产教融合背景下职业教育虚拟仿真资源体系构建研究

李毅 向浩 周妮笛

摘 要：为探索产教融合背景下职业教育虚拟仿真资源建设的基本思路、框架体系和设计流程，在分析虚拟仿真资源内涵与价值的基础上，提出了“校企合作、共研共建，理实虚融、远程开放，产学研合、拓展共享”的建设思路，构建了“一体两类四层多功能平台”的框架体系，总结出“确定资源类型、细化设计脚本、编写设计说明、设计实施开发、调试完善使用”的五步建设流程，以期为大学生营造更真实的实践环境，更好地培养大学生创新创造能力。

关键词：产教融合;虚拟仿真资源;框架体系

作者简介：李毅，男，湖南农业大学商学院讲师，硕士生导师，博士，主要研究方向为高校教育教学管理;向浩，男，湖南农业大学信息与智能科学技术学院2020级硕士研究生，主要研究方向为农业信息化;周妮笛，女，湖南农业大学商学院副教授，硕士生导师，博士，主要研究方向为涉农企业融资、农村金融。

中图分类号：G712              文献标识码：A              文章编号：1674-7747（2021）03-0112-05

伴随着大数据、云计算等信息技术快速发展，虚拟仿真正被广泛应用于改造传统教学方式，提高了教学质量与效果[1-3]，促进了教育链、人才链与产业链的有机衔接。为此，国务院颁布了《关于深化产教融合的若干意见》《关于开展国家级虚拟仿真实验教学中心建设工作的通知》，教育部颁布了《关于开展职业教育示范性虚拟仿真实训基地建设的通知》。自此，我国虚拟仿真实验室建设迎来发展高峰，各大高校、职业院校纷纷投入虚拟仿真实验室的建设中。截至目前，全国多所高等院校已经建成了400个国家级虚拟仿真实验教学中心。虚拟仿真实验教学中心不单要建成一个简单的物质骨架，还要用虚拟仿真资源等血肉加以丰满，更要拥有领先的设计理念、可靠的运行机制等大脑神经系统支持，从而提升教学实效、推进教学与生产衔接[4-6]。

自2012年起，国内逐渐出现“虚拟仿真资源”的文章和报道，于是学者们纷纷提出自己的见解。张莹等（2012）首次针对虚拟仿真资源建设的思路及实施平台的构建提出了具体设想[7]。孙爱娟（2012）对职教领域虚拟仿真教学资源建设与应用进行了深入分析[8]。王娟等（2016）将虚拟仿真资源定义为：借助仿真技术和虚拟现实技术开发的、蕴含大量信息、可以被利用的各种显现的或潜隐的条件和要素，主要涉及基础设施和设备、实验材料、实验软件、支持系统等[9]。与此同时，国内围绕虚拟仿真资源的高峰论坛也不断举办，专家学者们及时分享了虚拟仿真资源建设、应用的研究成果和实践经验，以及行业前沿和产品方案。目前，各职业院校虚拟仿真资源均采取自建方式，但尚未统一设计规范与流程，为此本文将重点针对此类问题展开研究。

一、职业教育虚拟仿真资源建设价值

虚拟仿真资源具有呈现、解释、互动和评价等功能，广泛应用于军事、航天、建设、教育、医学、游戏等各大领域[9-10]。职业院校加强虚拟仿真实验资源的建设，对提高教学效率和教学质量，提升教学体验具有重要意义。

（一）丰富教学形式，增强教学效果

虚拟仿真资源建设革新了传统的实验教学，不会出现因受客观条件限制而只能靠老师用嘴讲解的实验方式，突破了传统实验教学的依赖性，满足了实验教学的实际需求。职业院校的虚拟仿真实验能够最大限度地发挥出虚拟仿真资源的优势，以立体、逼真的表现形式将抽象的实验过程完美地演示出来，成为教师得力的实验操作工具，从而丰富教学形式，增强教学效果。

（二）提高实验效率，完成设想实验

虚拟仿真资源能够提供更多的实验环境，可以将复杂实验、高危实验、破坏性实验、长周期实验等在传统实验室无法完成的实验通过虚拟仿真平台直观、安全地展示出来。同时，虚拟仿真资源还能够完成设想性实验，扩充实验内容，从而开阔学生的视野，提高实验效率。

（三）提升科研能力，提高教学水平

虚拟仿真资源建设能够为高校培养创新人才提供可靠的基础，最大程度地扩展实验教学的深度与广度，减少实验误差，从而提高教师与学生的认知水平，提升职业院校的科研能力与教学水平。

二、职业教育虚拟仿真资源体系设计理念

为创造有价值的虚拟仿真资源，使之在新型高素质人才培养中具有实际效果。本文在总结国家及虚拟仿真实验教学中心建设成功经验的基础上，提出虚拟仿真资源建设应遵循以下三大理念（见图1）。

（一）校企合作，共研共建

在虚拟仿真资源建设过程中，职业院校应携手行业优秀企业共研共建虚拟仿真资源，突出高校人才培养的需求导向和能力导向[11];同时，应坚持共享开放的原则，突出实验资源的高精尖、现代化、职业化及实用化。职业院校应与知名企业共同研究开发虚拟仿真实验软件，结合实体实地实验教学资源，共同打造“一体两类四层多功能平台”的虚拟仿真实验资源体系。其须借助虚拟仿真场景制作、模拟实验制作过程，按照“三位一体”的原则，让学校、企业、学生共同参与到各类虚拟仿真的设计之中。如此，虚拟仿真资源的开发才具有实用性、职业性和科学性。

（二）理实虚融，远程开放

虚拟仿真资源可以大大提高实验的效率，在建设的同时要贯彻“理论、实体、虚拟”相结合的理念，始终将理論知识融入到实体实验与虚拟实验中来，按照“理实结合，虚实结合”的原则，让学习者能够学以致用、学以创新、学有所成。同时，虚拟仿真资源还可以通过企业的开放共享实验资源实施远程操作，达到与实验室操作同样的实训效果。同样，学习者也可以借助智能设备或手机APP与指导实验的教师进行交流，得到实时指导与交流。如此，虚拟仿真资源的使用才具有高效性、延展性与持续性。

（三）产学研合，拓展共享

虚拟仿真资源的设计应以产业结合、创新实验、自主研究为主，结合社会需求与发展，强调实践教学的重要作用。其须以项目转化、实践转化、成果转化为目标，注重校企合作、领域拓展、资源共享，遵循“实验资源整合、生产教学科研结合、高校企业联合”的三合原则，推动资源的推广与应用。如此，虚拟仿真资源的普及才具有先进性、创新性及前沿性。

三、职业教育虚拟仿真资源体系设计框架

虚拟仿真资源体系设计应按照国家建设虚拟仿真实验教学中心“能实不虚、虚实结合、以虚促实”的指导方针，遵循“校企合作、共研共建，理实虚融、远程开放，产学研合、拓展共享”的理念，构建“一体两类四层多功能平台”的资源框架体系（见图2）。“一体”指虚实一体化的资源建设体系。“两类”指实体实验资源与虚拟实验资源，实体实验资源即传统的实验平台资源。“四层”指基础通识、综合实验、专业设计、创新研究四个层次的实验资源。“多功能平台”指搭载理论知识、实验操作、工程项目、开放共享、后台管理等功能的平台。如此，虚拟仿真资源建设既能满足培养高技术人才的教学目的，又能为企业输送大批实用人才。

四、职业教育虚拟仿真资源体系建设流程

虚拟仿真资源是根据用户需求开发的仿真资源，包括仿真模型、动画、视频、声音等多种要素。在开发的过程中，其可以按照以下五个通用流程进行设计：确定资源类型、细化设计脚本、编写设计说明、设计实施开发、调试完善使用等[9]（见图3）。

（一）确定资源类型

近年来，职业院校优势专业、重点领域的教学实验条件获得巨大提升，但仍然没有办法实现全部领域、所有流程、关键环节的传统实验覆盖。因此，虚拟仿真资源设计要从以下三个方面着手：一是遴选虚拟仿真建设重点，做到有所为有所不为;二是理清虚拟仿真的育人价值、教学要求、运行条件等，面向生产、对接需求设计资源;三是提供具体操作流程、视频指导等。

（二）细化设计脚本

脚本是可执行性流程，是具有一定规范的标准，其中包括教、学、练、考等流程设计，还包括实验的项目、目的、方法、环节、分析、展示等内容标准。具体来说，在“教”中呈现环境与实物、演示过程和操作说明等视频、声音、文字介绍;在“学”中解析各类器材功能与结构，实验步骤与流程等;在“练”中包括模拟运行、探究试错、操作结果判断等;在“考”中考核要求设计、实验过程分析、实验评判以及考核结果。

（三）编写设计说明

虚拟仿真是利用计算机、电子信息等多技术融合模拟现实环境给人以沉浸其中的灵境技术，本质上是一种情景再现。编写设计说明须从以下两个方面着手：一是明确虚拟仿真的设计思路、内部逻辑、底层架构等;二是详细解构操作软件、操作过程、操作方法，能够使实验高效率的完成，有效解决传统实验实训困难的问题。

（四）设计实施开发

虚拟仿真的模拟实施与操作是设计开发的结果，也是实验设计、环节过程、器材器物等多资源的整合过程，是实现由传统实验向虚拟操作跃进的关键。因此，设计实施开发重在三维模型搭建、虚拟场景布置、flash动画制作、路径动作规划和与之相关的音形视录制等;同时，要确保设计开发资源与虚拟仿真实验平台的格式、制式和标准等相匹配。

（五）调试完善使用

虚拟仿真资源的建设是一个长期优化升级的过程，在设计开发测试使用的过程中不断的进行预演、修正与完善，从而制作出最佳的虚拟仿真资源，促进高校、职业院校虚拟仿真资源的普及使用。

总之，职业教育虚拟仿真资源体系的建设就是要为全体大学生营造一个真实的实验环境，提高实验效果，拓展学生眼界，以此更好地培养学生实践动手和科技创新能力。因此，虚拟仿真资源体系建设要注重过程设计、重视资源使用的形式，结合制作软件不断的修正完善，不断优化，制作出精良优品资源，切实有效地为大学生实验教学提供优质服务。

参考文献：

[1]崔钰婷，赵志群.虚拟现实技术对学生学习绩效的影响——基于59项实验或准实验研究的元分析[J].中国远程教育，2020（11）：59-67，77.

[2]周榕，李世瑾.虚拟现实技术能提高学习成效吗？——基于46个有效样本的实验与准实验元分析[J].现代教育技术，2019，29（11）：46-52.

[3]李宝敏，王钰彪，任友群.虚拟现实教学对学生学习成绩的影响研究——基于40项实验和准实验的元分析[J].开放教育研究，2019，25（4）：82-90.

[4]陳雨.复杂性视域下的虚拟实践教学[J].中国职业技术教育，2016（11）：30-33.

[5]柯长青，肖鹏峰，李满春，等.地球系统科学国家级虚拟仿真实验教学中心建设[J].中国大学教学，2016（10）：83-87.

[6]左玉生.浅析国家级虚拟仿真实验教学平台建设——以东南大学为例[J].中国高校科技，2016（4）：54-55.

[7]张莹，张兴.以虚拟仿真资源为抓手，打造湖铁特色教学资源平台[J].中国教育信息化，2012（13）：47-49.

[8]孙爱娟.职教领域虚拟仿真教学资源建设与应用探析[J].中国电化教育，2012（11）：109-112.

[9]王娟，陈瑶.资源建设新形态：虚拟仿真资源的内涵与设计框架[J].中国电化教育，2016（12）：91-96.

[10]刘亚丰，苏莉，吴元喜，等. 虚拟仿真教学资源建设原则与标准[J].实验技术与管理，2017（5）：8-10.

[11]顾伟国.新时代智能制造背景下产教融合的内涵解析与实践路径[J].职教通讯，2019（23）：59-64.

[责任编辑    秦   涛]