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虛擬仿真助推實(shí)訓(xùn)教學(xué)改革

發(fā)布時間:2023-07-11 作者:許愛軍 來源:中國教育報

隨著“云物移大智”等新技術(shù)在軌道交通領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用,不僅對軌道交通人才需求提出了新要求,也對其人才培養(yǎng)過程中的實(shí)訓(xùn)教學(xué)提出了新挑戰(zhàn)。針對軌道交通類專業(yè)實(shí)訓(xùn)教學(xué)中普遍存在的設(shè)施設(shè)備成本高、實(shí)訓(xùn)危險性大、應(yīng)急處理看不到、控制中心進(jìn)不去等難題,筆者所在的廣州鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院充分利用虛擬仿真具有沉浸感、交互性、構(gòu)想性的三大特征,通過建設(shè)虛擬仿真實(shí)訓(xùn)資源和基地,打造虛擬仿真資源建用新模式,推行“3層級”實(shí)訓(xùn)教學(xué)模式改革,賦能軌道交通行業(yè)高素質(zhì)技術(shù)技能人才培養(yǎng)。

    緊貼行業(yè),建設(shè)虛擬仿真實(shí)訓(xùn)資源和基地

面向粵港澳大灣區(qū)軌道交通人才需求,緊貼軌道交通產(chǎn)業(yè)智慧化轉(zhuǎn)型升級新趨勢,學(xué)校聯(lián)合區(qū)域行業(yè)頭部企業(yè),按照“覆蓋軌道交通全產(chǎn)業(yè)鏈,涵蓋生產(chǎn)—運(yùn)營—維護(hù)全過程、滿足師生—員工—社會人員全角色”的原則,圍繞軌道交通運(yùn)輸五大崗位群,以公共虛擬仿真實(shí)訓(xùn)中心、虛擬仿真展示與體驗(yàn)中心、專業(yè)特色虛擬仿真實(shí)訓(xùn)中心、軌道交通虛擬仿真研創(chuàng)中心4個中心為架構(gòu),建設(shè)了融匯公共基礎(chǔ)和“車、機(jī)、工、電、輛”專業(yè)技能的六大板塊虛擬仿真資源。

同時,遵循“共建、共享、互利、共贏”理念,與軌道交通頭部企業(yè)共同投入7000萬元資金,按照1∶1還原廣州地鐵21號線、武廣高鐵成隧線和廣州至韶關(guān)普速線路,在國內(nèi)率先建成集調(diào)度指揮、列車駕駛、接發(fā)列車于一體的“大三角”多工種、具有世界先進(jìn)水平的軌道交通綜合仿真實(shí)訓(xùn)基地,并引入 MR(混合現(xiàn)實(shí))、VR(虛擬現(xiàn)實(shí))、AR(增強(qiáng)現(xiàn)實(shí))、環(huán)幕動捕、裸眼3D等虛擬仿真技術(shù),將軌道交通真實(shí)設(shè)備設(shè)施與信息技術(shù)深度融合,進(jìn)行地鐵、鐵路企業(yè)主要運(yùn)營崗位的實(shí)操訓(xùn)練,以及司機(jī)、調(diào)度員與車站值班員等聯(lián)合演練,充分將企業(yè)工作過程融入教學(xué)全過程。目前,已建設(shè)虛擬仿真實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目122個,實(shí)現(xiàn)全校80%以上學(xué)生利用基地進(jìn)行學(xué)習(xí)。

    需求導(dǎo)向,打造虛擬仿真資源建用新模式

以市場需求為邏輯起點(diǎn),以崗位要求為標(biāo)準(zhǔn),按照“企業(yè)需求→人才培養(yǎng)方案→教學(xué)內(nèi)容→實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目→實(shí)訓(xùn)技能點(diǎn)→虛擬仿真資源→實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)”的資源建設(shè)思路,學(xué)校建成了集“教—學(xué)—測—評—管—賽—研—訓(xùn)”為一體的一站式智慧實(shí)訓(xùn)云平臺,打破傳統(tǒng)“實(shí)訓(xùn)室+實(shí)物”實(shí)訓(xùn)模式,具備虛擬仿真實(shí)訓(xùn)教學(xué)過程監(jiān)控分析、虛擬仿真實(shí)訓(xùn)資源匯聚分配的管控統(tǒng)計等功能,實(shí)現(xiàn)了五大崗位群資源統(tǒng)一管理,目前已向全國18個鐵路局、25所鐵路院校推廣使用。

其中,對接軌道交通領(lǐng)域工作崗位技能要求,資源開發(fā)以“機(jī)車車輛、工務(wù)工程、運(yùn)營調(diào)度、信號通信、牽引供電”五大板塊為主導(dǎo),資源類型以“基礎(chǔ)認(rèn)知型、展示體驗(yàn)型、技能提升型、綜合應(yīng)用型、技術(shù)創(chuàng)新型”五種類型為主體,資源應(yīng)用以“桌面式演示、增強(qiáng)式實(shí)操、沉浸式演練”三種場景為基礎(chǔ)。課前,學(xué)生利用手機(jī)或電腦進(jìn)行線上VR實(shí)訓(xùn)、立體教材AR等資源預(yù)習(xí)。課中,教師借助VR資源、互動大屏等進(jìn)行實(shí)訓(xùn)示范,學(xué)生在VR、AR等講解的指導(dǎo)下進(jìn)行實(shí)操;將VR、MR等虛擬仿真演練與實(shí)操演練相結(jié)合,提高使用者的綜合素質(zhì),達(dá)成技能目標(biāo)。課后,學(xué)生利用VR資源,線上進(jìn)行復(fù)習(xí),有力推動傳統(tǒng)課堂教學(xué)到沉浸式體驗(yàn)教學(xué)的轉(zhuǎn)變。

    因材施教,推行“3層級”實(shí)訓(xùn)教學(xué)模式改革

為解決“實(shí)訓(xùn)教學(xué)內(nèi)容更新速度慢”等問題,學(xué)校校企合作共同開發(fā)活頁式AR實(shí)訓(xùn)指導(dǎo)書,內(nèi)置虛擬仿真資源二維碼,便于學(xué)生隨時進(jìn)行自主學(xué)習(xí),并融入新技術(shù)、新工藝、新規(guī)范,保持教學(xué)內(nèi)容的同步更新。同時,基于虛擬仿真實(shí)訓(xùn)基地設(shè)備、平臺及教學(xué)資源,根據(jù)不同實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目的特點(diǎn),將軌道交通實(shí)訓(xùn)教學(xué)“第一課堂”從傳統(tǒng)教室向虛擬仿真實(shí)訓(xùn)場所轉(zhuǎn)變,采用以實(shí)帶虛、以虛助實(shí)、虛實(shí)結(jié)合“3層級”思路,搭建多維度、高仿真的實(shí)訓(xùn)教學(xué)環(huán)境,促進(jìn)實(shí)訓(xùn)教學(xué)模式改革。

一是“以實(shí)帶虛—輔助認(rèn)知”。將軌道交通領(lǐng)域自成體系、相對獨(dú)立、公共性強(qiáng)的實(shí)訓(xùn)課程內(nèi)容,轉(zhuǎn)化為線上純虛擬的仿真實(shí)訓(xùn)資源,并適時更新完善,形成基于“理虛實(shí)”一體化教學(xué)模式,輔助基礎(chǔ)教學(xué)與崗位認(rèn)知。以“動車組車頂高壓電氣設(shè)備一級修”實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目為例,針對“車頂高空作業(yè)危險大”“空間狹小細(xì)節(jié)部位多人觀看難”等問題,充分利用移動資源開展以實(shí)帶虛實(shí)訓(xùn),通過教師示范、學(xué)生實(shí)練,利用“動車組車頂高壓電氣設(shè)備一級修虛擬教學(xué)”小程序,幫助學(xué)生記憶理解檢修作業(yè)標(biāo)準(zhǔn),完成一級修作業(yè)流程、檢查工藝及安全風(fēng)險點(diǎn)的防控措施的教學(xué)重點(diǎn)。

二是“以虛助實(shí)—加深理解”。針對軌道交通實(shí)訓(xùn)教學(xué)過程中的痛點(diǎn)或難點(diǎn),利用虛擬仿真實(shí)訓(xùn)模塊、實(shí)訓(xùn)軟件系統(tǒng),按照虛擬互動教學(xué)流程,有針對性地開展技能訓(xùn)練,鞏固學(xué)習(xí)者的實(shí)踐技能。以接觸網(wǎng)零部件裝配實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目為例,實(shí)訓(xùn)教學(xué)分為AR引學(xué)、仿真訓(xùn)練、技能考核、實(shí)物裝配四個步驟,讓學(xué)生加深理解,加強(qiáng)接觸網(wǎng)零部件的識別、檢查、組裝等專業(yè)技能。   

三是“虛實(shí)結(jié)合—強(qiáng)化技能”。將軌道交通真實(shí)設(shè)備設(shè)施與VR、AI等信息技術(shù)深度融合,利用復(fù)興號模擬駕駛艙、動車組模擬臺等虛實(shí)結(jié)合的數(shù)字孿生資源,開展調(diào)度指揮、列車駕駛、接發(fā)列車等崗位技能考核,建立成套的虛擬仿真考核體系。以“車站客流仿真”實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目為例,教師提前在虛擬仿真實(shí)訓(xùn)平臺推送項(xiàng)目研究任務(wù)及相關(guān)資源,學(xué)生自發(fā)報名,以小組為單位進(jìn)行探究,通過應(yīng)用虛擬仿真研創(chuàng)中心構(gòu)建虛擬車站以及二次開發(fā)建模,合理規(guī)劃車站設(shè)備布局、優(yōu)化客流路徑等,開展深度探究創(chuàng)新,完成課程設(shè)計實(shí)踐。

(作者系廣州鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院教務(wù)處處長)

《中國教育報》2023年07月11日第7版 

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