“智能检测技术”的虚拟仿真教学实训中心建设策略研究

党威武

(陕西国防工业职业技术学院，智能制造学院， 陕西，西安 710300)

0 引言

2019年1月，国务院印发《国家职业教育改革实施方案》，提出中国特色高水平高职学校和专业建设计划，简称“双高计划”[1]。2019年12月，教育部、财政部公布《中国特色高水平高职学校和专业建设计划建设单位名单》[2]，“双高计划”正式拉开建设序幕。2020年，《职业教育提质培优行动计划(2020—2023年)》再次强调扎实推进中国特色高水平高职学校和专业建设，再次明确高职“双高计划”建设的核心要义[3-4]。我校是机电一体化技术高水平专业群B档立项建设单位[2]，机电一体化技术专业群涵盖机电一体化技术、机械制造与自动化、数控技术、工业产品质量检测技术、工业机器人等5个专业。专业群建设与发展过程中，主动对接智能制造产业“智能工厂、智能装备、智能控制、智能检测、智能物流”等关键技术链，探索并形成“基础共享、核心分立、拓展互选”的模块化课程体系。

“智能检测技术”作为对接高端装备制造业智能检测岗位的核心技术技能课程，主要涵盖坐标测量、扫描检测、蓝光拍照、机器视觉等先进检测技术，涉及三坐标测量机、光学影像仪、蓝光扫描仪等先进的智能化、数字式检测设备，主要培养专业群学生了解智能检测设备的操作原理，熟练其操作方法、维护保养规范及制定零件检测方案等方面知识与技能，服务智能制造产业高端技术技能人才培养。

随着“双高计划”建设的不断推进，我校智能化检测实训中心已经初具规模，建有一批先进、智能检测设备。然而，在专业群学生数量剧增、生源结构变化等大背景下，智能化检测实训中心难以满足学生的日常理实一体化教学需求，如设备损坏严重、维修成本高、工位有限等，难以保证每个学生的有效训练时间和空间。此外，在百万扩招、疫情防控等形势影响下，在线教学已经成为新常态，信息化教学模式改革已经成为大趋势。2020年9月，教育部正式发布《关于开展职业教育示范性虚拟仿真实训基地建设工作的通知》文件，明确提出建设职业教育虚拟仿真实训基地是改革教学手段、创新人才培养模式的迫切需要，也是弥补职业教育实训中看不到、进不去、成本高、危险性大等的重要措施[5]。近些年，虚拟仿真技术在高校实践教学中得到充分应用[6-7]，极大的服务于各类专业建设及课程教育教学改革[8-11]，涌现出一批创新型虚拟仿真教学实训项目，切实解除教学过程中实训场地、实验环境等限制因素，有效创新人才培养方式，提升人才培养质量。因此，为更好地服务于专业群学生在线学习和技能训练，我校启动建设“智能检测技术”虚拟仿真教学实训中心，支撑专业群虚拟仿真实训基地建设。本文结合《智能检测技术》虚拟仿真教学实训中心实际建设情况，总结提出建设思路和具体实施步骤，为职业院校同类实训基地建设提供借鉴和参考。

1 建设思路

1.1 以问题为导向，建设高效教学实训中心

“智能检测技术”虚拟仿真教学实训中心以培养专业群学生专业核心技能为出发点，针对传统实践教学中出现的问题，科学设计、精准施策、合理布局、软硬件兼具进行建设。有效降低实训设备购置、维修成本，避免实训器材耗损。

以交互式桌面、实训动作捕捉等多种虚拟现实设备为载体，高度融合虚拟仿真教学资源，创新实训教学模式，构建学生沉浸、项目真实的实训氛围。有效促进知识点表达、技能点应用，以及学生与知识载体的交流、互动体验。学生通过操作虚拟实训动作，实现在虚拟实训场景中的人机交互学习。有效消除因环境、设备数量不足带来的无法直观参与教学活动等问题，充分调动学生学习的主动性、创造性。

在虚拟现实教学实训中心，师生可以调用丰富的实训教学素材、借助人机交互系统，针对教学情境、技能项目进行创设和学习，不受实际实训空间限制，激发学生的学习兴趣和创新精神。

1.2 以技术为支撑，建设先进教学实训中心

文字、视听媒体、虚拟现实交互技术是教育信息化发展的主要技术特征，这些为教育教学模式改革提供技术支撑。虚拟仿真教学实训中心是基于虚拟现实技术的实践教学场所，旨在创新真实化、情景化、可互动的教育教学新模式，丰富教学形式、增强学习体验、提高教学乐趣。教学过程中，深度实现师生共鸣、知识传递的教学效果。

对标课程教学内容，结合虚拟现实交互技术，科学规划虚拟仿真教学实训中心各区域功能要求，明晰不同硬件采购需求。对接教师教学方法，明确硬件技术要求，满足师生实训项目有效开展，提高教学深度。

1.3 以资源为抓手，建设可持续健康发展教学实训中心

“智能检测技术”作为工业产品质量检测技术专业国家级教学资源库的标准化课程，已经基本建设完成，包含视频、动画、虚拟仿真等优质教学资源，能够为该课程虚拟仿真教学实训中心提供教学资源支持。

针对虚拟仿真教学实训中心软硬件配置标准，结合“智能检测技术”课程实践项目教学要求，校企深入对接并组建课程资源开发团队，安排骨干教师深入学习虚拟现实专业教学软件、课件及其他资源开发技术等，为课程资源开发、修订提供人员和技术支撑，为虚拟仿真教学实训中心可持续健康发展奠定基础。

2 建设内容

2.1 总体规划

“智能检测技术”虚拟仿真教学实训中心以职教云平台为中心统筹建设，主要包括硬件建设和软件建设两部分。硬件建设包含虚拟仿真教学实训中心、智能管理平台等；软件建设包含“智能检测技术”专业课程体系及虚拟仿真资源等。

虚拟仿真教学实训中心依托大数据、云计算、物联网、人工智能、虚拟现实等前沿技术，采用“云+端”的架构形式，融入智慧教学、智慧实训、资源开发等服务功能，建成集教学、实训、体验、资源开发、课程共享的虚拟仿真教学实训场所，满足课程教学与实训需求，支撑专业群人才培养实训平台。图1是虚拟仿真教学实训中心的平面规划图。

图1 虚拟仿真教学实训中心平面规划图

2.2 硬件部分

“智能检测技术”虚拟仿真教学实训中心建设面积约150 m2，采用通用仿真设备、半实物仿真设备布置。硬件设备以桌面式交互一体机为主，内置与教学过程深度融合的虚拟现实操作系统，配备智慧大屏，共配置1台教师版集管理功能一体的高配教学一体机，50台学生版标准虚拟现实一体机。教学与实训过程中，以真实教学工件、检测设备等为载体进行建模，形成虚拟现实教学模型，既保证教学效果，又节省成本、规避实训操作危险。通过交互式操作，实现虚拟场景与现实实训环境有机融合，避免教学无实感、教学效果不理想等问题。虚拟仿真教学实训中心主要设备及功能要求详见表1。

2.3 软件部分

“智能检测技术”是工业产品质量检测技术专业的一门核心专业课，是随着智能制造产业升级、检测手段不断更新而产生的一门涵盖检测新技术的标准化课程。旨在培养学生掌握先进检测方法，适应行业企业岗位发展需要，提升学生岗前工程实践能力。课程体系以项目型、任务型学习情境构建为导向，建设“教、学、做”一体化有机融合、符合企业现代检测岗位要求的课程项目框架及教学内容。课程框架主要内容包括智能检测技术概述、基于智能传感器的检测技术、三坐标测量技术、扫描检测技术、蓝光拍照检测技术、机器视觉检测技术及其他新型检测技术等。

表1 虚拟仿真教学实训中心主要设备明细表

依托虚拟现实交互技术，将虚拟现实操作系统与“智能检测技术”课程体系框架高度匹配，形成集教学设计、教学素材、虚拟实训及教学评价为一体的专业课程资源。资源类型有图片、动画、视频、微课、虚拟仿真及文本类等。资源内容包括各种智能化检测设备的原理介绍、仪器结构拆解、测量过程、故障诊断与维修等模块的仿真与实训操作。

3 总结

“智能检测技术”是我校机电一体化技术高水平专业群的核心专业课程，主要对接智能制造产业智能检测岗位要求。为改善专业群学生“智能检测技术”课程教学现状，降低教学成本，提升课程理实一体化授课效果，激发学生学习兴趣，本文结合我校“智能检测技术”虚拟仿真教学实训中心建设情况，提出建设思路及要求，列举建设内容，为建设虚拟仿真教学实训中心提供借鉴，为专业群共享型虚拟仿真实训基地建设提供支撑，助力专业群高质量建设与发展。