铁道车辆技术虚拟仿真实训基地创新平台建设研究

郝磊

摘 要：按照“校企协同育人、理实虚用融合”的建设思路，以企业运用维修过程的技术链为主脉络，基于“虚拟+真实”，结合原有铁道车辆真实实训项目，建设具有智慧性、可发展性、可实践性的铁道车辆技术虚拟仿真实训基地创新平台，完善了铁道车辆专业群的数字化、虚拟仿真教学内容，为职业院校虚拟仿真实训基地建设提供可行性依据。

关键词：铁道车辆技术 虚拟仿真 实训基地 职业院校

工业和信息化部联合五部门发布的《虚拟现实与行业应用融合发展行动计划（2022-2026年）》指出：在中小学校、高等教育、职业学校建设一批虚拟现实课堂、教研室、实验室与虚拟仿真基地，支持建设一批虚拟仿真实验实训项目，加快培养紧缺人才。

铁道车辆检修作为产业化与信息技术深度融合的产物，加快融合铁道车辆技术与现代信息技术，已逐渐成为必然发展趋势。但从目前已建成的实训基地真实实训设备来看，设备功能的完备性、先进性、四新技术的引进方面等都无法满足现有铁道车辆技术专业及专业群的高技术技能人才培养、教师培训、企业员工岗前培训等的需要。为此，建设能适应产教融合、现实与虚拟融合的铁道车辆检修新模式，同时满足高技能人才培养的铁道车辆技术虚拟仿真实训基地势在必行[1]。

1 虚拟仿真实训基地建设的重要作用

对接“一带一路”区域产业转型升级需求，依托铁道车辆专业群建设，面向轨道交通维护检修领域，积极开设铁道车辆各系统积及零部件检修相关实训课程。建设铁道车辆技术虚拟仿真实训基地，能实现客、货车、动车组等零部件检修的理实一体化教学、教师及学员岗前培训、教师仿真资源研究开发、社会服务等仿真研究[2]。

（1）建设创新平台，符合信息化建设的现实需要，能够实现铁道车辆项目化实训的全覆盖，学习过程的全交互。创新平台评价中包含实践结果和实践过程的自动评测，能真正实现结果与过程并重的过程性评价，以此还可逐步实现以学生为主体的教学模式新常态。

（2）建设创新平台，符合理论联系实际的现实需要，能够突破以往理论与实践相脱节的现象，教学环节相对集中，教学过程中，能做到理论和实践交替进行，直观和抽象交错出现，真正实现理中有实，实中有理。

（3）建设创新平台，能够弥补学校设备建设投资不足的需要。铁道车辆大部分实训设备都比较昂贵，且购买途径比较少，通过建设虚拟仿真实训平台，能够节省购买成本，解决学生多设备少的问题。

（4）创新平台为铁道车辆实训实验内容提供一定保障，具有引导学生实践、激发学生创造性、提高学生专业学习兴趣的重要作用，还可为后续建设专业群共享、专业融合、跨专业交叉实训基地新模式打下基础。

2 虚拟仿真实训基地建设的主要内容

铁道车辆技术虚拟仿真创新平台是以铁道车辆列检VR模块、车辆制动检修模块、铁道车辆单车试验模块、车辆构造检修的四个模块为基础，整体规划并搭建一创新平台，它具有结果、过程、增值、综合性评测功能，以此形成考培一体化中心，

2.1 仿真实训基地创新平台建设主要内容

按照“校企协同育人、理实虚用融合”的建设思路，以企业运用维修过程的技术链为主脉络，完善铁道车辆技术数字化、虚拟仿真教学内容，结合原有铁道车辆真实实训项目，形成创新平台四模块。分析四模块仿真项目，进行各项任务设计，形成项目闯关模式。在此基础上融入项目课程内容、真实实训、学生作品、教师开发资源等元素，建立过程与结果并重的智慧评价体系，搭建创新平台。智慧评价体系创新了评价工具，拟要采集对学生学习、教师教学的无感式、伴随式数据，建立科学的教学评价反馈机制。这就为行业技能培训考核、专业教师培训考核等提供现实可操作性，为“考培一体化中心”形成提供条件。

2.2 仿真实训基地创新平台特色

虚仿创新平台具有可实践性，通过创新平台可以提升学生自主解决实际问题的能力、帮助学生找到知识点欠缺之处，为教师施行“因材施教、寓教于乐”教育理念打好基础。虚仿创新平台具有智慧性，通过创新平台智慧评价功能，探索学生从开始学习知识点到完成任务所涉及的行为进行量化权重评价，形成一系列分组及个人过程性评价数据。这一点可以为教师教学能力比赛提供过程评价创新点。虚仿创新平台具有可发展性，若继续扩充“四模块”仿真项目内容，可拓展为以专业群为导向的仿真实训中心；继续推广“考培一体化中心”，鼓励教师联合企业导师，共建校企联合技术研究，形成创新平台可持续发展模式。

3 虚拟仿真实训基地建设思路

3.1 精准对接职业岗位，校企协同优化实践教学体系。

紧跟铁道车辆技术发展步伐，研究剖析车辆构造与检修、车辆制动检修、车辆运用与管理、车辆动态检修、车辆电气等岗位需求，深度优化实践教学体系。校企协同精细化实训项目，基于企业典型工作岗位，遴选典型工作任务；校企协同修订技能培训方案，实现实训内容与职业标准、教学过程与生产过程精准对接，驱动课程体系改革（图1）。

3.2 以技术链为导向，理论联系实际，优化创新平台“四模块”

团队教师以顶岗实习、企业调研等方式，结合“四模块”真实实训项目操作规范，精准把握创新平台“四模块”虚拟仿真项目要求，深度参与仿真任务资源开发，完善“四模块”仿真教学内容。

3.3 “理虚实用”相结合，做好创新平台整体规划

分析“四模块”所有仿真和真实实训操作任务，将人才培养方案、课程标准、工作页、实训指导书、视频、动画等理论资源加入到基地创新平台建设中，能呈现关于“四模块”的、铁道车辆检修过程较完整的知识点。邀请企业对团队教师虚拟现实、大数据等信息技术应用培训，联合搭建仿真基地平台（图2、图3）。

3.4 增设智慧评价，打造创新平台，形成“考评一体化中心”

通过采集学生平台资源学习、课堂行为、综合评价、作品评价等数据，自动生成知识目标、能力目标、素质目标达成度数据图，实现智能评价。

评价思路为：对于仿真实训模块，设置成闯关模式，每个任务根据教学重难点及任务节点设置关卡，制定评分标准；学生作品提交情况按照学生自评、小组评价、教师评价，企业导师评价设置权重，制定评分标准；每项任务资源学习等情况，按照各类资源使用时长、回答问题情况进行统计设置权重及评分标准。

在创新平台基础上，进行学员岗前培训考核、专业教师培训考核，形成“考评一体化中心”。

4 虚拟仿真实训基地建设的条件保障

铁道车辆技术虚拟仿真实训基地建设需要整体规划铁道车辆技术专业群，建立先进的仿真平台体系，培养一支高素质的仿真团队，推动仿真技术在铁道车辆技术及动车组检修技术领域的应用。

4.1 实践教学保障

实训基地依托铁道车辆车辆技术专业群，主要接纳铁道车辆技术专业、动车组检修技术等相关专业及课程的在校学生、铁路局新工培训以及社会企事业单位进行科普教育等。为此专业教师进一步完善了实验、实习实训、人才培养方案、课程标准等实践教学环节质量标准，明确实践教学环节教学规范、岗位要求和评价标准。将虚拟仿真实训基地建设与铁道车辆技术现代学徒制试点建设有机融合，制定了含有仿真教学实训内容的现代学徒制人才培养方案、学徒制课程标准、学徒岗位标准等。在此基础上，专业群教师团队进一步修订、完善专业实践内容体系。比如人才培养方案修改时核心课程模块化设计、本学期《车辆构造与检修》课在其中一个铁道车辆班级实施了四课时连续授课的模块化模式，就是为了将理论教学、实体实践、虚拟仿真实践教学有机的融合在一起，切实让理虚实一体化教学落到实处。

4.2 已有条件保障

本基地已建设的虚拟仿真实训系统，包含铁路货车检修VR仿真实训系统、车辆单车试验虚拟仿真实训系统、客货车车辆制动阀拆装虚拟仿真实训系统、动车制动夹钳单元仿真教学系统、动车组检修仿真实训系统等，且配套的基础实训室有客货车综合演练场、客车电气检修实训室、车辆制动实训室、动车组塞拉门检修实训室等约40个实训室，形成的铁道车辆与动车组检修实训室占地约2000m2。

虚拟仿真实训基地运用了先进的信息化技术，在新增的教学仿真资源建设中运用了虚拟现实、阿里云服务器、超星教学平台等互联网技术，实现了实训教学的网络化。目前利用超星教学管理平台使老师能准确地把握每名学生学习情况，更体现了个性化教学要求。目前新增可实现网络化资源有：单车试验中过球试验项目的客户端网络化、104制动阀分解组装项目的客户端网络化、一种制动夹钳单元的仿真教学平台的客户端网络化。

专业教师利用现有的虚拟仿真实训资源，已较好地运用到教育教学环节中。以2023年度教学数据为例：2023年度上半学期，该虚拟仿真实训基地完成铁道车辆技（含国际）专业学生仿真实训330人时数，动车组检修专业学生仿真实训256人时数；下半学期，完成铁道车辆技（含国际）专业学生仿真实训316人时数，动车组检修专业学生仿真实训240人时数。2023年初完成2+1岗前培训仿真实训资源使用509人次。

4.3 师资队伍建设

师资队伍建设是虚拟仿真实训基地的基本保障，是仿真基地发展的动力。铁道车辆专业群具有结构合理、素质较高、教学经验丰富的，并具有虚拟仿真资源开发能力的教师团队。教师团队以深化含有信息化教学的人才培养模式改革、推进专业信息化内涵建设、提升职业教育能力为要求，不断提升教学质量、优化铁道车辆技术虚拟仿真实训基地平台体系规划、挖掘数字信息化平台特色、加强仿真资源开发和共享，促进信息化教学手段改革与创新，推动具有特色水平的铁道车辆技术仿真实训基地平台建设。

近年来将学院主要通过组织团队教师外出学习、培训研讨、联合开发、资源体验、顶岗实践等多种方式，完善师资培养体系和内容。

4.4 管理制度保障

铁道车辆技术虚拟仿真实训基地实行检查、评估制度。在学校直接领导下，由学校教研室主任、专业带头人、骨干教师与及行业专家、企业领导等相关行业人士和学校相关部门组成实训基地建设项目组，对基地的管理、教学、培训、生产、科研等各方面进行统筹规划与组织协调、考核评估，按照校企共建、共管、共享的原则，拟将该基地建设成为集职业技能培训、职业技能鉴定、实训课程教学、职业技能大赛等功能为一体的“教学职场化”实习实训基地。建立科学有效的项目管理体系，形成由二级院校领导组成的项目领导委员会的领导机制，定期召开会议；形成铁道车辆检修虚拟仿真实训基地建设项目组的目标绩效管理机制，分工明确，流程清晰，责任落实到人。

5 结束语

虚拟仿真实训基地的建设必须加强顶层设计，突出专业特色，坚持问题为导向[4]。以学生为主体，以教师为核心，以内容为主线，整合学院原有的实体铁道车辆技术实训基地，结构岗位技术链，坚持“理实虚用”相结合，构建铁道车辆技术虚实融合的实践教学体系，开发全套铁道车辆技术仿真资源，优化教学形式和内容，建立适应产教融合、虚实结合的模块化可测评，具有社会服务特点的虚拟仿真创新平台。

基金项目：2023年陕西省教育科学“十四五”规划一般课题“铁道车辆技术虚拟仿真实训基地创新平台建设研究”（项目编号SGH23Y3130）。

参考文献：

[1]陈文勇，王富态，关来德，邓其贵. 服务汽车制造虚实融合变革的智能装备技术虚拟仿真实训基地建设探索[J].柳州职业技术学报，2022 （08）：92-97.

[2]龚俊艳，唐悦.基于职业教育虚拟仿真实训基地师资队伍建设[J].科研教育，2022 （11）：41-43.

[3]余建勇，李秀玲，常卫卫.职业院校虚拟仿真实训基地建设研究[J].郑州铁路职业技术学院学报，2022 （12）：80-83.

[4]王忠，康东，王麟霁.高等职业教育虚拟仿真实训基地建设研究[J].Computer Era，2022 （11）：134-140.