智能化時代課程資源共建探析

楊建民 鄭仕杰

摘要：本文聚焦學校水務特色辦學優勢，以智慧水務數字孿生模型課程資源共建為抓手，促進產教融合，通過“行校企、專業、教科研”三個維度交叉融合，共建資源、共享成果，通過“機制、技術、模式”三個維度協同創新，探究智慧水務數字孿生模型開發技術路徑，解決教學難題，通過“共建、共享、共用”，為教師專業能力提升賦能，為數字化背景下的水務人才培養賦能，為水務行業數字化轉型賦能。

關鍵詞：智慧水務；數字孿生模型；課程資源;共建

中圖分類號：G434 ?文獻標識碼：A ?論文編號：1674-2117（2024）12-0110-03

《數字中國建設整體布局規劃》指出，要“構建以數字孿生流域為核心的智慧水利體系”。[1]數字孿生與水的融合是新一代信息技術在水利領域的綜合集成應用，是實現水利治理體系、治理能力現代化的重要載體。《關于推動現代職業教育高質量發展的實施意見》提出，要“堅持產教融合、校企合作，推動形成產教良性互動、校企優勢互補的發展格局”。[2]所以，在產業智能化升級迭代的背景下，職業院校應結合產業布局和行業發展需要，找準自身定位，發揮行校企合作優勢，以課程資源共建為抓手，逐步構建縱向貫通、橫向融通的人才培養體系，為智能化時代跨越式發展提供重要支撐。

研究背景

筆者所在學校是一所水務類中等職業學校，學校水務特色鮮明，辦學優勢突出。但在數字化背景下，水務行業面臨數字化轉型，因此，如何聚焦水務特色，通過構建“融合、創新、發展”課程資源共建機制，推進“三教”改革，培養適應數字化轉型發展的高素質技術技能型人才成為亟待解決的問題。

研究目標

以“動漫游戲制作——虛擬現實技術應用”中的高職銜接項目為載體，逐步構建智能時代課程資源共建體系。充分發揮行校企協同育人優勢，通過優化專業結構服務產業轉型升級，通過資源共建共享強化內涵建設提升核心競爭力，通過整合教育教學資源彰顯辦學特色服務學生發展，通過產教融合有效提升智慧水務人才培養質量。

研究內容

聚焦數字化背景下水務人才培養，打破學科壁壘，跨越專業體系，行校企聯合共建共享智慧水務數字孿生模型課程資源，逐步探究和構建信息技術專業行業化辦學、水工專業智能化升級的目標。

研究過程

1.緊跟行業發展新趨勢，明確研究方向

《北京市智慧水務1.0總體設計方案（2021—2023年）》提出要“推動信息技術和業務深度融合”，要“充分利用新一代信息技術推動水利場景數字化、模擬精準化和決策智慧化，構建智慧水利體系”。

由此可見，智慧水務聚焦數字孿生這項關鍵技術，對推動水利高質量發展、解決水與社會經濟的協調和綠色發展有重要的現實意義和應用價值。當前，智慧水務數字孿生模型建設主流方向是融合各種模型、矢量、地形等多源數據，為水利工程進行數字化3D建模，通過直觀展示工程全景及重要區域建筑物信息，實現水利業務數字化轉型和智能化升級。

2.聚焦數字孿生新技術，校準技術路徑

數字孿生技術簡而言之就是構建數字版動態“克隆體”，模型是數字孿生系統的重要組成部分。作為交叉學科，智慧水務數字孿生模型開發崗位涉及3D建模師、接口工程師、實施工程師等，其中3D建模是關鍵技能。

3.聚焦聚力挖掘痛點，多措并舉謀發展

筆者所在學校的“動漫與游戲制作——虛擬現實技術應用”專業于2021年開始招生，當前面臨課程資源不足、數字孿生模型新技術引進困難等實際問題。結合產業升級轉型需要，對照學校辦學實際及專業建設現狀，學校以“動漫與游戲制作——虛擬現實技術應用”3+2中高職銜接專業升級改造為依托，開發智慧水務數字孿生模型課程資源，一方面引進課程資源，另一方面開發典型智慧水務數字孿生模型，為學校高質量發展提供智力支持，為產業智能化轉型下的人才培養提供支撐。

4.調研課程資源現狀，明確建設目標

國外：Coursera、edX提供了“數字孿生建模與仿真”“數字孿生：原理與應用”等課程，涵蓋理論、方法、實踐應用等，促進學習者對數字孿生模型的理解，提升建模技能。國內：MOOC中國、中國大學MOOC陸續推出了“數字孿生技術及應用”“智能制造數字孿生”等課程，主要涵蓋基本原理、建模方法、應用案例等。在職業院校領域，當前課程多以3DsMAX、Maya等軟件為載體，以實現建模、貼圖、材質等為主，缺乏綜合訓練及新技術引進，幾乎找不到智慧水務數字孿生模型相關的教學資源。

因此，針對數字孿生模型開發的課程資源還處于起步階段，圍繞職業教育層次課程及教學資源亟缺，目前還沒有成體系的智慧水務數字孿生模型開發的課程資源，智慧水務數字孿生模型課程開發及模型建設有研究的意義和價值。

5.多點發力層層推進，產教融合助力人才培養

①數字孿生模型開發：探究行校企協作共建模式，基于實際水務系統數據和場景，構建閘壩等構件級數字孿生模型以及小流域等智慧水務數字孿生場景，探究綜合性水利工程的數字化復制和可視化呈現技術。

②課程資源建設和實訓項目開發：針對數字孿生模型開發存在的問題，以典型水工建筑物模型構建課程資源模塊，拆解技術要點，規范工作流程，引進新技術手段，逐步形成數字孿生模型開發的技術路徑。

③資源推廣應用：面向全校各專業學生開展智慧水務培訓，通過專題講座和智慧水務數字孿生模型體驗，提升學生水務素養。向中高職同類院校共享教學資源包，提升數字孿生模型開發人才培養質量。將智慧水務數字孿生成果及經驗在水務培訓及工程實踐中應用，實現教育反哺行業。

④優化迭代課程資源：建立學生成長檔案，深入開展教學實踐和學習追蹤，為課程資源迭代和機制完善提供依據。同時，結合研究實踐，從課程資源建設、教學教法、實訓任務開發等方面多角度、全方位地進行總結，形成理論性成果，為同類院校提供參考和借鑒。

形成研究框架

結合智慧水務人才培養要求及數字孿生技術發展現狀，在前期調研分析基礎上，課程資源共建緊貼水務一線工作需求，選擇水閘、溢洪道、涵洞等構件級水工建筑物作為模型開發載體，成立由行業專家、院校教師及企業工程師共同組建的研發團隊，對模型分階段進行指導和優化，開發后的水閘模型兼具教學和展示雙重功能，能夠較好地滿足企業及院校人才培養需求。在此基礎上，由中高職院校信息技術專業相關教師聯合進一步對接企業工程師，從技術實現維度拆解課程技能點，轉化實訓案例，并在教學實踐與優化基礎上，完成課程資源迭代，逐步形成可供推廣和借鑒的研究成果。

首先，以智慧水務數字孿生模型課程資源共建為載體，通過“行校企、專業、教科研”三個維度交叉，行校企協同聯動，共建資源、共享成果，逐步實現信息技術相關專業行業化辦學、水工專業智能化升級的發展目標。其次，課程資源共建過程是“機制、技術、模式”三個維度的協同創新，通過探究智慧水務數字孿生模型開發技術路徑，開發并制作緊貼產業需求、新技術優勢突出的課程資源，解決了當前建模新技術引進不足、與業務場景脫節等現實問題。再次，通過課程資源“共建、共享、共用”，為教師專業能力提升賦能，為數字化背景下的水務人才培養賦能，為水務行業數字化轉型提供智力支持。

筆者結合研究過程，總結了數字孿生模型課程資源建設研究基本框架，如上圖所示。

研究結論

1.數字孿生模型課程資源共建對專業升級發展有重要意義

通過行校企匯聚多方資源，共建數字孿生模型課程資源，既解決了當前數字孿生模型開發課程資源匱乏、崗位與實踐脫節等教學難題，為信息技術相關專業行業化、特色化辦學提供了廣闊的發展空間，也為水利類相關專業提供了大量的可視化場景，為水利工程施工、水工建筑物等課程智能化升級提供了資源支撐。

2.數字孿生模型課程資源共建對智慧水務發展有參考價值

以數字孿生技術為核心，結合水務領域的實際問題，深入探索水務數字化發展的路徑和方法，具有較強的前瞻性。在模型制作過程中，通過多源數據融合，建立更準確的水務數字孿生模型，實現對閘壩等構件級水工建筑物及小流域等場景模擬，對水務系統的智能化管理實踐探索有參考價值。

3.數字孿生模型課程資源共建是產教融合走深走實的重要嘗試

在智能化背景下，發揮行業特色辦學優勢，將教科研一體化設計，既培養和提高了師生的實踐能力和創新能力，又為研究成果的轉化和應用提供了沃土。

參考文獻：

[1]中華人民共和國中央人民政府.中共中央 國務院印發《數字中國建設整體布局規劃》[EB/OL].https：//www.gov.cn/zhengce/2023-02/27/content_5743484.htm？eqid=9b5c072700014660000000066460825d.

[2]中華人民共和國中央人民政府.中共中央辦公廳、國務院辦公廳印發《關于推動現代職業教育高質量發展的意見》[EB/OL].https：//www.gov.cn/zhengce/2021-10/12/content_5642120.htm.

本文系2022年北京市職業教育教學改革項目“‘融合·創新·賦能智慧水務數字孿生模型開發課程資源建設與應用”課題（項目編號：CZ2022004）階段性成果。