基于虚拟现实仿真实训基地的实践教学过程性评价应用研究

摘要：文章探讨了职业教育数字化转型的路径与实践。以虚拟仿真实训基地在实践教学中的应用为切入点，分析其在提升教学质量和效率中的作用。探讨了基于多源数据的学生大数据分析在教学指导中的应用，强调了全过程、多维度、全方位综合评价的重要性。提出了以学生能力提升和全面发展为核心的评价指标体系，包含资源评价、过程评价和结果评价。聚焦过程性评价的应用实践，介绍了跨数据源轨迹与业务数据融合、异构数据源集成、时空数据挖掘等技术的应用。讨论了这些技术对学生个性化分析、基准化教学和数据化管理的促进作用，以及持续改进和评估过程性评价模型的必要性。通过应用实践，阐明了虚仿基地在推动教育现代化、实现教育数字化赋能中的重要作用，以及在培养高技能人才方面的潜力。

关键词：职业教育；数字化转型；虚拟仿真技术；实践教学评价；学生大数据分析

中图分类号：G642 文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2024）32-0150-03 开放科学（资源服务）标识码（OSID） ：

0 引言

《中国教育现代化2035》提出推进教育现代化的指导思想、战略任务和保障措施，强调利用智能技术加快推动人才培养模式和教学方法改革，构建包含智慧学习、交互式学习的新型教育体系。各级政策文件的出台为职业教育数字化指明了方向。《职业教育提质培优行动计划（2020—2023年）》要求信息技术与教育教学深度融合，大力推进“互联网+”“智能+”教育形态。倡导联合企业打造智能化、仿真化实训基地，提高实训效率与水平，实现教育的数字化赋能。各高职院校积极参与国家职业教育示范性虚拟仿真实训基地（以下简称虚仿基地）培育项目，促进现代信息技术与教育教学的深度融合，推动职业教育与产业需求对接，提升技术技能人才培养质量。

传统实践教学评价主要依据学生的考勤、实践结果、实践报告等内容，针对人才培养所需的创新能力、思考能力、自主学习能力、职业意识等没有涉猎，评价内容较为表面而且滞后，缺乏根据学生学习进度和能力发展动态调整评价策略的机制，容易忽视教学过程中的动态化评价，导致评价与学生实际能力发展不同步。

随着融媒体、数据库、5G网络以及虚拟仿真技术的成熟，虚仿基地在教育领域的应用价值日益凸显，凭借其高效率、高拓展性、高安全性、高开放性、高资源共享性以及低成本等优点逐步应用于高职院校实践教学[1]。目前虚拟仿真教学建设与运行主要解决专业实验和实践教学中“三高三难”等问题，探索高职层次职业教育虚拟现实实践体系的研究与实践，尤其对于构建与之适应的实践教学评价体系少有涉及。为进一步促进对学生的综合评价，引导价值观，强化学生管理，提高对学生学业的指导性、预见性，提高学生培养质量，项目组提出利用基于多源数据的学生大数据分析，精准诊断学情进行教学指导，全过程、多维度、全方位实施综合评价，赋能教育教学。基于此，本文将探讨虚仿基地在实践教学中的应用，构建实践教学评价体系，以期为职业教育数字化转型提供借鉴。

1 虚仿基地构建的理论与实践

1.1 虚仿基地的概念及特点

在职业院校的教学改革中，虚仿基地的建设已成为提升教学质量和效率的有效策略。虚仿基地通常包含实训场地、数字化教学资源、管理云平台以及虚拟仿真软件开发平台等内容，依托虚拟现实（VR） 和分布式交互仿真（DIS） 等先进信息技术，旨在创建与真实工作场景高度相似的虚拟环境，使学生能够在一个安全、可控的环境中进行实践操作，从而提高其实践能力和职业素养。这样的虚拟环境不仅与专业群的特点紧密结合，而且能够为学生提供与实际操作无异的项目体验，有效补充了传统教学中难以实现的实训条件，如无法观察、无法进入、成本高昂以及高风险等。此外，虚仿基地建设还促进了高校教学模式的创新，推动线上线下教学相结合，实现个性化、智能化和泛在化的实验教学。这种模式适应了产业结构的转型升级和人才培养目标的变化，通过与企业的紧密合作，共同开发符合行业需求的实践课程和教学资源，保持教学内容与市场需求同步，从而培养出更符合未来职场需求的高技能人才。

为构建虚仿基地应用基础，学校需要与专注于虚拟仿真、前端开发、大数据处理、云渲染等领域的企业建立了深度合作。结合自身的教学需求，开放API接口以实现系统间的交互，在确保数据和网络安全性的前提下，共同探索开发一套高度集成的虚拟仿真实验实训平台。通过收集和分析学生的学习数据，精确地把握学生的学习进度和需求，实施更加个性化的教学策略。构建这样一个科学的虚拟仿真实验实训平台，是提升教育资源利用效率、确保教学质量的重要措施。

核心技术是基于云渲染的VR管理平台，这样的技术从根本上简化了资源管理流程，提高了课程共享的效率，优化了线上体验，提升了资源的利用率，并简化了课程操作与维护管理。通过云重塑的XR教学模式，模拟真实的实验和教学环境，允许用户通过人机交互方式进行虚拟操作，高度匹配真实环境中难以实现的场景，从而完成实验和教学任务。XR实时云渲染技术实现了对所有VR课程资源和IT资源的集中管理、统一运维和共享使用，实现了终端的轻量化，解决了课程资源的碎片化问题。使用户无需特定的设备配置，任何支持视频流播放的设备，如电脑、手机、平板或VR眼镜，都能够通过网页访问并进行交互操作，使得优质教育资源更加易于获取。

1.2 虚仿平台在实践教学中的应用

结合学校专业特色，综合运用虚拟现实、分布式交互仿真等现代信息技术，以化工产业链为基础，学校打造了虚拟仿真实训基地的VR资源及内容共享协作云平台。建设了覆盖化工全产业链的虚拟仿真教学资源，积极融入行业发展，更新产业链资源，帮助学生全面了解产业，提高学习效率和学习动力，降低教学成本，培养实践能力，并促进化工产业链上下游技术人才的交流与合作，提升产业链专业群实力。

通过对接学校的开放接口，统一数据接口，并建立数据交换中心，降低了访问难度，消除了信息孤岛，实现虚拟仿真实践教学的全面资源共享。平台集成了虚拟现实资源、仿真软件、试题库、教学课件以及学员信息等资源，实现了对这些资源的集中管理与统筹。同时，平台还负责收集学生的成绩和实践行为数据，并能够监测特定采集区域的安全违规行为及人员操作规范行为。通过对操作数据的教学分析，汇总基地的综合数据和实训数据，包括实训科目的完成情况等，来构建用户画像。这一过程实现了数据采集、分析和反馈的自动化，从而提高了评价的全面性、实时性和准确性。平台引入5G+云渲染技术，打破了时间和空间的限制，摆脱了操作终端的软硬件依赖，实现了多设备随时随地的虚拟仿真资源访问，显著提升了虚拟仿真资源的使用率和学习效果。

虚仿平台在基地建设方面，实现了对虚拟仿真实训室和设备的有效管理，并促进了优质资源的开放共享。在虚拟仿真教学管理方面，实现了对各院系专业建设的零散仿真资源的集中化管理，解决了信息孤岛问题，并为后续的仿真资源建设提供了统一的数据交互接口。这有助于形成具有分析价值的数据，为仿真资源建设的决策提供数据支持。

2 实践教学评价体系的构建

学校本身涉及学生的相关业务系统以及AI识别业务，产生和积累了大量的结构化与非结构化数据，已具备极强的数据关联性和挖掘价值，可以进一步对学校学生学情分析与教师教学发展能力进行深入分析挖掘。将虚仿实践数据引入后，进一步完善已有评价体系，借助学生大数据分析平台对学生全方位行为数据分析，以便更全面地理解学生的学习和生活状况，综合性地评价学生成长发展态势，为学生提供积极的、个性化的教育支持和干预措施，促进学生个性化发展。

2.1 评价指标的构建

评价体系设计以学生能力提升和全面发展为核心。评价指标基于专业特点和人才培养目标，围绕学生在实践教学活动中获得的知识、技能和素养进行构建[2]。结合线上平台和线下活动，提高评价的全面性和互动性，构建线上与线下相结合的评价方式。平台采集的数据中，重视实践教学的过程数据采集，包括学生的参与度和教师的指导情况等。通过学生反馈、讨论和互评等方式，提高学生在实践教学中的参与度和对教学效果的满意度。评价引入多元化的评价主体，包括教师、学生、企业导师和行业专家等，从不同角度和层面对学生的实践能力进行评价，使评价结果更加全面和客观。

2.2 评价体系的实施

评价体系是过程与结果的结合，不仅关注学生的学习成果，也重视学习过程。通过设置多个监控点，实时跟踪学生的学习进展和教师的教学过程，确保教学活动的有效性和针对性[3]。结合线上虚拟仿真实践和线下实际操作，能够适应不同学习场景，提高评价的灵活性和适应性。这种混合式评价方式能够更好地适应现代教育的需要。

由于高职院校的人才培养方案是基于自身特色和地区发展需求制定的，因此评价体系也需根据各专业特点进行定制。评价体系结合了化工专业的特点，如化工实践操作安全意识的增强和过程性考核指标的强化。评价体系侧重理论知识应用能力、行业新技术融合能力和创新思维能力的培养，这些都是针对专业技术领域的特点定制的。

2.3 过程性评价的应用实践

评价体系分为资源评价、过程评价和结果评价三方面，包括实践教学条件、教学内容完善度、教师实践教学能力、教师素养、学生学习效果、学习满意度、认知和定位提升、理论知识转化应用、社会服务能力、协调组织能力、个人素养等。尤其是在过程性评价中，根据虚仿实验实训自身特点和专业特色分解实训操作步骤，对每步操作的正确性、规范性、安全性进行自动记录、评估、计分、计时，并输出详细的考核记录单[4]。从管理员、教师、学生角度进行数据的分析，形成针对性的数据集。根据分析结果，向学生提供有针对性的反馈和建议，帮助他们改进学习方法、克服困难并取得更好的成绩，教师可以调整教学策略，采取更适合学生的教学方法和教学资源。分析应该综合考虑学生的个人情况、学习需求和学习表现，以提供个性化的支持和指导，促进更有效的学习过程。再通过组织各类竞赛和项目，鼓励学生积极参与实践，以实际操作和成果来展示学习效果，纳入增值评价，激发学生的学习兴趣和创新能力。

想要完成过程性评价的分析，数据是实现研究目标的关键，平台首先对接收集和整合多源的学生行为数据，以便进行全面的分析。依托于“大数据技术+人工智能”算法的大数据应用系统，对数据资源进行管理，实现对不同源头原始数据的治理和标准统一。

2.3.1 跨数据源轨迹和业务数据融合

利用数据中心将虚仿平台与多个数据源和平台无缝对接，例如教务系统、教学过程管理系统、学工系统、二课系统等，实现全面的数据收集和分析，这样的集成能力可以从不同系统中获取数据，实现学生在校活动数据的全方位记录，通过数据中心，将跨数据源数据进行统一融合流转。

2.3.2 异构数据源的集成

通过采集学生信息数据、学习行为数据、活动数据、硬件设备数据，进行数据转换、清洗和合并，促进了不同系统和数据库之间的数据流转和整合，确保数据的一致性和准确性，以供分析使用。例如对全部数据源的数据视图、数据表、字段进行全量异步抽取，基于国家的数据标准和教育部的数据标准制定校级数据标准确源，再根据各类原生数据处理加工后构建不同维度的精细化数据模型，深入研究学生学习效果的影响因素。

2.3.3 时空数据挖掘

应用机器学习和数据挖掘技术，从学生数据（例如开始时间、结束时间、实训项目累计时长、实训成绩、综合分、过程步骤得分）中发现隐藏的时空模式和关联规律，为决策提供更深入的洞察。运用算法分析模型，展现不同学生的个性化特点，帮助教师对学生培养和管理。

着重通过学生多维数据管理标记，生成学生各维度的原生及衍生信息，便于管理人员洞悉影响学生学业的负面因素，通过对影响因素的层层数据分析与挖掘，直达学生的问题根源，实现学生个性化分析、基准化教学、数据化管理的实践教学新模式。

3 过程性评价的应用效果

3.1 能力固化不断增强

虚仿基地借助于虚拟仿真手段使化工生产高危险、高风险、不可及、不可视等操作过程变得直观、形象，更具可操作性，实现了化工实训教学“过程虚拟化、环境真实化、设备生产化”的功能，提高了学生实践动手能力，帮助两个专业实现了学生国家级技能大赛获奖的突破。实践教学过程性评价帮助教师了解实践教学中的问题，促使教师不断提升自身的教学能力和专业素养，促进了教学方法的改进。学生通过评价体系更清晰地认识到自己的不足，促进了自主学习能力的发展，评价体系的实施，提高了学生的实践操作能力和创新思维。企业参与评价标准的制定，加强了校企合作，提高了教育的适应性和灵活性。

3.2 “ 理、虚、实”得以融通

利用虚仿平台搭建虚拟工作场景，完成综合性实训项目，实现信息发布、数据收集分析、互动交流、成绩评定、成果展示等功能为过程性评价提供了可能。以技术驱动教学变革，引入虚拟现实实现“理、虚、实”一体化的教学，做到了维度、真实、交互三个方面的升级。通过案例流程化的操作步骤，学生熟悉掌握专业实验的操作步骤和要点；同时采用提示、自动化记录的考查方式，以保证学生操作练习的无限性和结果的可追溯性[5]。学院实施实验实训准入制度，将平台作为实验实训准入学习、考核的入口，覆盖率已达100%。

3.3 自研实现良性教学生态

通过虚拟仿真平台，培养双创团队，参与专业研究，以虚拟仿真的技术手段解决实际技术难题。借助“虚拟现实+”技术，实现教学内容的具象化、直观化、立体化，增强了趣味性和实用性，激发学生学习热情；同时，通过VR软件自我开发与更新，学院已自研了7 个具有自主知识产权的VR应用项目，创收二十余万。以创促教、以创促学，比做中学更加深刻，实现产教共建、自我造血、持续升级。学生在深度的学习和作品开发过程中巩固技能，达到了解一个行业，爱上一个专业的效果。

4 结束语

虚仿基地的实践教学中，过程性评价模型仍需持续改进和评估，以确保其紧密跟随教育环境的动态变化和学生需求的不断更新。一是不断丰富和完善数据的多样性。例如，通过将部分教师频繁使用的公共在线学习平台数据无缝接入系统，就可以填补数据拼图的空白，进而形成更为全面、细致的数据集合。二是在现有的原始数据基础上进行深入挖掘，以提取更多具有价值的新特征值。以学生的在线行为为例，可以将其进一步精细划分为公共学习相关和专业学习相关两大类别，从而更精确地把握学生的线上活动习惯与偏好。三是对评估指标进行细致的梳理与分析，根据虚仿基地实践教学的具体实际情况，不断调整和优化指标的合理性、准确性以及权重分配，确保评估体系能够真实反映学生实践环节学习的实际情况与发展态势。

参考文献：

[1] 王忠，康东，王麒霁.高等职业教育虚拟仿真实训基地建设研究[J].计算机时代，2022（11）：134-136，140.

[2] 游磊.职业院校实践教学质量评价体系构建研究[J].黑龙江教师发展学院学报，2024，43（8）：84-87.

[3] 张金果，史文革.职业院校工程实践教学质量评价体系分析[J].科学咨询（科技·管理），2024（5）：193-196.

[4] 武芳，吕利霞.化工单元操作过程性考核评价改革与实践[J]. 内蒙古石油化工，2024，50（4）：56-59.

[5] 郜源，王金友.化工虚拟仿真实训基地建设探究[J].天津化工，2023，37（3）：146-149.

【通联编辑：光文玲】

基金项目：四川省教育厅2022-2024 年职业教育人才培养和教育教学改革研究重点项目“高职院校现代化工虚拟现实实践教学新模式的探索与研究”（项目编号：GZJG2022-442）