當前,職教實訓教學過程中存在著高投入、高損耗、高風險和難實施、難觀摩、難再現(xiàn)的“三高三難”問題,這在智能化精密制造專業(yè)尤為突出。采用VR、AR、MR等虛擬仿真技術(shù),既可以讓學習者沉浸在虛擬環(huán)境中身臨其境地學習,也能很好地解決以上實訓教學中存在的問題。因此,融合創(chuàng)新智能化精密制造虛擬仿真實訓基地建設(shè),可以促進虛擬仿真技術(shù)與職教教學的深度融合,切實賦能智能化精密制造領(lǐng)域職業(yè)教育的高質(zhì)量發(fā)展。
堅持“需求導向”,構(gòu)建虛擬仿真實訓項目資源
問題驅(qū)動,系統(tǒng)設(shè)計虛擬仿真實訓教學鏈。聚焦智能化精密制造相關(guān)領(lǐng)域,通過行業(yè)企業(yè)調(diào)研,分析面向的主要工作崗位的典型行動場景、工作環(huán)節(jié)及職業(yè)要求,從專業(yè)群層面出發(fā),做好頂層設(shè)計,優(yōu)化各專業(yè)的人才培養(yǎng)目標定位。專業(yè)群帶頭人、專業(yè)主任、課程負責人全程介入,從產(chǎn)品設(shè)計、工藝裝備、制造與檢測和系統(tǒng)集成等四個技術(shù)環(huán)節(jié)出發(fā),在專業(yè)群層面逐門分析專業(yè)課程群中每門課程實訓教學過程中存在的“三高三難”問題。根據(jù)專業(yè)群實訓教學共建共享要求,明確需要基于虛擬仿真技術(shù)實現(xiàn)的實訓單元及模塊,系統(tǒng)設(shè)計虛擬仿真實訓教學鏈。
職業(yè)導向,開發(fā)立體化虛擬仿真教學資源。融入新標準、新設(shè)備、新規(guī)范、新工藝,以真實產(chǎn)品、案例、工藝流程及技術(shù)方案為載體,融入“X”證書、技術(shù)標準、流程規(guī)范、作業(yè)手冊等,注重學歷教育和技能培訓的結(jié)合,由課程負責人牽頭,結(jié)構(gòu)化設(shè)計虛擬仿真實訓教學資源框架,撰寫虛擬仿真顆?;Y源的腳本,與企業(yè)虛擬仿真技術(shù)開發(fā)人員商討,確定虛擬仿真資源交互且多元的呈現(xiàn)方式,開發(fā)系列虛擬仿真實訓教學項目,形成一批虛擬仿真版的精品在線開放課程和新形態(tài)教材。借助人工智能、大數(shù)據(jù)等信息化技術(shù),注重交互性,實現(xiàn)實訓操作錯誤提示及指導學習功能,注重流程管理,打造一個智能管理評價系統(tǒng),實現(xiàn)對虛擬仿真實訓的全過程跟蹤評價反饋,同時,融入AR、3D等仿真技術(shù),開發(fā)“X”證書配套培訓課程和教材。
堅持“融合發(fā)展”,做好虛擬仿真實訓基地架構(gòu)
整體設(shè)計,打造“一體化”的虛擬仿真實訓區(qū)和管理中心。聯(lián)合虛擬仿真應(yīng)用技術(shù)開發(fā)企業(yè),建設(shè)虛擬仿真實訓基地基礎(chǔ)設(shè)施。在空間上架構(gòu)虛擬展示體驗區(qū)、虛擬現(xiàn)實教學區(qū)、虛擬協(xié)同創(chuàng)新區(qū)和虛實結(jié)合訓練區(qū)等虛擬仿真實訓區(qū),采用當前主流虛擬仿真技術(shù)和設(shè)備,如VR頭盔、裸眼3D顯示大屏等,分別承擔VR/MR體驗與展示、項目集中教學、資源開發(fā)與應(yīng)用和虛實結(jié)合實訓教學。同時,設(shè)立綜合管理中心,負責虛擬仿真實訓基地各實訓區(qū)的使用、虛擬仿真設(shè)備和軟件采購以及各類虛擬仿真實訓項目的上線并保障實施等。
系統(tǒng)集成,構(gòu)建“模塊化車間式”的云在線“虛擬工廠”。從滿足學生虛擬仿真相關(guān)的專業(yè)體驗、教學應(yīng)用、實習實訓、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)、綜合服務(wù)等全方位需求出發(fā),引入虛擬現(xiàn)實仿真技術(shù),堅持虛實結(jié)合、育訓結(jié)合、軟硬結(jié)合和產(chǎn)教結(jié)合,集線上在線學習與線下沉浸體驗于一體,適應(yīng)VR、PC、平板、手機等多種終端應(yīng)用,建設(shè)數(shù)字化機械博物館和虛擬工廠場景等模塊,開發(fā)工業(yè)機器人應(yīng)用、智能生產(chǎn)線設(shè)計與裝調(diào)、物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)等虛擬車間,系統(tǒng)形成云在線“虛擬工廠”。
產(chǎn)教融合,探索虛擬仿真實訓基地管理機制。學校牽頭聯(lián)合國內(nèi)虛擬仿真技術(shù)開發(fā)與應(yīng)用領(lǐng)軍企業(yè)及智能化精密制造領(lǐng)域骨干企業(yè),跨學院、跨專業(yè)設(shè)立虛擬仿真實訓基地建設(shè)管理領(lǐng)導小組、綜合管理中心,并制定虛擬仿真資源接口標準規(guī)范和動態(tài)更新機制,邀請?zhí)摂M仿真實訓資源開發(fā)企業(yè)的項目經(jīng)理和技術(shù)人員、校企合作企業(yè)的技術(shù)骨干、跨專業(yè)的“雙師型”專業(yè)教師和實訓指導教師以及虛擬仿真相關(guān)專業(yè)和課程的教師,組建虛擬仿真實訓課程建設(shè)團隊,并建立虛擬仿真實訓資源校企合作開發(fā)以及推廣應(yīng)用等相關(guān)制度。
堅持“應(yīng)用驅(qū)動”,提升教師數(shù)字化服務(wù)能力
“互聯(lián)網(wǎng)+”,打造“線上線下、虛實結(jié)合”新型課堂。依托虛擬工廠,借助VR設(shè)備,開展沉浸式、合作式交互體驗教學,培養(yǎng)學生合作能力;利用PC、手機、平板等多種終端,實施“云在線”虛擬仿真實訓教學,使學習者能隨時隨地開展實訓,培養(yǎng)自主學習能力;在虛擬結(jié)合實訓區(qū),先虛擬仿真、后真實實訓,推進“虛實結(jié)合”教學;利用智能管理評價系統(tǒng),改革實訓教學評價考核方式,對利用不同終端的教學過程,實現(xiàn)全過程的跟蹤與反饋。充分利用虛擬仿真版的精品在線開放課程,實施“線上線下、虛實結(jié)合”教學,推進虛實結(jié)合深度融合應(yīng)用的“課堂革命”;同時,利用虛擬協(xié)同創(chuàng)新區(qū),開展創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育,豐富第二課堂教學內(nèi)容。
校企協(xié)同,打造高水平的虛擬仿真實訓教學團隊。聘請一批虛擬仿真實訓資源開發(fā)企業(yè)的技術(shù)人員以及有虛擬仿真實訓教學經(jīng)驗的“雙師型”專業(yè)教師,擔任虛擬仿真實訓教學兼職指導老師;選拔一批具有豐富實訓教學經(jīng)驗及創(chuàng)新潛力明顯的中青年教師,通過參加各類虛擬仿真實訓資源開發(fā)以及教學應(yīng)用等培訓,培養(yǎng)一批虛擬現(xiàn)實技術(shù)應(yīng)用專業(yè)帶頭人和骨干教師。實施“專兼結(jié)對”,不定期開展虛擬仿真實訓教學專題研討會,進一步提升虛擬仿真實訓教學水平;將虛擬仿真實訓資源開發(fā)以及實訓教學等納入年度考核與教學業(yè)績,確保專業(yè)教師參與的積極性和主動性。
開放共享,打造“虛擬仿真”版服務(wù)品牌。依托虛擬仿真實訓基地,面向社會開放參觀及培訓,如開展黨史學習教育、機械發(fā)展史學習等;將VR技術(shù)引入機械產(chǎn)品設(shè)計、驗證、展示等環(huán)節(jié),促進科研成果孵化;開發(fā)一批雙語或多語言的虛擬仿真實訓項目和管理評價平臺,面向“一帶一路”國家開放網(wǎng)絡(luò)平臺,為其提供優(yōu)質(zhì)的虛擬仿真教學資源,彌補對方實訓設(shè)備短缺的問題,并用于東南亞與非洲國家的相關(guān)職業(yè)技能培訓,輸出我國的職業(yè)教學資源和教育標準、教育理念。同時,建設(shè)虛擬現(xiàn)實版的機械博物館,面向區(qū)域特色產(chǎn)業(yè)中的“走出去”企業(yè),開展產(chǎn)品的虛擬認知與拆裝培訓,深化與“一帶一路”沿線國家在產(chǎn)品研發(fā)方面的互聯(lián)互通。
(作者單位系金華職業(yè)技術(shù)學院)
《中國教育報》2023年04月25日第7版
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