高職院校示范性虛擬仿真實(shí)訓(xùn)基地建設(shè)實(shí)踐

宋穎 李福勝 余建勇

摘要：高速鐵路智能運(yùn)維虛擬仿真實(shí)訓(xùn)基地作為國(guó)家級(jí)職業(yè)教育示范性虛擬仿真實(shí)訓(xùn)基地培育項(xiàng)目，應(yīng)用現(xiàn)代信息技術(shù)，建成服務(wù)高鐵“車務(wù)、機(jī)務(wù)、工務(wù)、電務(wù)、車輛”五大系統(tǒng)主要行車崗位人才培養(yǎng)的數(shù)智化職業(yè)教學(xué)新場(chǎng)景，有力支持高鐵產(chǎn)業(yè)發(fā)展所急需的高鐵智能運(yùn)維類技術(shù)人才的培養(yǎng)。

關(guān)鍵詞：高職院校；虛擬仿真；實(shí)訓(xùn)基地

1. 建設(shè)背景

2019年9月，中共中央、國(guó)務(wù)院印發(fā)的《交通強(qiáng)國(guó)建設(shè)綱要》明確提出“大力培養(yǎng)支撐中國(guó)制造、中國(guó)創(chuàng)造的交通技術(shù)技能人才隊(duì)伍，構(gòu)建適應(yīng)交通發(fā)展需要的現(xiàn)代職業(yè)教育體系”[1]，高素質(zhì)高鐵運(yùn)維類技術(shù)技能人才是不可或缺的重要組成部分。而實(shí)踐教學(xué)基地作為職業(yè)院校育人的重要載體，在人才培養(yǎng)中發(fā)揮著重要作用。虛擬仿真技術(shù)在實(shí)訓(xùn)教學(xué)中是一種新的教育生產(chǎn)力，是實(shí)現(xiàn)“互聯(lián)網(wǎng)+實(shí)訓(xùn)”的重要信息技術(shù)手段[2]，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)教學(xué)模式、教學(xué)方式的多樣化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化、數(shù)字化，還拓展了學(xué)生混合式的學(xué)習(xí)路徑[3]。2021年，鄭州鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院投入建設(shè)高速鐵路智能運(yùn)維虛擬仿真實(shí)訓(xùn)基地，將物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)、混合現(xiàn)實(shí)技術(shù)、5G網(wǎng)絡(luò)等信息技術(shù)融入建設(shè)，使學(xué)生真實(shí)地沉浸在機(jī)車駕駛、高速列車檢修、高鐵信號(hào)設(shè)備檢修等實(shí)際工作場(chǎng)景中，提升學(xué)生的技術(shù)技能水平，在很大程度上緩解了學(xué)生在實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)過(guò)程中不能到鐵路一線生產(chǎn)單位現(xiàn)場(chǎng)實(shí)操、接觸實(shí)物設(shè)備的情況，將更加有力支持高鐵產(chǎn)業(yè)發(fā)展所急需的高鐵智能運(yùn)維類技術(shù)人才的培養(yǎng)。該基地獲批國(guó)家級(jí)職業(yè)教育示范性虛擬仿真實(shí)訓(xùn)基地培育項(xiàng)目。

2. 建設(shè)優(yōu)勢(shì)

2.1 強(qiáng)基筑峰，專業(yè)群建設(shè)與人才培養(yǎng)屢獲佳績(jī)

學(xué)院緊密圍繞《國(guó)家職業(yè)教育改革實(shí)施方案》、國(guó)家鐵路和區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展戰(zhàn)略，對(duì)接高鐵產(chǎn)業(yè)鏈中的智能制造、工程建設(shè)、運(yùn)營(yíng)維護(hù)等環(huán)節(jié)，不斷調(diào)整專業(yè)布局、聚焦優(yōu)勢(shì)專業(yè)。堅(jiān)持質(zhì)量立校，生源質(zhì)量穩(wěn)居全省高職院校前列，人才培養(yǎng)質(zhì)量得到社會(huì)、行業(yè)、企業(yè)的廣泛認(rèn)可，培育出以全國(guó)“最美奮斗者”李向前、“全國(guó)勞?！睆埧∏?、“全國(guó)鐵路技術(shù)能手”鄒鵬等為代表的一大批優(yōu)秀畢業(yè)生。

2.2 多措并舉，師資隊(duì)伍建設(shè)卓越有效

學(xué)院瞄準(zhǔn)高鐵產(chǎn)業(yè)發(fā)展人才需求，堅(jiān)持實(shí)施“人才強(qiáng)校”戰(zhàn)略，通過(guò)內(nèi)培外引等一系列措施，實(shí)現(xiàn)高層次人才云集，師資隊(duì)伍力量雄厚。壩道工程“醫(yī)院”院士團(tuán)隊(duì)、病路險(xiǎn)壩修復(fù)專家王復(fù)明院士、國(guó)務(wù)院政府特殊津貼專家李向前等行業(yè)領(lǐng)軍人才、大國(guó)工匠、名師名家共育人才。其中，全國(guó)高校黃大年式教師團(tuán)隊(duì)1個(gè)、立項(xiàng)建設(shè)國(guó)家級(jí)職業(yè)教育教師教學(xué)創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)1個(gè)。

2.3 校企合作，實(shí)訓(xùn)基地建設(shè)邁上新臺(tái)階

作為河南省教育廳與中鐵鄭州局集團(tuán)唯一共建院校，學(xué)院按照“引企入校、產(chǎn)教結(jié)合”的思路，不斷完善校企合作機(jī)制，打造國(guó)際化職教集團(tuán)，連年與技術(shù)先進(jìn)、管理規(guī)范、社會(huì)責(zé)任感強(qiáng)的行業(yè)龍頭企業(yè)深度合作共建生產(chǎn)性、虛擬仿真類、產(chǎn)教融合型等類型實(shí)踐教學(xué)基地，逐步優(yōu)化校內(nèi)外實(shí)訓(xùn)基地功能，穩(wěn)步提升實(shí)踐教學(xué)質(zhì)量。

3. 建設(shè)思路

全面貫徹落實(shí)《國(guó)家職業(yè)教育改革實(shí)施方案》，服務(wù)學(xué)校雙高專業(yè)群建設(shè)，對(duì)接高鐵智能運(yùn)維人才需求，體現(xiàn)鐵路“大、聯(lián)、動(dòng)、機(jī)”屬性，解決現(xiàn)有實(shí)訓(xùn)基地各工種協(xié)同作業(yè)不足問(wèn)題，構(gòu)建以“崗位引導(dǎo)、能力遞進(jìn)”為基本思路的高速鐵路智能運(yùn)維實(shí)踐教學(xué)框架；配置復(fù)興號(hào)CR400BF仿真駕駛艙、綠巨人CR200J仿真操縱臺(tái)、機(jī)車車輛模型全息柜、體感互動(dòng)顯示屏等虛擬仿真實(shí)訓(xùn)設(shè)備和自動(dòng)閘機(jī)、乘務(wù)員出退勤一體機(jī)、計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖、重力感應(yīng)屏等真實(shí)設(shè)備，利用VR/AR/MR、5G和人工智能等新一代信息技術(shù)建設(shè)一個(gè)數(shù)字化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化的職業(yè)教育示范性高速鐵路智能運(yùn)維虛擬仿真實(shí)訓(xùn)基地，為培養(yǎng)符合高鐵智能運(yùn)維崗位需求的高素質(zhì)技術(shù)技能型人才提供優(yōu)質(zhì)實(shí)訓(xùn)資源。

4. 主要建設(shè)內(nèi)容

基地建設(shè)從“綜合技能演練、專項(xiàng)技能強(qiáng)化、基地智慧化管理”等三個(gè)維度出發(fā)，分別構(gòu)筑以“鐵路安全警示教育、多工種聯(lián)動(dòng)協(xié)同作業(yè)、高鐵行車綜合故障排除”為主的綜合技能演練系統(tǒng)，搭建以“高速鐵路智能制動(dòng)技術(shù)、鐵路互聯(lián)互通、高鐵信號(hào)設(shè)備檢修、高鐵牽引變電技術(shù)”為主的專項(xiàng)技能強(qiáng)化實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)，開發(fā)基地信息化管理系統(tǒng)，賦能基地高水平管理。結(jié)合高鐵安全生產(chǎn)要素，開發(fā)優(yōu)質(zhì)虛擬仿真類實(shí)訓(xùn)教學(xué)資源，培育高水平師資隊(duì)伍。深化校企合作，建立實(shí)訓(xùn)室績(jī)效定期考核制度，探索校企共建共管共用實(shí)訓(xùn)基地建設(shè)新機(jī)制。

4.1 整合優(yōu)勢(shì)資源，校企共建高水平虛擬仿真實(shí)訓(xùn)基地

4.1.1 高鐵行車虛擬仿真綜合實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)

以鄭州地區(qū)實(shí)際鐵路線路和車站為藍(lán)本進(jìn)行系統(tǒng)場(chǎng)景設(shè)計(jì)，從工作場(chǎng)景到作業(yè)過(guò)程全方位展現(xiàn)高速鐵路運(yùn)輸過(guò)程中車、機(jī)、工、電、輛、供電等專業(yè)業(yè)務(wù)綜合聯(lián)動(dòng)，展現(xiàn)作業(yè)過(guò)程和所用技術(shù)裝備。

4.1.2 鐵路安全警示教育訓(xùn)練系統(tǒng)

結(jié)合實(shí)物設(shè)備應(yīng)用MR、VR技術(shù)將安全體驗(yàn)項(xiàng)目、鐵路交通事故案例、安全生產(chǎn)作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)等進(jìn)行情境化展現(xiàn)，通過(guò)寓教于樂的方式向?qū)W生展示鐵路安全生產(chǎn)要素。

4.1.3 高速列車檢修職業(yè)培訓(xùn)系統(tǒng)

通過(guò)三維建模技術(shù)、三維交互技術(shù)以及三維引擎技術(shù)建設(shè)高精度CR400AF動(dòng)車組和城軌B型車仿真模型，真實(shí)再現(xiàn)列車結(jié)構(gòu)及檢修環(huán)境，提升學(xué)生對(duì)設(shè)備內(nèi)部結(jié)構(gòu)及維修過(guò)程的直觀認(rèn)知感受。

4.1.4 高速鐵路智能制動(dòng)技術(shù)實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)

內(nèi)設(shè)機(jī)車、動(dòng)車組、城軌交通車輛等制動(dòng)相關(guān)設(shè)備，形成以“制動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)認(rèn)知、制動(dòng)原理掌握和實(shí)物交互操作”為主的多梯度教學(xué)與培訓(xùn)體系。

4.1.5 鐵路運(yùn)輸互聯(lián)互通實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)

以列車調(diào)度指揮仿真子系統(tǒng)為核心，遠(yuǎn)程互聯(lián)互通子系統(tǒng)和視訊互動(dòng)子系統(tǒng)為輔助，利用5G信息技術(shù)建立課堂與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)連接、虛擬場(chǎng)景和真實(shí)操練相結(jié)合的學(xué)習(xí)環(huán)境。

4.2 堅(jiān)持育訓(xùn)一體，校企協(xié)同共研實(shí)踐教學(xué)育人體系

服務(wù)高鐵運(yùn)維生產(chǎn)安全，融入高鐵運(yùn)維崗位作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，引入鐵路交通事故典型案例，校企共研共筑與高鐵智能運(yùn)維虛擬仿真基地相適應(yīng)的實(shí)踐教學(xué)體系，培養(yǎng)技藝高超、安全生產(chǎn)意識(shí)強(qiáng)的高素質(zhì)復(fù)合型人才。通過(guò)實(shí)施基地建設(shè)，開發(fā)涵蓋高鐵運(yùn)輸調(diào)度、高鐵通信信號(hào)、高鐵電力調(diào)度、高鐵車輛檢修、高鐵行車等崗位的虛擬仿真實(shí)踐多語(yǔ)種教學(xué)數(shù)字資源50個(gè)以上，制定虛擬仿真實(shí)踐教學(xué)標(biāo)準(zhǔn)，培育由行業(yè)大師、企業(yè)技術(shù)能手、校內(nèi)骨干教師構(gòu)成的育訓(xùn)一體高鐵智能運(yùn)維師資隊(duì)伍，開設(shè)高鐵安全教育類選修課，實(shí)行基地安全考核準(zhǔn)入制度，引導(dǎo)學(xué)生牢固樹立確保高鐵和旅客安全萬(wàn)無(wú)一失的政治覺悟。

4.3 深化校企合作，探索校企共建共享實(shí)訓(xùn)基地機(jī)制

聚焦高速鐵路產(chǎn)業(yè)發(fā)展，深化校企合作，主動(dòng)與中國(guó)鐵路鄭州局集團(tuán)有限公司、鄭州地鐵等大型企業(yè)在人才培養(yǎng)、技術(shù)創(chuàng)新、就業(yè)創(chuàng)業(yè)、社會(huì)服務(wù)等方面開展深度合作，健全專門的校企合作管理機(jī)構(gòu)，探索校企共建共管共用實(shí)訓(xùn)基地新機(jī)制。通過(guò)創(chuàng)新校企合作實(shí)訓(xùn)基地體制機(jī)制，建立實(shí)訓(xùn)基地共建共管機(jī)制、培訓(xùn)資源共建共享機(jī)制、教師團(tuán)隊(duì)互兼互聘機(jī)制、技術(shù)研發(fā)與服務(wù)合作機(jī)制等制度，從宏觀管理到微觀實(shí)施，建立校企雙方利益共同體。

5. 保障措施

5.1 項(xiàng)目管理機(jī)制

在基地建設(shè)方面，建立了完備的“院級(jí)論證—校級(jí)評(píng)審—省級(jí)審核”三級(jí)審核體系，切實(shí)保證資金使用效益。為防范項(xiàng)目建設(shè)過(guò)程中所存風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)，培養(yǎng)優(yōu)秀師資和人才，提高實(shí)訓(xùn)基地使用績(jī)效，學(xué)院出臺(tái)了《教學(xué)科研實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)室建設(shè)與管理辦法》《實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)室安全管理規(guī)定》等一系列有助于基地可持續(xù)發(fā)展的制度。

5.2 多元投入機(jī)制

學(xué)院通過(guò)統(tǒng)籌各級(jí)財(cái)政資金、行業(yè)企業(yè)支持資金、自籌資金支持基地建設(shè)，建立多元投入、協(xié)同推進(jìn)的投入機(jī)制，確保項(xiàng)目建設(shè)具有足夠的配套資金支持。通過(guò)共建、共管、共用的方式，爭(zhēng)取國(guó)有龍頭企業(yè)參與項(xiàng)目建設(shè)，加大人力、設(shè)備、資金等投入力度。創(chuàng)新基地績(jī)效考核評(píng)價(jià)與激勵(lì)機(jī)制，激勵(lì)各項(xiàng)目建設(shè)部門通過(guò)技術(shù)服務(wù)、培訓(xùn)服務(wù)、合作開發(fā)項(xiàng)目等形式爭(zhēng)取社會(huì)資源，在提升服務(wù)發(fā)展水平的同時(shí)增強(qiáng)自我造血功能。

5.3 改革發(fā)展環(huán)境

在服務(wù)“一帶一路”建設(shè)、中國(guó)高鐵“走出去”等國(guó)家重大發(fā)展戰(zhàn)略的背景下，以學(xué)院“雙高專業(yè)群”建設(shè)為契機(jī)，創(chuàng)新實(shí)訓(xùn)基地建設(shè)模式，在項(xiàng)目建設(shè)中完善“政府、行業(yè)、企業(yè)、學(xué)院”四位一體協(xié)同推進(jìn)機(jī)制，優(yōu)化項(xiàng)目建設(shè)的改革實(shí)踐環(huán)境。通過(guò)建立健全績(jī)效管理機(jī)制、容錯(cuò)糾錯(cuò)機(jī)制，激勵(lì)廣大教師勇于擔(dān)當(dāng)、敢于創(chuàng)業(yè)的積極性、創(chuàng)造性，促進(jìn)高水平實(shí)踐教學(xué)基地建成。

6. 特色創(chuàng)新

6.1 促進(jìn)專業(yè)融合聯(lián)動(dòng)，搭建多崗位聯(lián)動(dòng)作業(yè)虛擬仿真實(shí)訓(xùn)平臺(tái)

打破傳統(tǒng)實(shí)訓(xùn)室按專業(yè)、課程分塊建設(shè)的模式，根據(jù)高速鐵路行車內(nèi)部聯(lián)系和不同專業(yè)的耦合程度，實(shí)現(xiàn)不同專業(yè)的局部融合和綜合聯(lián)動(dòng)，采用與鐵路工作現(xiàn)場(chǎng)要求同步、環(huán)境相近、標(biāo)準(zhǔn)一致的手段，構(gòu)建高速鐵路數(shù)字孿生形態(tài)，突出高速鐵路行車主要工種實(shí)作演練的交互性、真實(shí)性和實(shí)踐性，解決專業(yè)知識(shí)分散、配合銜接少的問(wèn)題。對(duì)接高鐵技術(shù)技能人才崗位需求，融入智能客站、智能調(diào)度、智能運(yùn)維、智能動(dòng)車組等智能高鐵運(yùn)營(yíng)和智能裝備領(lǐng)域新技術(shù)，提高鐵路運(yùn)輸行業(yè)車、機(jī)、工、電、輛、供電等專業(yè)人才在協(xié)作配合方面的技能水平，培養(yǎng)現(xiàn)場(chǎng)所需要的聯(lián)合一體化創(chuàng)新型、復(fù)合型人才，打造國(guó)內(nèi)先進(jìn)的綜合人才培養(yǎng)高地。

6.2 提高培訓(xùn)服務(wù)能力，拓展鐵路產(chǎn)業(yè)科普啟蒙教育維度

以精品優(yōu)質(zhì)鐵路精神文化課程和智能高鐵產(chǎn)業(yè)鏈行車組織體驗(yàn)，為鐵路公司、退役軍人和社區(qū)群眾、中小學(xué)生等社會(huì)群體提供鐵路科普啟蒙教育服務(wù)。采用“互聯(lián)網(wǎng)+”和“智能化”互動(dòng)展示等新技術(shù)形式，通過(guò)展示我國(guó)鐵路的建設(shè)與百年發(fā)展歷程、鐵路先行者探索鉆研的榜樣力量和中國(guó)智能高速鐵路關(guān)鍵技術(shù)，弘揚(yáng)鐵路文化，涵養(yǎng)匠心匠魂，做好高速鐵路產(chǎn)業(yè)教育“開學(xué)第一課”，以期實(shí)現(xiàn)全民共建中國(guó)智能高鐵。

6.3 建設(shè)多語(yǔ)種國(guó)際化智慧學(xué)習(xí)工場(chǎng)，構(gòu)建產(chǎn)教融合創(chuàng)新信息服務(wù)基地

開發(fā)中英俄多語(yǔ)種功能支撐專業(yè)群服務(wù)“走出去”的人才培養(yǎng)需要和推動(dòng)國(guó)際交流合作；建設(shè)包括各專業(yè)學(xué)員理論和實(shí)訓(xùn)教育信息的綜合信息管理平臺(tái)，利用大數(shù)據(jù)為各專業(yè)教學(xué)分析、科學(xué)研究提供決策支持，為學(xué)院各工程研究中心科研項(xiàng)目實(shí)驗(yàn)、成果轉(zhuǎn)化、對(duì)外培訓(xùn)和國(guó)際化教學(xué)應(yīng)用創(chuàng)造條件，提升產(chǎn)教融合的活力和可持續(xù)發(fā)展能力，建成具有國(guó)際水平的信息化產(chǎn)教融合創(chuàng)新服務(wù)基地。

結(jié)語(yǔ)

隨著云計(jì)算、5G技術(shù)的不斷發(fā)展，職業(yè)教育對(duì)于虛擬仿真實(shí)訓(xùn)教學(xué)資源的需求也將越來(lái)越大。高速鐵路智能運(yùn)維虛擬仿真實(shí)訓(xùn)基地主動(dòng)服務(wù)高鐵產(chǎn)業(yè)變革需求，融合數(shù)字經(jīng)濟(jì)發(fā)展要求，致力于破解“高鐵運(yùn)維真實(shí)設(shè)備價(jià)值高”“高鐵設(shè)備維修損耗高”“鐵路運(yùn)輸生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)風(fēng)險(xiǎn)高”“電務(wù)作業(yè)上道難”“高鐵駕駛觀摩難”“高鐵調(diào)度運(yùn)輸再現(xiàn)難”等痛點(diǎn)和難點(diǎn)，服務(wù)新時(shí)代高速鐵路智能運(yùn)維復(fù)合型技術(shù)技能人才培養(yǎng)。同時(shí)在建設(shè)中也存在一些不足，在實(shí)訓(xùn)資源開發(fā)可持續(xù)性、實(shí)訓(xùn)基地開放共享程度、虛擬仿真項(xiàng)目研究深度等方面還有較大空間，有待進(jìn)一步提升。

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作者簡(jiǎn)介：宋穎，本科，講師，研究方向：虛擬仿真實(shí)訓(xùn)基地建設(shè)與教學(xué)管理；李福勝，博士研究生，教授，研究方向：職業(yè)教育教學(xué)改革；余建勇，碩士研究生，講師，研究方向：虛擬仿真實(shí)訓(xùn)基地管理。

基金項(xiàng)目：教育部高等學(xué)校科學(xué)研究發(fā)展中心《虛擬仿真技術(shù)在職業(yè)教育教學(xué)中的創(chuàng)新應(yīng)用》專項(xiàng)課題——高速鐵路虛擬仿真實(shí)訓(xùn)基地建設(shè)研究與實(shí)踐（編號(hào)：ZJXF2022006）；河南省職業(yè)教育教學(xué)改革研究與實(shí)踐項(xiàng)目——高質(zhì)量發(fā)展背景下職業(yè)教育教學(xué)資源建設(shè)路徑的研究與實(shí)踐（項(xiàng)目批準(zhǔn)號(hào)：豫教〔2023〕03222）；河南省高等學(xué)校重點(diǎn)科研項(xiàng)目計(jì)劃支持——基于虛擬仿真技術(shù)的智能化高鐵行車人機(jī)交互系統(tǒng)開發(fā)（編號(hào)：22A520050）。