高職院校制造類專業虛擬仿真實訓基地建設研究

摘要：建設虛擬仿真實訓基地是促進高等職業教育教學改革，拓寬人才培養渠道的一項重要舉措。本文以制造類專業為例，首先指出了基地建設的必要性，然后分析了實訓基地建設的現狀，總結了建設應遵循的總體原則。提出了共建共享、虛實結合、科學管理三個方面的建設思路，為其他職業院校的建設思路提供參考和借鑒。

關鍵詞：虛擬仿真；教學改革；實訓基地

中圖分類號：F24文獻標識碼：Adoi：10.19311/j.cnki.1672-3198.2025.10.045

0引言

新一代信息技術的發展，尤其是人工智能、虛擬現實、大數據等技術的突飛猛進，給職業教育帶來了全新的發展機遇。國家層面一直在出臺相關政策，鼓勵支持各地結合實際建設高水平的虛擬仿真實訓基地。早在2006年，教育部就頒布了《關于全面提高高等職業教育教學質量的若干意見》，文件提到要充分利用現代信息技術，開發虛擬工廠、虛擬車間、虛擬工藝、虛擬實驗。2021 年，教育部發布了《職業教育示范性虛擬仿真實訓基地建設指南》，文中明確指出要“不斷提升虛擬現實和人工智能等新一代信息技術在實訓教學中的應用水平，將信息技術和實訓設施深度融合，構建具有感知性、沉浸性、交互性、構想性、智能性的虛擬仿真實訓教學場所，搭建以實帶虛、以虛助實、虛實結合的虛擬仿真實訓系統”。2023年，教育部出臺了《關于加快推進現代職業教育體系建設改革重點任務的通知》，通知明確指出“各校要瞄準專業實訓中“高投入高難度高風險、難實施難觀摩難再現”等現實問題，結合自身實際，建設職業教育虛擬仿真實訓基地”。隨著國家層面各種政策的出臺，各職業院校都在積極推動虛擬仿真實訓基地的建設，探索如何進一步優化實訓條件，提高人才培養質量。

1制造類專業虛擬仿真實訓基地建設的必要性

虛擬仿真技術，是一種高度集成化的信息技術，它通過計算機硬件、軟件以及各種傳感器構建一個三維信息的人工虛擬環境，形象地模擬真實世界的事物和環境，使用戶能夠身臨其境地感受和操作[1]。這種高度數字化的應用場景也給生產制造類專業虛擬仿真實訓帶來了新的發展方向，彌補了原有實訓項目不足的突出問題。虛擬仿真實訓基地的建設必要性主要從安全性、便利性及學習體驗3個方面來談。

1.1安全性探究

高職院校制造類專業實踐性較強，需要綜合開展PLC控制技術、視覺傳感器、工業機器人及數控加工等方向的實操。實操中的電機控制項目、工業機器人、機床加工比較常見，是生產制造過程中重要的工藝，而恰恰又是實際中安全事故多發的項目。由于操作不熟練，實訓設備老化，安全措施不到位等原因，學生很容易在實訓中出安全事故。而引入虛擬仿真技術后，可以直接通過數字驅動各種形象的三維模型，按照預先制定的規則進行生產制造。這樣大大提升了學生學習興趣，同時消除了實訓過程中的安全風險。

1.2便利性

傳統的高職制造類專業實訓室能開展的實訓項目較為單一，且受限于場地、資金及師資能力等原因，實訓質量往往會達不到預期。采用虛擬仿真技術后，實訓項目就可以大量地重組與拓展，甚至不再受限于空間限制，學生隨時隨地都可以登錄終端進行學習，提高了學習的便利性及靈活性。結合虛擬仿真技術，選取企業一線真實生產案例進行實訓，這樣既可以節省成本，又極大地提高了學生學習效率。

1.3學習體驗分析

高職學生普遍學習自制力較弱，尤其對于技術性較強的內容，學生學習興趣不高的話，遇到問題后很容易產生畏難情緒。而隨著虛擬仿真技術的引入，學生在操作之前就可以細致全面地理解學習目的，更加直觀地觀察到完整的自動化生產過程，學習起來更有針對性，理解起來更加全面。還可以在原有實訓過程中引入虛擬仿真技術，將傳統的生產制造技術與數字孿生相結合，學生可以接觸最前沿的知識，開闊了視野，還增強了學習的體驗感。

2制造類專業虛擬仿真實訓基地現狀

在國家及各省市政策的推動及教育數字化背景下，各地職業院校都在積極推動虛擬仿真實訓基地的建設，尤其是智能制造類專業。在開發虛擬仿真實訓項目的同時，各地也在積極探索開發與之配套的實訓管理平臺，形成可監管、有記錄、互動性強的管理機制，實現實訓環節的閉環反饋。事實上，虛擬仿真實訓基地在頂層設計、互用共享及優質資源上還存在諸多問題，很大程度上影響了實訓效果。

2.1缺乏自上而下的頂層設計

近年來各地職業院校都在投入大量資金，建設虛擬仿真實訓基地。校企雙方在確定實訓項目，制定管理規范時往往因為建設周期短，參與教學的人員少而沒有形成系統而全面的設計規劃。這種缺乏頂層設計的情況導致實訓基地的建設和管理往往處于零散和自發的狀態，難以形成統一的標準和體系[2]。而且，虛擬仿真環境下，各類數據的接口及與硬件之間的聯動方式還未統一，這樣也會導致跨專業之間的虛擬仿真數據兼容性差。因此，制造類專業虛擬仿真實訓基地的發展受到了制約，無法充分發揮其在提升學生實踐能力和創新精神方面的潛力。為了改變這一現狀，必須從頂層設計的角度，對實訓項目及數據接口進行整體規劃和統籌，促進其持續、健康地發展。

2.2資源共享機制有待完善

高職院校虛擬仿真實訓基地結合了大數據、虛擬現實、數字孿生等眾多前沿技術為一體，是新時代職業教育發展創新的一大創新性成果。對比傳統的制造類專業實訓場所，虛擬仿真實訓基地集合了教育教學、技能培訓、創新科研、教學監督與評價等多種功能，擺脫了真實實訓場地的限制，且具備共享開放的特性[3]。在服務器允許的情況下，可以同時容納近千人在線學習，大大提高了資源的利用效率，而且安全性高。但是這種開放共享式的管理模式需要智能型接口，必須搭建智慧管理平臺來實施智能化管理。如果學校缺乏頂層設計，虛擬實訓共享的激勵機制不健全，各院校、各專業只能獨自為戰，智能化管理往往很難高質量地落地；另一方面，具有相似專業的高校及相關優質企業之間難以建立長效的溝通機制，這也導致了需求方難以形成一個共同的采購體，容易形成資金分散，最終基地的利用率也不高。此外，還存在部分職業院校的虛擬仿真實訓基地網絡化和智能化不足，各高校建設虛擬仿真實訓基地時，預留共享接口考慮不周全，建設標準不統一，不能有效地開放共享，更不能做到優勢互補[4]。因此達到完善運行機制與共享機制相結合的方式實施智能化管理，這也是虛擬仿真實訓基地建設的新挑戰。

2.3優質的虛擬仿真實訓基地缺乏

雖然現在有很多的職業院校制造類專業已經建設了虛擬仿真實訓基地并投入使用，但是在實訓項目的選取上還存在諸多問題。一方面，有些實訓項目選取的過于基礎，交互方式單一，甚至還出現與實際生產過程相脫節的情況；另一方面，有些職業院校在建設實訓基地時，將實訓基地建設得太過龐大，過于注重宣傳、參觀等目的。這種實訓項目外觀看起來雖然比較壯觀，但是給老師實施教學時帶來了很大的困惑，甚至無法選取適合的教學項目，這也為學生樹立了不好的形象。

優質的虛擬仿真實訓基地不僅需要先進的虛擬仿真平臺，而且還要結合優質的教學資源，這就要求教師具備豐富的教學經驗，并且具有開闊的專業視角。顯然這與傳統的實訓教學存在較大的差異，很多職業院校教師習慣于之前的認知，不能適應新的變化。且部分教師開發新教學資源的動力不足，這就導致了優質虛擬仿真實訓基地的缺乏，達不到理想的實訓效果。

3制造類專業虛擬仿真實訓基地建設總體原則

3.1融入“校企生”三方元素，滿足綜合性實踐項目的要求

職業教育需緊密對接產業需求及企業一線崗位，虛擬仿真實訓必須模擬真實工作場景與生產流程，并綜合考慮“校企生”三方需求，以服務于高質量人才培養。首先，需要從制造行業中遴選出優質的仿真虛擬企業，且該企業還愿意投入時間精力到人才培養中。其次，責任教師需要具備豐富的專業知識，愿意打破傳統的實訓思維并接受新的知識。教師還需熱愛教書育人工作，愿意嘗試多樣化的教學方法。最后，虛擬仿真實訓基地的建設必須全面滿足學生多樣化的學習需求，確保每位學生都能獲得量身定制般的學習體驗，而且還要通過高度模擬真實場景與互動機制，有效激發學生的主動思考能力和問題解決能力，從而促進知識向技能的深度轉化，為學生未來的實踐應用奠定堅實基礎。

3.2以學生技能成才為中心，打造優質的虛擬仿真實訓基地

為了促進學生技能成才，需將傳統實訓室從單一技術應用向多種技術綜合運用的虛擬仿真訓練平臺轉型升級。這一轉型應緊緊圍繞學生技能發展，提升其問題分析與動手操作能力。通過視覺、聽覺、觸覺等多感官全方位模擬，營造沉浸式學習環境，讓學生高效掌握專業技術，為高素質人才的培養奠定堅實基礎。

滿足學生多方面綜合技能培養的需求，提升實訓效果，使虛擬仿真實訓更貼近實際現場，已成為高校師生的迫切愿望。實踐證明，產教融合是高質量建設虛擬仿真實訓基地的有效途徑，也是推動職業教育高質量發展的關鍵。因此，打造優質的虛擬仿真實訓基地，需要緊密對接產業崗位群，深入分析典型崗位的工作任務，提煉其中關鍵技術，并將企業一線的新技術、新工藝、新方法及時有效地融入專業實踐教學中，實現理論與實踐、知識與技能的高度統一[5]。

3.3優化師資隊伍建設，提升教師數字化專業素養

在“三教改革”與“崗課賽證”的大背景下，制造類專業的教師不僅需要具備PLC控制技術、工業機器人技術及智能制造技術等核心專業能力，還需緊跟時代步伐，了解人工智能、大數據及數字孿生等新興技術。同時，他們應善于洞察職業教育的發展規律，靈活運用多種教學方法，以實現因材施教的目標。為此，我們應著重培養“雙師型”教師隊伍，即打造一支不僅專業技能精湛、教學經驗豐富，而且職業責任感強烈、信息化素養高的教育團隊。

教師高質量、高水平的教學理念和教學能力能夠促進虛擬仿真實訓教學系統向更具合理性、科學性轉變。借助虛擬仿真基地的建設，我們應鼓勵專業教師與業界技術精英緊密合作，通過深入企業實踐、橫向課題等方式，不斷提升教師的專業技能水平。此外，還需完善教師隊伍的考核、獎勵機制，出臺政策激勵教師積極參與虛擬仿真實訓基地的建設，以持續增強他們的信息化應用能力與水平。

4制造類專業虛擬仿真實訓基地建設思路

4.1完善頂層設計，突出共建共享

建設虛擬仿真實訓基地，開發虛擬仿真教學資源，最終目的是培養更多有素養、高技能的應用型人才。如何最大限度地做到資源共享，提高資金利用效率，成為各職業院校必須要解決的問題。對此，國家層面提供了強有力的支持。2018年教育部上線了“實驗空間”，即國家虛擬仿真實驗教學平臺，面向全國高校提供了虛擬仿真課程開放共享服務，這個平臺上線的虛擬仿真實驗課程已經達到3250多門，涵蓋了61個專業類。對于學校層面，必須扎實推進產教融合，充分發揮好產教聯合體與行業產教融合共同體的作用，做好基地共建共享。在項目建設前，必須完善好頂層設計，統籌考慮跨學院、跨學校及相近專業，類似課程的重復利用問題。項目負責人首先需要充分地調研，學習兄弟院校虛擬仿真教學案例，還需要走訪行業龍頭企業，了解企業一線真實案例，然后經過充分的論證，聽取各方專家的意見。在跨院校間進行共建共享時，還需要明晰實訓基地的版權問題。明確校企各方的利益訴求，完善版權保護機制，保護資源建設者的利益[6]。

4.2堅持能實不虛，體現虛實結合

建設虛擬仿真實訓基地，要瞄準專業需求和教學實際，本質上要以解決“高成本、高危險、難復現”的實訓任務為主。因此，制造類專業實訓任務必須堅持以實際實訓項目為主，讓學生深層次地體驗真實產業一線的項目任務，而不能僅僅依靠虛擬仿真環境完成。在滿足場地需求、資金允許的前提下，要堅持能實不虛，虛擴充實，虛來完善實。虛實結合，也就是說虛擬要作為實際的補充，在存在場地限制、安全隱患較大的實訓任務，可以在虛擬仿真空間完成。虛實結合，還需要在實訓任務中體現制造領域的新技術，數字孿生。給學生灌輸一種數字化的工程思維，不僅能夠提升他們解決復雜問題的能力，還能夠培養他們在未來科技領域中持續創新與適應變化的能力。能實不虛，虛實結合，總的來說就是要建設夠用、好用的虛擬仿真教學場所，以補充常規實訓任務的不足，但是也要避免貪大求新，建而不用。

4.3科學管理，實現全過程教學評估

科學管理虛擬仿真實訓平臺，通過集成先進的信息技術和教學方法，能夠全面監控和記錄學生在實訓過程中的表現與進展。這一平臺不僅提供了高度模擬真實環境的學習場景，還實現了對實訓全過程的精細化管理和即時反饋，從而有效提升了教學評估的準確性和時效性。借助該平臺，教師可以對學生的學習行為和學習數據進行全過程、全場景的追蹤與采集，并進行挖掘、分析與整理，實現教學實施可視化、精準化、實效化，最終可以更準確地掌握學生的學習狀態。在教學過程中，還可以及時調整教學策略，確保每位學生都能在虛擬實訓中獲得最佳的學習體驗和成長。

5結語

在構建虛擬仿真實訓基地時，必須強化整體設計思路，著重展現各專業的獨特之處，并聚焦于實際問題的解決。基地應緊密圍繞學生這一中心，以教學內容為骨干，利用案例作為教學工具，以教師團隊為關鍵，以評價標準為依據，盡力遵循3個總體原則進行建設。然而，作為職業教育信息化的一環，虛擬仿真實訓基地的建設還可以考慮融入智慧校園的整體布局之中，需確保它能與其他業務系統相互連通，從而實現學校內部各專業、學校與其合作伙伴之間的數據和資源共享，徹底消除數據孤島現象。這樣做的目的是滿足新時代對于認證統一、數據集中、管理和決策一體化的需求，這也是未來基地建設過程中必須深入探討的問題。

參考文獻

［1］莊成波，趙建峰，王曉燕，等.產教融合下高職院校虛擬仿真實訓基地建設研究[J].電子元器件與信息技術，2022，（9）：248-256.

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[5]朱金偉，張賽，夏德印，等.基于“項目引領+任務驅動”的虛擬仿真課程的建設與研究[J].自動化應用，2023，（4）：245-248.

[6]張竹青，倪德磊.基于虛擬仿真技術的高職實踐教學體系研究[J].電大理工，2022，（9）：51-55.