数字化变革下虚拟仿真的教学资源建设研究与实践

张丽

摘要：本文以高速铁路施工与维护专业为例，探讨了职业院校虚拟仿真资源建设的实践研究。研究表明，注重以学生为中心、对接岗位规范、资源整合、校企合作融入等方面的建设是推进职业院校虚拟仿真教育的有效途径。在此基础上，本文提出了优化虚拟仿真教学资源的建议，旨在进一步完善职业教育的质量和实效。

关键词： 虚拟仿真资源；职业院校；实践研究

引言

职业教育是培养高素质技术技能型人才的重要途径，而虚拟仿真技术的应用则为职业教育的教学方式和教学效果提供了新的思路。在职业院校中，虚拟仿真技术可以帮助学生更好地理解理论知识、加强实践能力、提高职业素养^[1]。本文以高速铁路施工与维护专业为例，探讨职业院校虚拟仿真资源建设的实践研究。

一、对接岗位规范，注重资源的合理性和有效性

（一）背景分析

为了满足高速铁路建设和运行的技术需求，培养出具有高水平技能的高速铁路施工与维护专业人才显得尤为重要，当前职业院校在实训资源方面的显著不足。传统实训室及其设备数量有限，已无法满足学生日益增长的实训需求。这一限制导致部分实训项目不得不依赖于演示和视频教学，这种方式虽然提供了理论知识，却无法提供实际操作经验，从而影响了学生动手能力和综合实践能力的培养。通过天津市创优赋能建设项目－虚实融合的高铁综合实训基地，为学生提供一个模拟真实工作环境的高仿真实训平台，不仅能模拟现场真实的生产流程，还能在多种不同的场景中进行实训演练。这样的改革不仅解决了实训设备资源的不足问题，还拓宽了实训方式，解决了实训器材维护费时费力、内容固定难以拓展等问题，从而有效地培养出符合轨道交通产业要求的高水平复合型、创新型人才。

（二）对接岗位规范，提高资源的实用性

1.分析岗位需求、梳理岗位标准

为了使虚拟仿真资源更好地为高速铁路施工与维护专业的学生服务，首先需要对该专业所涉及的岗位进行深入分析，明确岗位职责、技能要求等方面的具体内容。同时，对现行的岗位标准进行梳理和研究，确保虚拟仿真资源的开发和建设与实际岗位需求紧密相扣。

2.研究教学目标、虚实融合

根据岗位需求和现行岗位标准，明确高速铁路施工与维护专业的教学目标，包括培养学生的知识体系、技能技巧、实际操作能力等。结合教学目标，规划虚拟仿真教学资源的开发和实施，确保资源的合理性和有效性。结合教学内容，在研究岗位需求和教学目标的基础上，对现有的高速铁路施工与维护专业课程体系进行梳理，明确虚拟仿真教学资源在课程中的具体应用。同时，对教学内容进行合理规划，将虚拟仿真教学资源与理论教学、实践教学有机结合，提高教学质量。

3.设立评价标准、多维度评估

为了确保虚拟仿真资源的有效性和合理性，在开发和实施阶段就需要制定相应的评价标准。评价标准应从资源内容、技术要求、教学效果等多个维度进行评估，以便及时发现问题并对其进行调整和优化。此外，可以通过定期邀请行业专家、教师和学生参与评价，以充分听取各方的意见和建议，进一步提高虚拟仿真资源的质量。

（三）提升资源的针对性和适应性

随着高速铁路技术的不断发展和创新，虚拟仿真资源也需要与时俱进，融入“四新”技术，紧跟行业发展趋势。在资源开发和优化过程中，关注行业内的新技术、新设备、新方法等，及时更新和升级虚拟仿真资源，确保其与行业发展保持同步。虚拟仿真资源应具有一定的灵活性和可扩展性，以满足不同教学场景和需求。此外，还可以结合现实中的案例、问题等，设计具有针对性和实用性的虚拟仿真教学活动，理论－虛拟－实践相统一的教学模式。

二、探索高速铁路施工与维护专业融入虚拟仿真的方法途径

（一）优化重构虚拟仿真教学资源、挖掘现有资源的价值

针对轨道交通行业快速发展导致职业岗位群的升级变化，强化与轨道交通企业的合作，利用企业的实际工作场景和技术要求，开发更加贴近实际的虚拟仿真教学资源。通过企业提供的案例和数据，使虚拟仿真资源更具实际应用价值和教学效果。提炼职业岗位分析与工作任务对高速铁路施工与维护领域的职业岗位进行深入分析，识别核心职业能力和技能需求。根据岗位需求，提炼出典型工作任务和核心能力点，为虚拟仿真资源的开发和实训课程的设计提供依据。重构与优化实训课程体系，结合高速铁路施工与维护专业的特点，采用“整体优化，分段设计”的原则，对实训课程体系进行重构，见图1。

探索与实施“课证融通”模式，实现职业教育课程内容与职业技能等级证书内容的有效对接，形成“课证融通”的教学体系，见图2。

通过将理论知识与实践技能相结合，确保学生能够在虚拟环境中有效地学习并掌握所需技能。纵向上，确保实训课程与理论课程的紧密联系，避免脱节，增强课程间的相互补充和支撑。横向上，协调各实训课程间的联系和重点，避免内容重复，确保课程体系的连贯性和完整性。

（二）持续传播与输出、促进教学模式改变

从天津铁道职业技术学院实际和专业实际出发，把虚拟仿真资源融入专业知识和技能教育，采用最新的虚拟现实技术和仿真软件，提升资源的互动性和真实感，使学生能够在更加逼真的环境中学习和实践。在“互联网+教育”模式基础上，创新人才培养模式，整合线上线下资源，以学生为中心，构建一个更加灵活和互动的学习环境。发展线上教学平台，如学习通等。提供更多的数字化学习资源和互动工具，促进学生的自主学习和深度参与。针对不同学生的学习风格和需求，提供个性化的学习路径和资源，增强学习的针对性和有效性。结合产业发展的需求，创新特色职业教育服务，开发符合未来职业趋势的虚拟仿真教学内容，如高速铁路施工技术、轨道检测技术等。在课程设计中，将虚拟仿真资源与专业理论紧密结合，通过实际案例和仿真实践，增强学生对知识的理解和应用能力。在实训课程中，使用高质量的虚拟仿真资源，模拟真实工作环境，提高学生的操作技能和职业适应能力。

1.专业人才培养方案进行虚拟仿真资源融入实施策略研究

以社会和市场需求为导向，以现代信息技术为手段，依托“南方高铁、北京铁路局高铁工务段”二大平台，以高速铁路施工与维护国家级示范专业和校级创新团队为基础，以现有虚拟仿真资源为基础，统筹融合多方资源，从顶层设计上加强虚拟仿真实训场所、共享平台、教学资源和师资队伍的建设。深入推进教育教学改革创新，遵循技术技能人才培养规律，培养服务轨道交通行业与区域经济的高素质技术技能人才。基于轨道交通虚拟仿真资源人才培养方案修订，见图3。

人才培养方案的修订体现在构建多层次的高速铁路施工与维护专业课程体系，高速铁路施工与维护专业课程体系由基本素质与能力课程（公共基础课包括公共基础必修课和公共基础选修课）、职业能力课程（专业课包括专业基础课、专业核心课和专业拓展课）两个层次的学习内容组成。在课程设置上，前期构筑专业基础，后期优化专业教育，注重学科交叉培养，加强综合性和设计性训练，培养学生创新实践能力^[2-3]。利用铁路线路病害AR虚拟仿真实训系统，结合当前铁路线路病害运维情况及培训状况，基于AR实训沙盘交互系统、AR直播教学实训系统等多元化、交互式教学演练培训系统进行教学培训，可以使学员通过“主动学习、交互实训、考核过关”的操作过程，逐步掌握各项铁路线路病害运维作业要求及主要内容，并且可以在教学实训系统内开展实训，进行教学及工作流程的演练和反馈。

2.以虚助实的课程设置模块

为了更加有效地将虚拟仿真技术融入高速铁路施工与维护专业的课程设置中，针对高速铁路施工与维护人才培养的特点，细化课程内容与结构，对传统课程内容进行细化和创新，确保每个课程单元都与高速铁路施工与维护的实际需求紧密相连。在课程结构中融入虚拟仿真技术，使学生可以在掌握理论基础的同时，通过模拟操作加深理解。应用多样化教学方法，结合案例教学、小组讨论、实验操作与虚拟仿真，以适应不同学生的学习风格。在课堂上，运用虚拟仿真技术来展示复杂的施工流程或技术操作，提高学生的学习兴趣和参与度。在课程设计中，特别强调实践操作和虚拟仿真的结合，通过模拟真实施工环境的虚拟仿真，让学生在安全无风险的环境中学习和练习。增强课程的互动性和参与感，利用虚拟仿真技术提供互动式学习体验，如虚拟现场操作、故障诊断模拟等，提高学生的参与感和学习动力。设置具有挑战性的课程项目，鼓励學生在虚拟环境中探索和解决实际问题，提升其解决问题的能力。

三、校企合作，提高人才培养质量

校企深度融合，可以让学生在实际的工作环境中学习知识和技能，提高其实践能力和综合素质，也可以让企业更好地了解人才需求和人才培养情况，为人才选拔和培养提供更好的支持。例如，与工程局和铁路局在教学、科研、实训、就业等多个领域开展合作，实现产教融合。在此基础上，加强双方的交流与合作，共同研究和制定适应高速铁路施工与维护专业发展的课程体系和培训方案。同时，与企业共同开发符合实际工作需求的虚拟仿真教学资源，使其更加符合现场操作的实际情况。利用企业的实际工程案例和技术数据，使教学内容更加贴近实际，提高教学的针对性和实用性。将紧密结合实习与实践教学，企业提供实习岗位和施工场地，使学生能够在真实的工作环境中进行学习和实践。设立企业导师和学校老师双指导教师，确保学生在实习期间能获得有效指导和支持。强化学生的职业技能和职业素养培养，通过校企合作，将企业的职业标准和要求融入教学中，强化学生的职业技能和职业素养培养，促进课程内容和教学方法的创新，企业的实际需求和反馈成为教学内容和方法创新的重要依据，确保教学内容与企业需求高度契合。

校企共建虚拟仿真研究与创新平台，共同开展技术研究、成果转化等工作。研究与创新平台可以帮助企业解决技术难题，提高产品竞争力。同时，研究成果也可为教学、科研提供有力支持。校企共同参与课程开发与教学、实训基地建设、实习实践与顶岗实习、双向人才培养以及共建研究与创新平台等方面，持续关注行业动态和市场需求，不断调整和优化合作策略，实现双方资源共享，共同提高人才培养质量。

结语

通过对职业院校虚拟仿真资源建设的实践研究，可以得出在高速铁路施工与维护专业教学中，对接岗位规范、关注资源的合理性和有效性，可以确保学生掌握实际工作所需的知识和技能，探索专业融入虚拟仿真的方法途径，可以改革教学模式。在职业院校虚拟仿真资源建设过程中，应不断总结经验，充分利用现有资源，持续改进教学方法和手段，实现虚拟仿真教育资源的优化和共享。

本文系天津市高等职业技术教育研究会2022年度课题《职业院校虚拟仿真资源建设的实践研究—以高速铁路施工与维护专业为例》（课题编号：2022-Z-002）的研究成果。

参考文献：

[1]徐晓萍，吴炳国.职业教育虚拟仿真资源建设现状、挑战及对策[J].科技视界，2021，（7）：177-178

[2]何柏，连欣，蒋松山等.化工专业课程群融合专业虚拟仿真资源的教学改革与实践[J].重庆科技学院学报（社会科学版），2021，（3），108-112.

[3]林海峰，熊飞兵，王逸平.基于虚拟仿真的大学物理实验教学改革[J].中国教育信息化，2017，（12）：91-93.

（作者单位：天津铁道职业技术学院）

（责任编辑：豆瑞超）