智能化时代课程资源共建探析

杨建民 郑仕杰

摘要：本文聚焦学校水务特色办学优势，以智慧水务数字孪生模型课程资源共建为抓手，促进产教融合，通过“行校企、专业、教科研”三个维度交叉融合，共建资源、共享成果，通过“机制、技术、模式”三个维度协同创新，探究智慧水务数字孪生模型开发技术路径，解决教学难题，通过“共建、共享、共用”，为教师专业能力提升赋能，为数字化背景下的水务人才培养赋能，为水务行业数字化转型赋能。

关键词：智慧水务；数字孪生模型；课程资源;共建

中图分类号：G434  文献标识码：A  论文编号：1674-2117（2024）12-0110-03

《数字中国建设整体布局规划》指出，要“构建以数字孪生流域为核心的智慧水利体系”。[1]数字孪生与水的融合是新一代信息技术在水利领域的综合集成应用，是实现水利治理体系、治理能力现代化的重要载体。《关于推动现代职业教育高质量发展的实施意见》提出，要“坚持产教融合、校企合作，推动形成产教良性互动、校企优势互补的发展格局”。[2]所以，在产业智能化升级迭代的背景下，职业院校应结合产业布局和行业发展需要，找准自身定位，发挥行校企合作优势，以课程资源共建为抓手，逐步构建纵向贯通、横向融通的人才培养体系，为智能化时代跨越式发展提供重要支撑。

研究背景

笔者所在学校是一所水务类中等职业学校，学校水务特色鲜明，办学优势突出。但在数字化背景下，水务行业面临数字化转型，因此，如何聚焦水务特色，通过构建“融合、创新、发展”课程资源共建机制，推进“三教”改革，培养适应数字化转型发展的高素质技术技能型人才成为亟待解决的问题。

研究目标

以“动漫游戏制作——虚拟现实技术应用”中的高职衔接项目为载体，逐步构建智能时代课程资源共建体系。充分发挥行校企协同育人优势，通过优化专业结构服务产业转型升级，通过资源共建共享强化内涵建设提升核心竞争力，通过整合教育教学资源彰显办学特色服务学生发展，通过产教融合有效提升智慧水务人才培养质量。

研究内容

聚焦数字化背景下水务人才培养，打破学科壁垒，跨越专业体系，行校企联合共建共享智慧水务数字孪生模型课程资源，逐步探究和构建信息技术专业行业化办学、水工专业智能化升级的目标。

研究过程

1.紧跟行业发展新趋势，明确研究方向

《北京市智慧水务1.0总体设计方案（2021—2023年）》提出要“推动信息技术和业务深度融合”，要“充分利用新一代信息技术推动水利场景数字化、模拟精准化和决策智慧化，构建智慧水利体系”。

由此可见，智慧水务聚焦数字孪生这项关键技术，对推动水利高质量发展、解决水与社会经济的协调和绿色发展有重要的现实意义和应用价值。当前，智慧水务数字孪生模型建设主流方向是融合各种模型、矢量、地形等多源数据，为水利工程进行数字化3D建模，通过直观展示工程全景及重要区域建筑物信息，实现水利业务数字化转型和智能化升级。

2.聚焦数字孪生新技术，校准技术路径

数字孪生技术简而言之就是构建数字版动态“克隆体”，模型是数字孪生系统的重要组成部分。作为交叉学科，智慧水务数字孪生模型开发岗位涉及3D建模师、接口工程师、实施工程师等，其中3D建模是关键技能。

3.聚焦聚力挖掘痛点，多措并举谋发展

笔者所在学校的“动漫与游戏制作——虚拟现实技术应用”专业于2021年开始招生，当前面临课程资源不足、数字孪生模型新技术引进困难等实际问题。结合产业升级转型需要，对照学校办学实际及专业建设现状，学校以“动漫与游戏制作——虚拟现实技术应用”3+2中高职衔接专业升级改造为依托，开发智慧水务数字孪生模型课程资源，一方面引进课程资源，另一方面开发典型智慧水务数字孪生模型，为学校高质量发展提供智力支持，为产业智能化转型下的人才培养提供支撑。

4.调研课程资源现状，明确建设目标

国外：Coursera、edX提供了“数字孪生建模与仿真”“数字孪生：原理与应用”等课程，涵盖理论、方法、实践应用等，促进学习者对数字孪生模型的理解，提升建模技能。国内：MOOC中国、中国大学MOOC陆续推出了“数字孪生技术及应用”“智能制造数字孪生”等课程，主要涵盖基本原理、建模方法、应用案例等。在职业院校领域，当前课程多以3DsMAX、Maya等软件为载体，以实现建模、贴图、材质等为主，缺乏综合训练及新技术引进，几乎找不到智慧水务数字孪生模型相关的教学资源。

因此，针对数字孪生模型开发的课程资源还处于起步阶段，围绕职业教育层次课程及教学资源亟缺，目前还没有成体系的智慧水务数字孪生模型开发的课程资源，智慧水务数字孪生模型课程开发及模型建设有研究的意义和价值。

5.多点发力层层推进，产教融合助力人才培养

①数字孪生模型开发：探究行校企协作共建模式，基于实际水务系统数据和场景，构建闸坝等构件级数字孪生模型以及小流域等智慧水务数字孪生场景，探究综合性水利工程的数字化复制和可视化呈现技术。

②课程资源建设和实训项目开发：针对数字孪生模型开发存在的问题，以典型水工建筑物模型构建课程资源模块，拆解技术要点，规范工作流程，引进新技术手段，逐步形成数字孪生模型开发的技术路径。

③资源推广应用：面向全校各专业学生开展智慧水务培训，通过专题讲座和智慧水务数字孪生模型体验，提升学生水务素养。向中高职同类院校共享教学资源包，提升数字孪生模型开发人才培养质量。将智慧水务数字孪生成果及经验在水务培训及工程实践中应用，实现教育反哺行业。

④优化迭代课程资源：建立学生成长档案，深入开展教学实践和学习追踪，为课程资源迭代和机制完善提供依据。同时，结合研究实践，从课程资源建设、教学教法、实训任务开发等方面多角度、全方位地进行总结，形成理论性成果，为同类院校提供参考和借鉴。

形成研究框架

结合智慧水务人才培养要求及数字孪生技术发展现状，在前期调研分析基础上，课程资源共建紧贴水务一线工作需求，选择水闸、溢洪道、涵洞等构件级水工建筑物作为模型开发载体，成立由行业专家、院校教师及企业工程师共同组建的研发团队，对模型分阶段进行指导和优化，开发后的水闸模型兼具教学和展示双重功能，能够较好地满足企业及院校人才培养需求。在此基础上，由中高职院校信息技术专业相关教师联合进一步对接企业工程师，从技术实现维度拆解课程技能点，转化实训案例，并在教学实践与优化基础上，完成课程资源迭代，逐步形成可供推广和借鉴的研究成果。

首先，以智慧水务数字孪生模型课程资源共建为载体，通过“行校企、专业、教科研”三个维度交叉，行校企协同联动，共建资源、共享成果，逐步实现信息技术相关专业行业化办学、水工专业智能化升级的发展目标。其次，课程资源共建过程是“机制、技术、模式”三个维度的协同创新，通过探究智慧水务数字孪生模型开发技术路径，开发并制作紧贴产业需求、新技术优势突出的课程资源，解决了当前建模新技术引进不足、与业务场景脱节等现实问题。再次，通过课程资源“共建、共享、共用”，为教师专业能力提升赋能，为数字化背景下的水务人才培养赋能，为水务行业数字化转型提供智力支持。

笔者结合研究过程，总结了数字孪生模型课程资源建设研究基本框架，如上图所示。

研究结论

1.数字孪生模型课程资源共建对专业升级发展有重要意义

通过行校企汇聚多方资源，共建数字孪生模型课程资源，既解决了当前数字孪生模型开发课程资源匮乏、岗位与实践脱节等教学难题，为信息技术相关专业行业化、特色化办学提供了广阔的发展空间，也为水利类相关专业提供了大量的可视化场景，为水利工程施工、水工建筑物等课程智能化升级提供了资源支撑。

2.数字孪生模型课程资源共建对智慧水务发展有参考价值

以数字孪生技术为核心，结合水务领域的实际问题，深入探索水务数字化发展的路径和方法，具有较强的前瞻性。在模型制作过程中，通过多源数据融合，建立更准确的水务数字孪生模型，实现对闸坝等构件级水工建筑物及小流域等场景模拟，对水务系统的智能化管理实践探索有参考价值。

3.数字孪生模型课程资源共建是产教融合走深走实的重要尝试

在智能化背景下，发挥行业特色办学优势，将教科研一体化设计，既培养和提高了师生的实践能力和创新能力，又为研究成果的转化和应用提供了沃土。

参考文献：

[1]中华人民共和国中央人民政府.中共中央 国务院印发《数字中国建设整体布局规划》[EB/OL].https：//www.gov.cn/zhengce/2023-02/27/content_5743484.htm？eqid=9b5c072700014660000000066460825d.

[2]中华人民共和国中央人民政府.中共中央办公厅、国务院办公厅印发《关于推动现代职业教育高质量发展的意见》[EB/OL].https：//www.gov.cn/zhengce/2021-10/12/content_5642120.htm.

本文系2022年北京市职业教育教学改革项目“‘融合·创新·赋能智慧水务数字孪生模型开发课程资源建设与应用”课题（项目编号：CZ2022004）阶段性成果。