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职业院校虚拟仿真实训方案

在学校现有实训室、实训基地以及虚拟仿真软件实训系统的基础上,为契合不同专业对虚拟仿真 AR/VR 教学资源升级的需求,我们将着力打造虚实融合、共建共享的虚拟仿真实训基地。

 

该基地将构建一个集教学、实践、创新于一体的理虚实结合实训中心。一方面,基于岗位职责精心设计教学体系,并开发与之配套的虚拟仿真教学资源;另一方面,规划建设具备教学、展示、创研等多种功能的专用空间。同时,搭建一体化管理和共享平台,实现资源的优化配置与高效利用。

 

整个虚拟仿真实训基地将配套建设“互联网 +”虚拟仿真智慧学习平台,采用“一个基地、三个中心、三十五个虚拟仿真实训室”的创新思路,形成一套完整的解决方案,为师生提供全方位、多层次的实训支持。

 

“互联网 +”虚拟仿真智慧学习云平台开发

 

“互联网 +”虚拟仿真智慧学习云平台秉持层次化、组件化以及面向服务(SOA)的设计理念进行研发。此平台具备强大的仿真培训支撑服务能力,能够无缝集成多专业领域的仿真培训系统,为用户提供远程自主学习、跨终端学习以及游戏化学习等多样化功能。

 

平台作为仿真培训系统的核心纽带,实现了各个仿真培训应用之间的顺畅交互操作,为各类仿真培训应用软件打造了一个位置透明、高效运行的虚拟环境。其总体架构如图 所示。

在技术实现上,该平台基于远程过程调用技术,精心构建了包含电网计算和实时数据库的微服务架构。通过容器化技术,将微服务以及电网初始数据断面和相关配置打包至多个容器实例中,为每位用户提供独立的电网运行环境培训服务,成功推动仿真培训系统从“本地化”向“互联网 +”模式的转型升级。

 

游戏化仿真实训平台搭建

 

“互联网 +”虚拟仿真智慧学习云平台创新性地引入游戏化仿真模式,将学习、游戏和教育元素深度融合,为学员营造出一种全新的沉浸式学习体验。学员仿佛置身于真实的学习与工作场景中,能够实时获取学习进展和业绩反馈,及时获得对良好表现的认可与鼓励。

 

平台设有游戏大厅,学员可借此快速进入所需的虚拟仿真工作场景,极大地提高了学习的便捷性和趣味性,激发学员的学习积极性和主动性。

 

 远程自主学习演练模块构建

 

“互联网 +”虚拟仿真智慧学习云平台的远程自主学习演练模块,基于先进的云架构搭建虚拟仿真基础设施。该模块为多专业知识学习与仿真培训软件提供了网络化运行环境及远程接入服务,支持多终端远程学习演练功能。

 

在硬件层面,模块依托高性能服务器、网络设备和存储设备构建基础架构;在软件层面,采用云技术实现计算、存储、网络资源的统一管理、灵活调度与弹性扩展。同时,运用 Docker 等技术实现仿真应用的容器化,借助 Swarm 技术实现仿真应用的集群管理,从而为多专业仿真培训应用软件和学习考试功能提供了稳定、高效的网络化运行环境和远程接入能力,便于多类型应用的灵活部署、快速扩展与统一管理。

 

虚拟仿真基础服务对海量系统数据与模型进行封装和统一管理,为多专业虚拟仿真应用、学习考试以及系统管理等功能提供全面的数据和模型服务支持。该模块兼容多种终端设备接入,包括 PC、手机、iPad、虚拟现实(VR)设备以及增强现实(AR)设备等,用户可根据自身需求,采用多种终端远程访问系统,并运行系统提供的虚拟仿真培训应用开展学习与演练活动。

 

软硬件配置及布局规划

 

 硬件配置方案

 

  • 计算机设备:选用高性能的台式机或笔记本电脑,确保能够满足实训过程中对计算能力和图形处理能力的高要求,保障各类虚拟仿真应用的流畅运行。
  • 显示设备:配备高分辨率的显示器或投影仪,清晰展示虚拟仿真场景的细节,为学员提供逼真的视觉体验,增强学习的沉浸感。
  • 输入设备:提供键盘、鼠标、游戏手柄等多种输入设备,满足不同操作习惯和学习场景的需求,实现学员与虚拟仿真环境的便捷交互。
  • 虚拟现实设备(可选):如头戴式显示器、手柄等,为有需求的学员提供更加沉浸式的体验,进一步提升实训效果。

 

 软件配置方案

 

  • 虚拟仿真软件:根据教学需求,选择 Unity、Unreal Engine 等专业虚拟仿真软件,利用其强大的功能创建逼真的虚拟场景和模拟实验,为学员提供高度仿真的实践环境。
  • 数据库管理系统:部署专业的数据库管理系统,用于安全、高效地存储学生的实训数据和成绩记录,便于教师进行数据分析和教学评估。
  • 网络通信软件:选用合适的网络通信软件,支持学生之间的协作和交流,促进团队学习和知识共享,培养学员的沟通协作能力。

 

 空间布局规划

 

合理设计空间布局,划分计算机工作区、展示区、交流区等功能区域,满足学员的学习和交流需求。在布局设计过程中,充分考虑人机工程学原理,确保设备的摆放符合人体工学要求,为学员提供舒适、便捷的学习环境,提高学习效率和学习体验。

 

课程体系设置规划

 

师资培养体系建设

 

高职院校应紧密结合智能虚拟仿真基地建设计划和实施进度,制定一套与之相匹配的师资队伍培养计划。依据队伍成员的专业背景、知识结构和职业素养,分阶段设定培养目标,精心制定虚拟仿真实训师资培养方案。

 

在培训内容设置上,围绕“虚实结合”实训课程体系建设、信息化教学应用和业务管理等方面展开,为教师提供跨界、小组或团队间的技术研讨和经验交流机会。以“以实带虚、虚实结合、以虚带实”的实训教学理念为主线,常态化邀请院校外技能大师来校开设专业讲座和进行实战指导,拓宽教师的视野和知识面。

 

同时,鼓励教师将虚拟仿真实训教科研成果应用于创新创业比赛和技能大赛,提升学生的工程分析能力、自主探索精神和科研竞技水平。此外,支持教师到真实岗位挂职锻炼,增强教师的实践经验和数字化、网络化、智能化应用能力,打造一支高素质、专业化的师资队伍。

 

考核评价与激励机制建设

 

以激励学生学习、提高学生创新能力,培育适应智能制造生产需求的技术技能型人才为目标,建立健全队伍绩效考核制度和激励办法。针对基地师资队伍的结构特点,构建学生、同行、院校、社会多元主体参与的评价体系,注重过程评价,全面、客观地评估教师的工作表现。

 

在评价指标设置上,增加教师参与教学改革、项目研发、核心技术攻关等方面的评价比例,将教科研成果、赛证结果、季度业务绩效等纳入结果评价考核指标体系。对业务水平高、勇于担当、有突出贡献的团队和个人给予表彰和奖励,树立榜样,激发教师的工作积极性和创造力。

 

建立队伍择优增补机制,通过树立智教标杆、宣传先进典型的方式,吸引更多高层次青年人才加入基地师资队伍,为队伍注入新鲜血液,激发新活力。搭建数字化智慧平台,对专、兼职教师参与基地共建的全过程进行跟踪管理,记录教师个人发展目标和成长轨迹,并进行实时数据对比分析,为团队和个人考核评价提供科学依据,确保考核评价工作的公平、公正、公开,避免出现监管不到位的情况。