數(shù)字農(nóng)業(yè)虛擬仿真實訓基地建設研究
——以新疆石河子職業(yè)技術(shù)學院為例

高宏云，郭 健，弓中偉

（新疆石河子職業(yè)技術(shù)學院，新疆維吾爾自治區(qū) 石河子 832000）

1 數(shù)字農(nóng)業(yè)虛擬仿真實訓基地建設背景

新疆石河子職業(yè)技術(shù)學院是國家百所示范院校和兵團優(yōu)質(zhì)高等職業(yè)院校建設單位，全國100 所鄉(xiāng)村振興人才培養(yǎng)優(yōu)質(zhì)校建設單位之一。學院依托新疆天業(yè)節(jié)水灌溉股份有限公司的資金與產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢，組建了校企合作、工學結(jié)合式實驗實訓基地，通過組建現(xiàn)代農(nóng)業(yè)技術(shù)國家級職業(yè)教育教師教學創(chuàng)新團隊，對建設成果進行轉(zhuǎn)化、總結(jié)。新疆石河子職業(yè)技術(shù)學院成功入選職業(yè)教育示范性虛擬仿真實訓基地培育單位，為了解決高職院校學生實訓過程中出現(xiàn)的“高投入、高耗材、高危險、難實施、難觀摩、難再現(xiàn)”的問題[1]，根據(jù)教育部發(fā)布的《關(guān)于開展職業(yè)教育示范性虛擬仿真實訓基地建設工作的通知》（教職成司函〔2020〕26 號）和《職業(yè)教育示范性虛擬仿真實訓基地建設指南》（教技發(fā)中心函〔2021〕17號）文件精神，從數(shù)字農(nóng)業(yè)虛擬仿真實訓基地環(huán)境建設、資源建設、項目團隊建設、管理平臺建設4個方面著手，有效融入鄉(xiāng)村振興和農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化戰(zhàn)略，主動對接農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)升級，培養(yǎng)農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)型發(fā)展所需要的高素質(zhì)、懂技術(shù)、能實踐的專業(yè)人才。打造現(xiàn)代農(nóng)業(yè)信息服務平臺[2]，提升數(shù)字農(nóng)業(yè)示范引領(lǐng)、創(chuàng)新服務、人才培養(yǎng)和創(chuàng)業(yè)孵化能力，全面提升高職院校人才培養(yǎng)能力和服務社會的能力，助力兵團職業(yè)教育不斷進步[3]，建設成集教、學、研、培于一體的，具有示范、推廣功能的虛擬仿真實訓基地，更好地服務兵團農(nóng)產(chǎn)品經(jīng)濟鏈。

2 數(shù)字農(nóng)業(yè)虛擬仿真實訓基地建設思路

學院對接兵團現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展，以產(chǎn)教融合為主線，堅持“修德啟智，強能善技，求真創(chuàng)新，育才戍邊”的辦學理念和“培養(yǎng)技術(shù)技能型人才，為兵團屯墾戍邊服務”的辦學方向，著力解決專業(yè)實習實訓環(huán)節(jié)產(chǎn)生的“三高三難”問題。如涉農(nóng)專業(yè)教學實訓設備成本高、需特定環(huán)境，春播、秋收實訓項目無法在校內(nèi)開展；由于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程具有明顯的季節(jié)性、重難點環(huán)節(jié)難再現(xiàn)，學生在短期的現(xiàn)場實習中難以體驗農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的全過程[3，4]；大型實訓（如節(jié)水系統(tǒng)安裝、運行實訓、農(nóng)作物認知實訓、春播實訓、秋收實訓等）因?qū)嵱枅龅赜邢?，實訓人?shù)多，難以達到實訓全員全程參與。

通過虛擬仿真實訓環(huán)境建設、資源建設、項目團隊建設、組織管理機制建設，按照“三教改革”要求對傳統(tǒng)實訓教學模式進行創(chuàng)新再造，建立智慧農(nóng)業(yè)示范區(qū)、現(xiàn)代農(nóng)業(yè)節(jié)水技術(shù)虛擬仿真實訓區(qū)、現(xiàn)代農(nóng)業(yè)裝備虛擬仿真實訓區(qū)和虛擬仿真實訓教學共享管理平臺。充分利用以實帶虛的純虛擬資源、以虛助實的模塊化資源、虛實結(jié)合的數(shù)字孿生資源，發(fā)揮不同類型及交互方式虛擬仿真實訓資源的優(yōu)勢，實現(xiàn)虛擬仿真實踐教學與理論教學、實習實訓、平臺資源企校共享結(jié)合,將數(shù)字農(nóng)業(yè)技術(shù)虛擬仿真實訓基地打造成“教學研”一體化的實踐基地，既能服務新時代現(xiàn)代農(nóng)業(yè)技術(shù)技能人才培養(yǎng)、服務團場職工和退伍軍人的就業(yè)培訓、服務兵團農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化，還能加強項目團隊建設，不斷推進職業(yè)教育改革發(fā)展。

3 數(shù)字農(nóng)業(yè)虛擬仿真實訓基地建設內(nèi)容

3.1 虛擬仿真實訓環(huán)境建設

緊密對接新疆生產(chǎn)建設兵團現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整與轉(zhuǎn)型升級，將專業(yè)課程對接農(nóng)業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)代化、人才培養(yǎng)目標對接企業(yè)用人需求，構(gòu)建專業(yè)人才培養(yǎng)體系。數(shù)字農(nóng)業(yè)虛擬仿真實訓基地的建設在原有實訓室的基礎(chǔ)上，整合教學資源，建設現(xiàn)代農(nóng)業(yè)機械虛擬仿真實訓區(qū)、智慧農(nóng)業(yè)示范區(qū)、現(xiàn)代農(nóng)業(yè)節(jié)水技術(shù)虛擬仿真實訓區(qū)，服務耕整地、農(nóng)作物播種、灌溉、施肥、生長監(jiān)測、植保、收獲等全流程。通過虛擬仿真、虛實結(jié)合、虛實互補，滿足區(qū)域內(nèi)院校現(xiàn)代農(nóng)業(yè)技術(shù)、機電排灌工程技術(shù)、現(xiàn)代農(nóng)業(yè)裝備應用技術(shù)、機電一體化等多個專業(yè)的實驗實訓、人才培養(yǎng)和創(chuàng)新服務。

3.2 虛擬仿真實訓資源建設

根據(jù)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)先進行業(yè)企業(yè)崗位對職業(yè)院校人才培養(yǎng)提出的新要求，有效將思政元素有機地融入實訓教學，如分享嘗百草的神農(nóng)氏和農(nóng)神后稷，及“世界雜交水稻之父”袁隆平的故事，讓學生從中感悟智慧和精神，激發(fā)學生科技報國的使命擔當和家國情懷。智慧農(nóng)業(yè)示范區(qū)按照虛實結(jié)合的理念，增加智慧節(jié)水灌溉物聯(lián)網(wǎng)平臺、農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)平臺、節(jié)水灌溉技術(shù)虛實結(jié)合實訓設備，實現(xiàn)“仿真軟件+設施農(nóng)業(yè)”結(jié)合，組建智慧農(nóng)業(yè)示范區(qū)?，F(xiàn)代農(nóng)業(yè)節(jié)水技術(shù)虛擬仿真實訓區(qū)包含農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉VR仿真軟件、節(jié)水灌溉工程施工VR仿真實訓軟件、智慧農(nóng)業(yè)灌溉沙盤VR 實訓平臺，在教學實踐方面集合學生實訓實時監(jiān)控、實訓記錄分析和實訓資源管理等功能為一體，打破傳統(tǒng)實訓應用封閉、無法共享的枷鎖，實現(xiàn)隨時隨地仿真學習，降低設備損耗的同時提升實訓軟件共享水平及教學效果，切實解決實訓中存在的“三高三難”問題?，F(xiàn)代農(nóng)業(yè)裝備虛擬仿真實訓區(qū)結(jié)合現(xiàn)代農(nóng)業(yè)裝備應用技術(shù)專業(yè)、現(xiàn)代農(nóng)業(yè)技術(shù)專業(yè)人才培養(yǎng)方案中實訓課內(nèi)容教學標準、國家職業(yè)技能鑒定中對農(nóng)機駕駛操作員和農(nóng)機修理工職業(yè)技能鑒定要求，將信息技術(shù)和實訓設施深度融合，對傳統(tǒng)的農(nóng)機駕駛、農(nóng)機具結(jié)構(gòu)拆裝檢修等實訓類課程進行創(chuàng)新再造，構(gòu)建“模塊分區(qū)、資源豐富、虛實結(jié)合、體系互聯(lián)、要素完備”的專業(yè)學習空間。

3.3 項目團隊建設

數(shù)字農(nóng)業(yè)技術(shù)虛擬仿真實訓基地項目團隊需具備“虛擬仿真實訓教學+虛擬仿真實訓資源開發(fā)”的雙重功能，打破原有專業(yè)界限，重構(gòu)崗位課程。根據(jù)崗位課程教學需要，組建由高水平、跨部門、跨專業(yè)的“雙師型”專業(yè)教師、實訓指導教師、企業(yè)技術(shù)骨干及虛擬仿真實訓資源開發(fā)技術(shù)人員組成的項目團隊。采用基地自培、校企互培等方式，開展仿真教學常態(tài)化培訓[4]。根據(jù)團隊師資結(jié)構(gòu)要求，引育博士、引進具有企業(yè)工作經(jīng)驗的教師、聘請企業(yè)有豐富生產(chǎn)經(jīng)驗和創(chuàng)新實踐能力的技術(shù)能手為兼職教師，打造數(shù)量充足、專兼結(jié)合、結(jié)構(gòu)合理的高水平結(jié)構(gòu)化雙師隊伍。圍繞新疆生產(chǎn)建設兵團現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展趨勢，探索實訓教學設計和實訓教學模式，制定專業(yè)群帶頭人、專業(yè)帶頭人、骨干教師培養(yǎng)計劃，組建以大師名師、產(chǎn)業(yè)教授、骨干教師為主體的科研創(chuàng)新團隊。通過優(yōu)化考核方案、建立項目教學聯(lián)絡人、提升教研活動內(nèi)涵，制定項目團隊激勵措施，以現(xiàn)代農(nóng)業(yè)技術(shù)專業(yè)國家級職業(yè)教育教師教學創(chuàng)新團隊為基礎(chǔ)，力爭在數(shù)字農(nóng)業(yè)虛擬仿真實訓基地團隊建設方面有所突破。

3.4 組織管理機制建設

為保持數(shù)字農(nóng)業(yè)技術(shù)虛擬仿真實訓基地建設與運行始終與現(xiàn)代農(nóng)業(yè)行業(yè)新技術(shù)、新工藝發(fā)展同步，在基地建設運行管理中發(fā)揮平臺資源優(yōu)勢，以提升區(qū)域農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)競爭力和服務鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略為導向，深化與企業(yè)協(xié)同協(xié)作，按照“校企合作、工學結(jié)合、頂崗實習、實現(xiàn)共贏”的總體要求，健全校企協(xié)同育人、協(xié)同創(chuàng)新和協(xié)同攻關(guān)等多方協(xié)同的可持續(xù)發(fā)展機制。利用新疆石河子職業(yè)技術(shù)學院人才培養(yǎng)工作狀態(tài)數(shù)據(jù)平臺、人才培養(yǎng)質(zhì)量年度報告和第三方評價機構(gòu)，納入現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展質(zhì)量、教師發(fā)展質(zhì)量、人才培養(yǎng)質(zhì)量目標對虛擬仿真實訓基地的平臺建設、課程體系、教學團隊水平、畢業(yè)生質(zhì)量等全面評價，保障人才培養(yǎng)質(zhì)量持續(xù)提升。校企組織專兼結(jié)合的師資隊伍，引入企業(yè)化運行機制，形成共建共管的組織架構(gòu)，體現(xiàn)管理流程的可視化和智能化，保障實訓基地可持續(xù)發(fā)展[5]。建立項目資金管理規(guī)章制度，規(guī)范資金的使用和管理。建設科學高效、保障有力的制度體系，實現(xiàn)教育鏈、創(chuàng)新鏈、產(chǎn)業(yè)鏈的深度融合。

4 數(shù)字農(nóng)業(yè)虛擬仿真實訓基地的特色

4.1 實訓內(nèi)容全覆蓋

按照崗位要求，通過構(gòu)建虛擬仿真實訓資源，改變實訓教學資源匱乏、實訓設備有限的問題。針對涉農(nóng)專業(yè)在教學和社會培訓過程中，遇到的農(nóng)作物季節(jié)氣候制約、作物生產(chǎn)周期長、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)難以重復、裝備故障不可復制等問題，貫徹“以實帶虛、以虛助實、虛實結(jié)合”的理念，虛擬實訓基地改變傳統(tǒng)枯燥生硬的教學方式，使教學課堂虛擬化、立體化、結(jié)構(gòu)化，通過趣味的技能操作，學生自主進入虛擬仿真實訓，激發(fā)學生的學習興趣，顯著提高實踐能力[6]?；蒯槍φn程體系中的教學難點問題，結(jié)合實際生產(chǎn)場景和流程，建設土壤墑情分析、遙感蟲情監(jiān)測、水肥一體化管理、灌溉運行監(jiān)控、農(nóng)機指揮及大數(shù)據(jù)分析、農(nóng)機具拆裝、虛擬駕駛、診斷排故等虛擬仿真資源，形成專業(yè)覆蓋、課程體系覆蓋、兵團特色覆蓋、產(chǎn)業(yè)服務覆蓋的態(tài)勢。

4.2 教學實踐有成效

數(shù)字農(nóng)業(yè)技術(shù)虛擬仿真實訓基地教學系統(tǒng)的搭建，在已有實訓資源的基礎(chǔ)上增加了虛擬仿真技術(shù)，打破教學成本、教學效果、教學形式等因素的限制，學生可反復學習教學中的實踐操作課程。教師充分利用已建成的虛擬資源和數(shù)字孿生資源，將其充分融入實訓課程的教學中，開展“線上+線下混合虛擬仿真教學”與“互聯(lián)網(wǎng)+”碎片化實訓相結(jié)合的教學模式，對接職業(yè)崗位需求，開展模塊化的教學活動，堅持以學生為中心，學校教師、企業(yè)兼職教師分工協(xié)作，實行線上線下混合式、虛實結(jié)合式等模塊化項目式教學模式，打造特色課程。目前，數(shù)字化虛擬仿真實訓基地可服務現(xiàn)代農(nóng)業(yè)技術(shù)、機電排灌工程技術(shù)和現(xiàn)代農(nóng)業(yè)裝備應用技術(shù)等3個專業(yè)，涉及5 門專業(yè)核心課的實訓環(huán)節(jié)，實訓內(nèi)容包含了豐富的知識點以及職業(yè)技能，每門實訓課程均對應不同的專業(yè)理論課程，有效解決專業(yè)核心課程與實訓課程中農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的不可逆、季節(jié)性強、成本高、成效慢、裝備故障不可復制、實訓場地有限等問題，真正實現(xiàn)了虛實結(jié)合、線上線下協(xié)同發(fā)力、理論教學與專業(yè)技能掌握無縫銜接。

4.3 校企合作更緊密

學院與新疆銀豐農(nóng)業(yè)裝備有限公司、石河子鑫昌盛農(nóng)機有限公司等多家企業(yè)積極開展合作，以現(xiàn)代農(nóng)業(yè)裝備為原型，建立農(nóng)機虛擬資源，并對主要農(nóng)業(yè)機械進行虛擬仿真教學，充分利用農(nóng)機企業(yè)在虛擬仿真資源的人才優(yōu)勢和資源優(yōu)勢開發(fā)虛擬仿真教學資源，構(gòu)建完善的虛擬仿真實訓教學體系。首先，虛擬仿真實訓基地的開發(fā)與建設由學校教師和企業(yè)專家共同完成，符合企業(yè)崗位對人才的最新技能要求；其次，虛擬仿真實訓基地具有共享性，不論是學生、教師，還是企業(yè)員工都可以利用基地資源學習，促進現(xiàn)代農(nóng)業(yè)人才發(fā)展，不斷提升學校的社會服務能力。

5 結(jié)語

數(shù)字農(nóng)業(yè)技術(shù)虛擬仿真實訓基地的建設，旨在培養(yǎng)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展所需的技術(shù)技能人才。在建設過程中，充分利用已有資源，統(tǒng)籌兼顧區(qū)域產(chǎn)業(yè)特色和人才需求，要滿足學生、教師、團場職工、企業(yè)員工，實訓學習、技能取證、技術(shù)研發(fā)和咨詢，集技能培訓功能、技能鑒定功能、產(chǎn)品研發(fā)功能和教學功能為一體的“產(chǎn)學研一體化”數(shù)字農(nóng)業(yè)技術(shù)虛擬仿真實訓基地[7]。提升數(shù)字農(nóng)業(yè)示范引領(lǐng)、創(chuàng)新服務、人才培養(yǎng)等方面的能力，為兵團農(nóng)牧團場提供數(shù)字化農(nóng)業(yè)技術(shù)服務。