基于职业能力培养的虚拟仿真实训基地建设研究

谢清玉，胡家瑛

（山东电力高等专科学校，山东 济南 250002）

0 引言

信息系统软、硬件种类繁多，不同厂家的设备和操作流程不同，且设备更新换代迅速，在信息技术专业职业教育中，职业院校很难提供各类离线设备让学生进行实操训练。建设实物实训室需要购置典型设备并占用场地，人力、物力、财力耗费大，且因设备数量有限达不到应有的实训效果[1]。

随着信息化、数字化技术的快速发展，虚拟仿真技术的应用越来越广泛。各职业院校积极建设信息技术专业虚拟仿真实训基地，解决该专业职业教育中实训设备不足、有效实训时间过短等问题，提高实训教学水平和质量。本文介绍信息技术专业虚拟仿真实训基地建设的必要性，分析其设计思路，设计虚拟仿真实训基地的建设架构，建设集教学、培训、科研、竞赛、技术服务、技能等级评价等于一体的虚拟仿真实训基地。

1 信息专业虚拟仿真实训基地建设必要性

1.1 适应国家战略和区域产业发展的需求

为落实国家发展战略，职业院校肩负着培养高素质高技能人才、提供社会服务的重任，提高办学水平、提升服务能力，将虚拟仿真技术的优势融入学校“双高”专业群建设和高素质技术技能人才培养的全过程，是国家战略要求和区域产业发展的需求。

1.2 建设高水平高职院校的重要依托

职业院校主动适应科技革命和产业革命要求，满足学生的多样化学习需求，利用高科技手段，先进的教学理念，在已有成果基础上，继续整合、建设集“教训创研产用”六位一体的虚拟仿真实训基地，是建成中国特色、世界一流水平高职学校的必要途径和重要依托[2]。

2 信息技术专业虚拟仿真实训基地的建设思路

2.1 虚实结合打造安全高效教育环境

聚焦信息行业产业链，以支撑国家信息化、数字化快速发展，推动经济社会发展转型为核心，将虚拟仿真技术的优势融入学校“双高”专业群建设和高素质技术技能人才培养的全过程。同时推进企业参与人才培养，以虚拟现实和人工智能等新一代信息技术赋能实习实训，通过理论学习+虚拟仿真+校内实训的“虚实结合”模式来开展教学，激发学生的学习兴趣和主动探索精神。

2.2 育训结合打造信息技术专业实训体系

坚持育训结合理念，应用信息技术专业虚拟仿真实训基地，分析专业实训和社会培训的不同特点，建设与信息技术专业虚拟仿真基地相适应的实训教学课程体系，促使基地在教育教学、服务培训中充分发挥作用，为信息技术相关行业产业提供智力支持和人才保障。

2.3 产教融合形成校企共建共享生态

虚拟仿真实训基地建设坚持共建共享，加强学校和行业优质资源整合，精准对接人才培养的实际需求与地区行业企业发展需要，积极开展校企联合创新创业教育，形成“校企命运共同体”，提升产教融合效果，促进教育的跨越式发展。

2.4 科学管理构建基地建设长效机制

根据虚拟仿真实训基地需要，突出“高起点规划、高平台建设、高效益运行”，系统构建相关的保障机制；利用大数据技术，建立有利于激励学生学习和提高学生创新能力的智能教学效果考核、评价和反馈机制，形成“基地共建、资源共享”实训基地建设长效机制。

2.5 德技并修弘扬社会主义核心价值观

坚持工学结合、知行合一、德技并修，在虚拟仿真实训基地建设中，将思政教育融入教学与实训中。开发融入思政教育内容的课程情境，将社会主义核心价值观教育融入虚拟仿真实训中，培育更多的能工巧匠[3]。

3 信息技术专业虚拟仿真实训基地的建设内容

以某专科学校信息技术专业为例，设计虚拟仿真实训基地的建设架构，建设“一平台、三中心、七区域、多功能”的虚拟仿真实训基地。该实训基地建有虚拟场景教学中心、虚拟仿真教学实训中心和开发服务中心，充分融合虚拟现实技术、增强现实技术、人机交互技术、动态环境建模技术、实时三维图形生成技术、立体显示和传感器技术，构建“教−学−做−创−用”闭环、集“展示、体验、教学、实训、研发、共享”于一体的虚拟仿真实训基地。其整体架构如图1所示。

图1 信息技术专业虚拟仿真实训基地整体架构

3.1 设计一体化云服务虚拟仿真实训平台

针对职业院校信息技术专业人才培养的需求，建设一体化云服务虚拟仿真实训平台。该平台是面向高职院校信息技术专业教学、科研、竞赛场景的综合性实验平台[4]。在平台建设中，依据“多层次、立体化、开放式、虚实结合的实践教学体系”的理念，设计一体化云服务虚拟仿真实训平台总体构架，如图2所示。

图2 一体化云服务虚拟仿真实训平台架构

3.1.1 底层基础设施

底层基础设施包括物理设备和虚拟资源池。物理设备主要有服务器集群、存储设备和网络设备等。虚拟资源池主要包括计算资源、网络资源和存储资源。底层基础设施以虚拟化技术为核心，利用计算服务器虚拟化、存储虚拟化、网络虚拟化、安全虚拟化等组件，将计算、存储、网络等虚拟资源融合到服务器中，形成基准架构单元。多套单元设备可通过网络聚合，实现模块化的无缝横向扩展，形成统一的资源池。

3.1.2 实验教学综合管理平台

实验教学综合管理平台包括云资源基础服务管理和业务应用。云资源基础服务管理对底层物理资源进行统一池化管理与调度，为上层业务平台按需提供各种资源服务。业务应用包括教学云平台、科研云平台和竞赛云平台。

3.1.3 教学资源库

教学资源库主要提供信息技术专业计算机网络课程资源包、计算机应用技术课程资源包、信息安全课程资源包、大数据技术课程资源包及科研资源包等资源。

3.2 虚拟场景教学中心建设

应用虚拟现实技术可在职业院校进行职业启蒙、社会培训、体验展示、应用推广等，利用虚拟现实、人机交互、三维数字等多种技术实现用户沉浸式体验，以展览展示、安全教育、教学演练为核心，提供虚拟教学、仿真演练、信息机房体验等。

3.2.1 虚拟展示体验区

以科普信息化、电力行业知识为主线，由生动事例引入我国信息产业、电力行业的发展历程，让参观者充分认识信息产业突飞猛进的发展，激发参观者的民族自豪感。

3.2.2 信息机房安全教育

对信息技术专业学生开展各类安全教育，主要包括人身安全、机房设备安全、环境安全等。借助虚拟现实技术可以模拟机房场景，沉浸式的体验大幅提升安全教育的效率和效果。体验者戴上VR（Virtual Reality，简称VR）眼镜后，仿佛身临其境，相关信息机房全景及设备设施逼真地展示在眼前。

3.2.3 信息设备巡检实训

通过模拟现场的作业环境，建立机房虚拟现实场景，提供实战化、系统化、场景化的实训，使学生在学习过程中达到身临其境的效果。根据巡检内容和相关作业指导书的要求进行信息设备巡检实训功能设计。无人值守机房巡检内容包括机房环境巡检、通信设备巡检、信息设备巡检、通信电源巡检等，巡检点包括机房门禁、照明系统、机房环境、消防设施、空调设备、信息通信设备、UPS电源设备、线缆、工具柜等。

3.2.4 课程思政教育

以“课程思政教育”为主题，建设基于虚拟现实技术的课程思政教育中心和党建学习中心。利用虚拟仿真技术打破思政元素融入课程的局限，将专业课程与行业思政元素有机融为一体，创新实践教学模式。

3.3 开发服务中心建设

开发服务中心建设科技创新开发工坊和产教融合成果展厅两个区域，通过VR资源开发和VR教学应用进行推进，逐步提升虚拟现实技术在专业中的应用，具体包括教学资源开发、教学科研虚拟仿真、科研成果孵化、社会服务、师资能力提升、课堂模式改革、实验模式改革、基于虚拟现实的“双创”活动等。

3.4 构建信息技术专业虚拟仿真教学管理体系

健全的管理体系是虚拟仿真教学实训中心运行的重要保证。虚拟仿真教学实训中心的建设应遵循“立足现实、着眼未来、分步实施”的原则，把握专业发展动向，根据主观和客观条件，制定近期、中期和远期的发展规划，不断完善管理体制。为充分发挥虚拟仿真教学实训中心的功能，制定教师工作绩效考核、经费使用管理、实训中心维护等措施；建立有利于激发学生学习兴趣和提高学生创新能力的考核、评价和反馈的管理体系[5]。

3.5 师资队伍建设

探讨与1+X证书制度要求相适应的师资队伍建设机制。利用校企双主体合作育人，组建高水平的专兼职师资队伍。加强名师的带头和引领作用，提升团队的教学水平和应用推广能力。构建教师个体发展培养体系，加大对教师信息技术应用能力的培养力度。

3.6 构建共建共享机制

针对信息行业对人才需求，积极构建校企共建实训基地联合体和共建共享机制，实现优质虚拟仿真实训资源的开放共享和持续应用，助力行业信息化的快速发展[6]。

4 结语

本文建设的信息技术专业虚拟仿真实训基地集教学、培训、科研、竞赛、技术服务、技能等级评价等于一体，统一标准、统一规划、统一管理，形成科学、规范的信息技术专业虚拟仿真实训与课程建设相关标准。通过在该实训基地开展相关课程的实验教学和项目实训，可丰富实践教学体系，提升专业教学水平，进一步提高学生的就业竞争力。