安裝調(diào)試等新仿真資源，建設(shè)工程機(jī)械數(shù)字文化館、工程機(jī)械數(shù)字孿生實(shí)訓(xùn)室、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)實(shí)訓(xùn)室、工業(yè)視覺實(shí)訓(xùn)室等具有數(shù)字化背景的專業(yè)實(shí)訓(xùn)室，打造數(shù)字化引領(lǐng)、虛實(shí)結(jié)合的工程機(jī)械智能制造高端實(shí)訓(xùn)基地，該基地既可服務(wù)于學(xué)生實(shí)訓(xùn)、技能鑒定，也可用于區(qū)域主流企業(yè)的職工培訓(xùn)、技術(shù)服務(wù)和科研開發(fā)，實(shí)現(xiàn)校企共建共享。

三、結(jié)束語

通過具有可操作性、可移植性的公共實(shí)訓(xùn)基地建設(shè)、數(shù)字化賦能實(shí)訓(xùn)基地建設(shè)、虛擬仿真平臺(tái)建設(shè)、混合式學(xué)習(xí)系統(tǒng)構(gòu)建，形成數(shù)字化賦能實(shí)訓(xùn)基地的典型做法，打造數(shù)字引領(lǐng)、培訓(xùn)與技術(shù)服務(wù)一體、科研與創(chuàng)新并舉的高端智能制造實(shí)訓(xùn)基地，真正實(shí)現(xiàn)校企共建共享、融合雙贏。

參考文獻(xiàn)

[1] 曾照香，劉哲，李金亮.新時(shí)代職業(yè)院校智能制造虛擬仿真實(shí)訓(xùn)基地建設(shè)研究[J].教育與職業(yè)，2022（9）.

[2]張君霞，杜崗，吳峰，等.職業(yè)教育新占位視域下校內(nèi)實(shí)訓(xùn)基地建設(shè)多屬性機(jī)制研究[J].科教文匯，2022（3）.

（作者：張玉香，濟(jì)寧職業(yè)技術(shù)學(xué)院專職教師；孟凡文，濟(jì)寧職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電教研室主任）