高职院校环境类专业仿真云平台共享实训场景创建

张志学

摘  要：通过对高职环境类专业实训目前存在的主要问题进行剖析，结合基于1+X证书（水环境监测与治理）考核要点创建四大类型虚拟仿真云共享平台，通过仿真虚拟平台使用情况流程及分析，对高职环境类专业创建虚拟仿真实训存在的问题及解决措施提出了一些思考与建议，进而尝试为高职环境类专业建设仿真实训平台数字化建设和提升实训课堂教学效果提供一些参考与指导建议。

关键词：高职  1+X  环境类  虚拟仿真平台  共享实训

中图分类号：G712

Creation of the Shared Training Scenarios of Simulation Cloud Platforms for Environmental Majors in Vocational Colleges

ZHANG Zhixue

（Hangzhou Wanxiang Polytechnic， Hangzhou， Zhejiang Province， 310023 China）

Abstract： This paper analyzes the current main problems existing in the practical training of environmental majors in higher vocational colleges， creates four types of sharing virtual simulation cloud platforms in combination with the assessment points of the 1+X certificate （water environment monitoring and governance）， and proposes some thoughts and suggestions on the problems and solutions of creating virtual simulation training for environmental majors in higher vocational colleges through the use process and analysis of simulation virtual platforms， so as to attempt to provide some reference and guidance suggestions for the digital construction of simulation training platforms and the improvement of training classroom teaching effect for environmental majors in higher vocational colleges.

Key Words： Vocational colleges; 1+X; Environmental; Virtual simulation platform; Shared training

自2010年以來，国家多部门曾明确指出要大力发展“互联网+教育”，促进教育信息化、数字化、智能化，让更多的学生享受更优质、更便捷、更开放的学习内容。数字化教学已成为现代及未来职业教学的必然趋势和选择。实训教学是职业教学中最重要的部分，如何利用数字化虚拟仿真软件实现实训教学，是每一位职业教学教师要面对的课题[1]。高职环境类实训室，涉及到水污染、大气、环境监测、化学分析、固废处置等专业实训，开展真实的实训项目难度系数较大，加上环境类实训项目都涉及到化学试剂、玻璃仪器及精密仪器设备，实训成本高还具有一定的危险性系数，因此如何在实训过程中引入数字化实训平台，解决学生的不敢为、不乱为、不想为的行为，是高职环境类教师在实训课程中必须面对的难题，故教师应结合课程内容创设合理的仿真实训项目，搭建虚拟仿真实训平台，开展教学活动，以提高学生综合素质能力[1～3]。

北京欧倍尔虚拟仿真云平台是专业1+X证书虚拟仿真项目提供商，与北京欧倍尔合作共同开发数字化虚拟实训场所，将有利于解决学生在实训过程中存在的畏惧心理，使学生学习兴趣提高、主动性增加、提高学生综合素质能力。

本项目基于与欧倍尔虚拟仿真云平台共同开发数字化虚拟实训软件，搭建虚拟仿真实训平台，为实训课堂教学效果和实训平台数字化建设提供解决思路。

1 高职环境类专业实训教学存在的问题

高职院校环境类专业的人才培养目标是培养德、智、美、体、劳全面发展，掌握环境专业基础理论和专业知识，能运用环境监测与环境污染控制技术，具备样品采样、分析检验、环境监测、污染控制设施运营管理能力，胜任企事业单位分析检验、环境监测、环保设施运行管理、环境监察、室内环境检测治理、企业安全管理等岗位工作的高素质技能型人才。剖析人才培养方案可知，岗位涉及范围极广，包括“水、气、固、生态”等人类生存的各个领域，由于污染物的种类、浓度和组合具有多样性和复杂性，并伴有地域和时间上的特征，导致治理技术和设备众多，以致专业技术知识储备要求高，故在学习过程中学生需掌握多种职业技能[4]。

而环境类实训场所中大多数环保设备是封闭、不可见的，学生缺乏设备内部结构认知；实验过程中所涉及的药剂及部分污染物有毒有害，对学生身体伤害大，导致学生不敢动手操作；另外，由于资金、场地和维护成本等问题，污染治理设备少或无设备，生均设备数远远不足，实践操作难以实施，实训效果不佳等问题[5]。

2 環监专业仿真云平台共享实训场景创建

为了解决上述存在的问题，结合专业1+X证书考核要求，在北京欧倍尔虚拟仿真云平台和环监专业校内实训室的基础上，以“科学统筹，创新引领，凸显特色，资源共享”的指导思想，以提高学生职业技能和动手操作能力为宗旨，建设真实实验、仿真实验相互补充、相互支撑、相互促进的实训教学体系。

环监专业仿真云平台依托欧倍尔虚拟仿真云平台，在1+X水环境监测与治理职业证书考核项目的基础上，结合专业化学分析、环境监测技术与实训、大气污染控制与设备运行、水污染控制与设备运行、环境工程CAD、固体废物处理与处置、室内环境检测与治理等课程，以校内专业实训室和欧倍尔云平台为支撑点，将实验教学资源与信息技术进行融合，建立环监专业仿真云平台共享实训场景体系。通过不断完善建设内容，推进实验教学信息化和实验教学资源开放共享，使环监专业仿真云平台成为促进专业教学革新、提升人才培养质量的重要策略[6～7]。

3 基于仿真云平台实训场景的设计

仿真云平台是指通过结合云计算和仿真技术，实现处理大规模仿真任务，提供可扩展性、虚拟化、网络协作、弹性计算和数据管理等特征，为用户带来更高效、灵活和精确的虚拟仿真体验的一种新型的教学工具[7]。使用者只需要在自身电子设备上登录平台远程服务器，安装平台助手即可进行操作，无需事先下载安装软件，可实现快捷、方便、灵活的调用各个虚拟仿真实训软件进行实训操作。

仿真云平台软件由北京欧倍尔软件技术开发有限公司开发，专业提供仿真实训室建设需求分析，公司依据专业需求提供平台构建与软件系统设置。仿真云平台主要欧倍尔仿真平台服务器、课程虚拟仿真实训系统与学院专业计算机机房等基础设施组成[8]。虚拟仿真平台服务器主要包括虚拟仿真实验管理平台，提供诸如环境监测技术专业、环境工程专业、化学工程专业、食品专业等专业仿真实训模块，实现虚实结合、以虚促实，无限拓展的虚拟仿真实训教学一体化平台；课程虚拟仿真实训系统，主要包括资源管理、课程管理、实验管理、用户管理、考试管理等模块，实现对使用者仿真实验行为数据、仿真实训资源使用数据、仿真实训结果数据等进行查询、统计、分析，从而利于教师开展虚拟仿真实训教学进行分析决策。学院专业计算机机房包括台式计算机、存储服务器和管理服务器，其中台式计算机为学生开展虚拟仿真实训提供教学设备和环境，是将线下有限实验设备/空间拓展为无限的底层支持；存储服务器为师生开展虚拟仿真实训教学提供实验行为数据进行汇总管理；管理服务器将本地虚拟仿真实训教学与欧倍尔仿真云平台进行连接，支持对课程仿真虚拟实训系统数据进行上传与统计分析。基于仿真云平台实训场景设计总体框架如图2所示。

4 结论与建议

高职环监类专业是一个综合能力要求高、专业性强、对动手操作能力和专业知识储备要求高的专业，仿真云平台虚拟实训场景的实施，很好的解决了线下实验存在的职业危害、场地空间、实训时间、实训成本经费等问题，增加了学生实训过程中的安全性，拉近了理论学习与工作岗位内容的距离，提高了学生的学习兴趣，提升了学生主动思考和动手操作的能力，很好的满足专业人才的培养需求。近年来，学生在参加第三届、第四届“北控水务杯”全国大学生生态环境类职业技能大赛、省高职院校职业技能大赛“水治理技术”“大气环境监测与治理技术”“化学实验技术”等赛项中分别获得一等奖、二等奖、三等级若干项，竞赛成果突出；教师基于虚拟仿真云平台，积极推进专业核心课程课堂教学改革，打造“虚拟——现实”一体化课堂，开发在线数字化课程和数字化实训室。

但在建设与实施过程也存在一些问题，为了仿真云平台共享实训场景使用效果更好，建议加强以下几个方面的建设。

（1）提高实训机房的硬件配置。由于环监类仿真实训软件很多都是3D软件，尤其是大气污染和水污染控制方面的仿真工厂，需要电脑硬件有较高的配置，满足学生使用软件时操作的流畅度、反应的灵敏度、画面的清晰度等。如果机房电脑硬件配置不够，会导致学生在操作过程的卡顿，体验感不佳，导致教学效果打折扣。

（2）基于真实的工作过程，完善虚拟仿真项目考核模式。目前虚拟仿真软件评分是依据操作结果进行评判，没有考虑到实验操作过程，忽略了实训操作的顺序，这与实际的工作过程相悖；另外，部分仿真软件考核评分点存在重复提交会重复赋分现象，导致实训结果与实际情况差异太大。

（3）提升虚拟仿真软件的沉浸度，增强虚拟与现实的耦合度。虽然仿真软件3D版本能让学生从三维角度去学习环境治理设备，有较好的直观体验。但对于大气污染和水污染治理等工程治理项目，这还不够，应大力发展VR/AR设备、创建元仿真空间，让学生进入全景的虚拟空间，置身于“真实”的工艺流程之中，去全方位的体验学习。

参考文献

[1] 姚伟卿.高职环保类专业虚拟仿真教学的探索和实践[J].高教学刊，2020，（23）：119-122.

[2] 盛力，沈洪，施鼎方，等.虚实结合的水处理实验教学建设[J].实验室研究与探索，2019，38（5）：204-207.

[3] 范佳民，石先阳，晏绍飞，等.生态与环境虚拟仿真实验教学中心构建与管[J].实验室研究与探索，2021，40（9）：145-148.

[4] 张珂，郑宾国，崔节虎，等.基于OBE模式的环境工程虚拟仿真实验中心建设探索[J].实验技术与管理，2019，36（1）：270-273.

[5] 徐冰洁，王慧娟，张新华，等.环境工程专业虚拟仿真实训的教学探索[J].高教学刊，2020，（28）：112-114，4.

[6] 卢彦越，刘细祥，黎克纯，等.环境工程虚拟仿真实验教学中心建设探索[J].教育教学论坛，2020，（20）：388-390.

[7] 杨中秋，于三三，王爱文，等.基于云技术的虚拟仿真实验教学平台设计[J].实验室科学，2020，23（5）：70-74.

[8] 谭道桓.《微机原理与接口技术》虚拟仿真实验教学系统的研究与实现[D].昆明：昆明理工大学，2022.