智能教育转型下的城轨车辆虚拟仿真实训室建设与实践研究

丁文君

（陕西交通职业技术学院，陕西 西安 710018）

0 引言

2019 年1 月24 日，国务院印发了《国家职业教育改革实施方案》（国发〔2019〕4 号）。 在实施方案中指出， 把职业教育摆在教育改革创新和经济社会发展中更加突出的位置。同时指出打造一批高水平实训基地。通过加大政策引导力度， 对深化职业教育改革创新各方面影响因素的积极性的调动，同时通过各级政、企、校去建设一批共享资源，能将教学、培训、企业生产和社会服务融于一体的高水平职业教育实训基地， 建设若干能产生辐射引领作用的高水平专业化产教融合实训基地，以此来推动开放共享，辐射区域内相关学校与企业； 鼓励职业院校建设或校企共建一批校内实训基地，提升重点专业建设和校企合作育人水平。

要破解职业教育发展的密码，科技赋能与技术融合是不可忽视的一条发展路径。 虚拟现实技术实训过程具有智能化、沉浸感、构想性和交互性的一些特征，对未来职业教育产生了深刻影响。 既符合真实职业岗位场景的需要，又符合教育规律的学习空间，有助于学习者形成直面未来发展需求的能力和素质。 但是虚拟现实只是教学辅助的技术手段，不能完全取代教师教学和现场实践。 但虚拟现实技术可直面职业教育实训中看不到、进不去、危险性大、成本高、不可逆、消耗大等问题，可将其作为改革传统教育教学的运营模式的一个重要手段。 利用虚拟仿真技术结合智慧教室开展理论与实践无缝对接相结合的教学实践手段，实现从课前备课、导学、讲学、协作实训、指导、评估等全流程智慧式产教融合的教学模式，全面提升职业人才的综合素质势在必行。 智能教育转型下的城轨车辆虚拟仿真实训室建设的主要目的在于促进职业院校建设或校企共建高水平职业教育实训基地，弥补城轨车辆应用技术专业实训大规模、大场景的职业环境无法复现的问题和轨道交通企业设备保密性问题，同时结合智慧教室挖掘课程教学模式，提升教学水平和教学质量，进一步提升学生的专业基本能力、专业核心能力和职业行为能力，便于学生在校实训与企业岗位实践能够顺利衔接。

1 智能教育转型下的城轨车辆虚拟仿真实训室建设拟解决的关键问题

1.1 城轨车辆虚拟仿真实训室建设将弥补城轨车辆无法复现的问题和轨道交通企业设备保密性问题

城市轨道交通车辆技术专业当前发展的突出特点是自动化技术水平及程度不断提高，同时由于设备更新速度快、实训设备价格贵等多方面的原因，导致各个职业院校在教学应用建设中困难重重。 在多方面因素限制下， 实践教学硬件设备无法满足教学要求。传统的专业实验实训设备和实训技术条件有限，集成度相对较低，目前条件只能完成单一功能。 同时，因为成本较高和实训设备台套数少的问题不能同时满足多人多任务实验和实训，从而不能更好地满足教学需要。 轨道交通相关企业设备存在一定的保密性，在教学过程中存在无法使用实景资源教学。 而虚拟仿真实验实训教学资源的建设能满足交通装备类专业的虚拟仿真实验实训教学需求， 解决上述难题的同时，还能避免某些危险的实践操作。

1.2 城轨车辆虚拟仿真实训室和智慧教室并用结合专业课程教学挖掘课程教学模式

城轨车辆虚拟仿真实训室适用于轨道交通车辆构造与检修、轨道交通车辆驾驶等课程，此类课程属于高等职业教育教学范畴类，应用于轨道交通类行业。

对应课程的教学目标、能力目标和素质目标建设城轨车辆虚拟仿真实训室，共同构建和优化以学生各能力提升为中心的“课证融通”教学体系，制定完全符合教育部有关职业教育的高等级专门技术人才培养的能力素质要求。 使学生在了解城轨整车结构认知功能的基础上，通过对此课程内容的学习，对于城轨整车结构的基础结构及各部分的功能、作用和检修过程进行深入了解。

1.3 城轨车辆虚拟仿真实训室和智慧教室并用结合专业课程落实教学过程

根据专业人才培养方案，完成教学设计，开发教学任务，编写与智慧教室结合下的城轨车辆虚拟仿真实训指导书，将产教融合、线上线下课程教学落实到每一节课，每一个工作任务中。

1.4 城轨车辆虚拟仿真实训室和智慧教室并用结合专业课程渗透教学评价，提升教学质量

从学生基础知识、实践能力和个人素养三个方面多元化考核，不断完善教学手段和教学理念，从而不断提升教学水平和教学质量。

2 智能教育转型下的城轨车辆虚拟仿真实训室建设思路

结合智慧教室新型教育形式，城轨车辆虚拟仿真实训室建设和实践的主要内容为组织构建城轨车辆虚拟仿真实训室，让课堂变得有用、有效、有趣、有料、激发学生独立思考、自主思考、自主学习等各方面能力，达到授人以鱼不如授人以渔的效果，通过产教融合、校企合作，实现高质量技能技术型人才的培养目标。 具体包括：厘清城轨车辆虚拟仿真实训室建设整体思路，模拟产教融合、校企合作真实场景制订教学方案，智能教学模式融入课程内容、理论与实践教学实现一站式无缝对接等四个方面。

2.1 厘清城轨车辆虚拟仿真实训室建设整体思路

建设基于3D 虚拟呈现和交互的桌面式系统，系统具备头部跟踪功能，同时能够显示左眼右眼立体图像的实训平台。 基于城轨交通行业发展，系统以城轨车辆为实例进行车辆相关实训。 VR 实训系统充分展示整车结构、功能以及检修流程，使学生在沉浸式环境中简单高效的学习相关知识，解决教学难点。

该实训系统所独有的沉浸感交互性能带来高效有趣的学习体验；新形态智能学习方式激发出学生自主学习、主动探究、积极讨论的动力；通过成像交互，深入理解抽象概念，加强学习成效。

2.2 模拟产教融合、校企合作真实场景制订教学方案

城轨车辆虚拟仿真实训室主要适用于城市轨道交通车辆构造与检修、城市轨道交通车辆驾驶等课程教学。 为本实训系统的所有内容制定课程的教学目标、能力目标和素质目标，培养符合教育部有关职业教育的高等级专业素质类技术人才，从而进一步建立健全对《“1+X”城市轨道交通车辆检修职业技能等级证书》试点要求。 使学生在了解城轨整车结构认知的功能的基础上，通过对此课程内容的学习，让学生对于城轨整车结构的基础结构、各部分的功能作用以及检修内容能够进行高效深刻的了解和学习。

2.3 智能教学模式融入课程内容

城轨车辆虚拟仿真实训室和智慧教室相结合后的新的教学方式是通过智慧教室的新形态教室，让学生可以做到课前自学与预习， 课中分组讨论学习，解决存疑，同时实现随时学及时测的功能，让授课教师能够快速掌握每位学生学习情况， 精确分析学情，并根据分析结果对于每位学生进行针对性重点指导。 让智慧教室运用现代化手段切入整个虚拟仿真实训教学过程中，从而实现简单、有趣、高效、智能，有利于开发学生自主思考能力与自主学习能力的现代化课堂，明确课程总体教学目标和各任务具体教学目标。

2.4 理论与实践教学实现一站式无缝对接

城轨车辆虚拟仿真实训室与智慧教室的合并建设，实现了理论与实践教学一站式无缝对接。 当前，培养以市场需求为导向的职业类创新型人才已经成为必然趋势。 如何来培养信息时代所需要的创新型复合人才，是高等职业教育亟待研究和解决的重大课题之一。 在课程建设创新、实践和特色专业建设等方面结合高校课程体系改革、专业特色人才培养模式指出了新的发展方向。 为现阶段高校职业教育体制改革，培养创新型人才提供了“理论”依据与“实践”方案。

2.5 评价多元化，创新城轨车辆虚拟实训平台科学评价体系

科学合理的评价体系，是保证虚拟实训平台能够顺利发展的基础。 在我国，成熟的城轨车辆虚拟实训平台评价体系尚未真正建立，评价体系的滞后在一定程度上也制约了虚拟实训平台的发展速度，同时造成了资金、人力等资源的浪费。 需要进一步建立健全科学的城轨车辆虚拟实训平台评价体系，利用科学的评价体系所具有的导向作用， 调控作用以及激励作用，对轨道交通学院城轨车辆技术专业实训室建设提供了重要的参考依据。

2.6 评价多元化，创新课堂教学质量考核评价办法

通过3 种类型的评价方式对课堂教学质量进行评价， 分别为以考试成绩为评判依据的结果性评价、以学生对教师的授课质量为依据的过程性评价和以督导及其他教师的本次课堂教学质量评价为依据的观察性评价。 在教学过程中，以教学督导、专家、专业教师等作为评价主体的观察性课堂教学质量评价，各个评价指标在整个指标体系中的权重由高到低依次为：师德师风=内容优化=教学方法=课堂氛围=学习收获=教学理念=教学准备=仪容教态=教学目标=教学设计=教学节奏=教学手段=教学风格。

基于以上思路，可以把智能教育转型下的城轨车辆虚拟仿真实训室建设与实践研究分为四个阶段，实训室建设阶段、实训室资源建设阶段、实践研究阶段、实训室建设和课程教学评价阶段。

3 智能教育转型下的城轨车辆虚拟仿真实训室优化路径

基于智能教育转型下的城轨车辆虚拟仿真实训室建设和实践理念，该实训室主要有以下优势：第一，将城轨车辆虚拟仿真实训室与智慧教室相结合开展教学活动，让学生做到课前自学与预习，带着问题进课堂，在课中分组讨论，解决自学与预习中所存在的问题，同时实现随时学及时测， 教师能快速精准掌握每位学生学情，通过精准的学情分析，进行针对性学习指导，让现代化信息化的教学手段， 通过智慧教室真正的应用在整个虚拟仿真实训教学过程中，让课堂变得有用、有效、有趣、有料；第二，对城轨车辆虚拟仿真实训室所承担的产教相融、理与实一体教学内容进行深度融合，从真正意义上探索校企融合的发展之路， 以企业人才需求为导向，以实践教学基地作为人才培养平台，以实践能力培养为重点探索校企协同机制， 共同实现校企双赢的育人局面；第三，城轨车辆虚拟仿真实训室和智慧教室结合下的教学过程标准化、制度化，根据专业人才培养方案， 明确课程总体教学目标和各任务具体教学目标，制定实验室实训制度和标准化教学过程，将职业教育所培养的人才与市场产业所需人才进行无缝衔接；第四，建立健全理实结合，产教融合育人考核评价办法，解决各个院校因传统实验实训设备数量少，功能少而导致无法有效考核教学质量的。 制定评价标准和评价流程，实现多元化评价；第五，产教融合育人模式在虚拟实践中验证并不断完善， 问题参考城轨车辆虚拟仿真实训平台建设评价和课堂教学质量考核评价，制订实践运行方案，并进行改革实践，在实践中验证并不断完善育人模式， 为城轨车辆技术专业的发展建设提供实践经验和改进依据。

4 结语

综上所述，以现代信息技术创新教学方法推动专业人才培养模式改革，使教师能够学会开展线上线下混合、线上虚拟仿真等教学方法，推进课堂革命。在《职业教育示范性虚拟仿真实训基地建设指南》的指引下，组织构建以城轨车辆虚拟仿真实训室与智慧教室相结合而产生的新型教育形式， 同时结合产教融合人才需求、学校定位和人才培养目标，在混合式教学模式下，将“知识、能力、素质”综合型人才培养模式进一步充实与完善，建立健全“产教融合”“课证融通”的育人模式，建设出真正能提高实训教学效果、便于教学环节的组织与实施、实现虚实相结合，校企合作共建与人才培养方案和企业职业岗位紧密对接的虚拟仿真实训室。