深化校企融合，搭建教师数字化教学服务平台——共建船舶液压虚拟仿真实训基地

陈 佶

渤海船舶职业学院，辽宁 兴城 125105

一、船舶智能制造液压虚拟仿真实训基地项目建设背景

随着我国信息技术在各行各业的应用不断深入，教育信息化正在以飞快的脚步踏进校园。在数字化盛行的今天，数字化校园建设受到了国家的重视。依托数字化中国、数字化校园等项目的实施，虚拟仿真实训基地及虚拟仿真实训室也在各高校中应运而生。国家级虚拟仿真实训中心的建设顺应了国家数字化转型升级的大趋势，是高校建设数字化实验室的必要举措，必将对我国数字化教育改革升级产生深远的影响。

联动为先、内容为主体、合作为要，教育系统要把数字资源的静态势能转化为教育改革的强大动能。2021 年9 月10 日发布的《职业教育示范性虚拟仿真实训基地建设指南》包括总体要求，以及虚拟仿真实训环境建设、虚拟仿真实训资源建设、虚拟仿真实训基地项目团队建设、虚拟仿真实训基地组织管理等内容。

目前企业“机器换人”带来了新的就业形态。高职院校培养的技能型人才面临严峻的就业问题，这是高职院校当前亟待解决的问题。在培养技术技能型人才中，职业院校的人才培养内容在向数字化、智能化方向转变。在国家政策大力扶持企业产业升级的同时，高职院校教学内容如何快速与企业升级后的技术、设备进行对接，是当前教学中最大的难点及痛点[1-2]。

液压与气动技术课程作为我院（渤海船舶职业学院） 机电工程系相关专业的共享型专业基础课程，目的是帮助学生学习和理解船舶液压系统的结构、原理，以及相关安装调试的知识。作为培养未来国家造船行业的先进技术技能型人才的阵地，我院为教师日常教学和学生学习搭建了良好的教学和学习平台，借助学院国家级虚拟仿真实训基地建设项目，与企业共建船舶液压虚拟仿真实训基地，解决了设备缺乏问题。由于实训设备本身较为昂贵，教学中需要较大的资金投入，为降低成本，可用仿真软件替代真实设备。真实设备体积较大，学生无法观察到液压系统的细节问题，而仿真软件可将细节在屏幕上放大，使学生更加清晰直观地了解设备的内部结构。另外，在真实设备中无法实现所有故障的模拟演示，而应用仿真软件可以模拟各种故障现象以及排除的步骤与方法。

二、船舶智能制造液压虚拟仿真实训基地项目建设主要做法

提高站位，做好顶层设计，构建虚实结合、融合“岗课赛证”的新实训，带动“三教”改革新突破。加强专门的学习研讨，形成改革方案，做好与产业对接工作。我院与周边头部企业对接，加强教学与新技术、新装备、新工艺、新标准、新规范对接，提高企业参与度，提升虚实环境和资源呈现的先进性，强化专业链、实训布局与产业链的对应逻辑。资源建设能“实”就不“虚”。我院通过列出专业群、专业、实训课程“三高三难”问题清单，利用虚拟仿真优势，开发或引入资源，开发了情景化、沉浸式、交互式、反复试错、智能引导的“学与考”融合的虚拟仿真实训系统。

我院机电工程系教师及时整理在理论教学和实践教学中所遇到的难题和痛点，与渤船重工机械有限公司专家人员进行论证，来解决这些问题，并对船舶液压虚拟仿真实训系统的开发与建设进行了详细的探讨与规划，共同推进了船舶液压虚拟仿真实训基地的建设，搭建了校企融合的数字化教师服务平台。平台融入了企业最新的专业技术参数、图纸及工艺。学院教师在该数字化平台中加入了教学模块，为后续的基地建设搭建了良好的桥梁。

（一）借助信息技术推动人才培养模式创新，打造工学结合的学徒制培养模式

为推进职业教育各专业数字化的升级和改造，我院构建了教学环境、实训场地、工作场所与虚拟场景融合的实训教学资源——数字孪生形式的液压虚拟仿真基础训练实训室。为创新理实一体、工学结合、校企联动的混合式教学方式，探索并构建了职业技能智能化测试体系和数据驱动的学训结合评价体系。我院借助大数据的支持，使职业教育和产业人才需求精准对接，促进了产教融合、校企合作。

我院与大连橡胶塑料机械有限公司和北京发那科机电有限公司合作，开设“订单班”及“英才班”，采用工学结合的现代学徒制，与企业合作定制专业化的人才培养模式，制订现代化、数字化新型产业所需的专业人才培养方案，实施双导师培养制度。由企业技术专家定期到校进行授课指导，开展专业讲座与宣讲会，将企业的最新技术、模式引进校园，让学生接受最新的行业技术知识。学生定期进行企业校外实习实训，做到校企合作、工学结合培养人才[3]。

（二）产教融合、共享型虚拟仿真实训基地的建设

数字技术拓展了教师和学生的认知深度和广度，教师和学生养成了基于数字技术的教学与学习习惯、教学与学习风格，以及教学与学习方式。借助产教融合的契机与平台，我院与渤船重工有限公司共同搭建了船舶液压虚拟仿真实训基地。教师利用假期挂职锻炼，与企业技术专家进行交流与学习，共同完成了船舶液压虚拟仿真实训系统图纸的拆解、工艺内容的解读和教学内容的对接，确定了船舶液压虚拟仿真实训中心需要实现的功能。共同探讨了后期实训系统的呈现形式及要达到的效果。在此期间，专家和院校教师进行了多次对接与沟通，共同完成了VR 虚拟仿真工程师培训及虚拟仿真实训基地建设等工作，在基地建设的同时提升了“双师型”教师的能力与水平，为后期的建设建立了良好的基础。

（三）基于虚拟仿真技术的虚拟仿真实训室的建设

在现有液压虚拟仿真实训室的基础上进行了改造与应用，将船舶液压系统基础训练实训室改造成为虚实结合的理实一体化实训室。船舶液压虚拟仿真实训室分为基础液压训练实训室、船舶舵机液压虚拟仿真实训室及船舶锚机液压虚拟仿真实训室。教学资源做到了软件共享、仪器共享，并实现了远程控制、系统自主开发，教学资源融入了企业新技术、新工艺。管理与共享平台具有扩展性、兼容性和前瞻性[4-5]。

如船舶舵机液压系统安装调试实训室基于舵机工作原理进行液压系统虚拟软件的建设，使学生对船舶舵机液压系统进行熟知，并且能够动手操作软件完成船舶舵机液压系统的安装与调试，对于常见故障进行排除。船舶锚机液压系统安装调试实训室主要展现液压系统驱动锚机工作原理，使学生能够掌握液压系统的工作原理，在软件中对液压系统进行调试与维护，并对常见故障进行诊断与排除。

（四）建设开放性、动态式的沉浸式教材

借助船舶液压虚拟仿真实训基地建设，编写开放式、动态式的沉浸式教材。利用虚拟仿真实训平台中的教学资源，将课程融合成“云教材”模式。对教学资源进行重组、搭建，便于教师教学使用，同时也便于学生学习。应用船舶液压虚拟仿真实训基地资源（见图1），为学生提供一个接近真实的学习环境，学习者高度参与，从而提升其技能水平[6-7]。

图1 虚拟仿真课程资源

（五）职业技能大赛的教师技术提升及学生培养

船舶液压虚拟仿真实训基地是在液压虚拟仿真实训室基础上建设的，增加了企业实践技能模块，改善了学院现有设备不足的情况，满足了学生参加省级以上职业技能大赛的需求，以及教师参加教学能力比赛的需求。采用全景相机360°拍摄理实一体化教室，通过软件合成虚拟仿真实训室全景；将液压元件进行实物环绕拍摄，合成可拖拽、可旋转、可细微观察的虚拟元件。学生扫描二维码即可进入虚拟教室，即时纵览元件细节、播放原理讲解、观看系统搭建过程，随时随地进行在线学习。在理论知识学习的同时学生可以利用液压仿真软件进行液压虚拟仿真实训。

针对相关专业学生基础专业技能的培养，学院进行了一系列的调整与设计。为满足学生参加数控机床维修与数控加工赛项的比赛需要，学院利用虚拟仿真技术对数控机床的液压基础元器件设备进行了详细拆分、讲解，让学生在足够了解设备的基础上更好地应用设备。液压虚拟仿真实训室的建设满足了技能大赛前期训练的需求，有效支撑了教师以及学生参赛的设备需求及对知识技能点的学习。

（六）构建基于船舶液压虚拟仿真实训基地内容的职业院校培训体系

我国“职教20 条”提出要构建职业院校的培训体系，为社会人员提供就业技能的培训服务，体现职业教育的多元办学特色。我们要大力借助企业技术力量，帮助学院完成培训内容与体系构建。为提高劳动者的职业技能，要建立适应市场经济的职业教育培训体系，加强职工培训，为下岗职工提供有效的再就业渠道。我院将社会人员的培训制度与体系内容融入船舶液压虚拟仿真实训基地平台的建设中，开发培训项目，并将职业资格等级证书内容融入平台中。目前我院已与葫芦岛天益船用设备有限公司、西门子工业透平机械（葫芦岛） 有限公司、葫芦岛顺达机械制造有限公司等周边企业达成合作意向，前期已完成企业职工两项培训工作，后续还将陆续制定培训计划，定期完成培训指导工作。

我院与企业共同承担虚拟仿真资源的开发、维护、更新，以及教学活动的管理、实施、评价、服务等工作，将企业的效益观念与高校的教学需要结合起来。在学院独立开展虚拟仿真实训教学中心建设的同时，开发了一套适用于企业及社会人员的培训体系，建立了丰富的培训资源和成熟的教学管理方式方法。对虚拟仿真实训中心的工作人员要有结构、水平和经验的要求，要求他们能够胜任虚拟仿真实验教学。对人员的管理要注重绩效考核，重视教学资源的开放共享和充分使用，重视教师对学生学习的激励和创新工作。

三、船舶智能制造液压虚拟仿真实训基地项目建设成效

（一）建设完成船舶液压系统基础训练仿真实训室

我院购进了液压虚拟仿真实训软件，构建了平台，利用该平台，实现了线上线下相结合教学。学生可利用该平台模拟液压回路的搭建过程并进行测试，完成虚拟仿真实训。购进的液压元件承担着机械设计与制作、数控技术、机电设备技术、机电一体化、工业机器人技术等专业的教学任务，弥补了原有教学配件的不足，累计使用超过400 人次。图2为液压虚拟仿真实训室虚拟场景。

图2 液压虚拟仿真实训室虚拟场景

（二）借助虚拟仿真实训基地建设项目的获奖情况

1.学生比赛

我院学生于2020 年、2021 年参加了辽宁省职业院校技能大赛“数控机床与技术改造”赛项和“复杂部件数控多轴加工”赛项。液压虚拟仿真实训室的建设满足了赛项规程中“能够根据数控机床的故障信息，判断气动、液压等元器件的工作状态”的要求。在液压虚拟仿真实训室，对比赛设备的硬件和软件均进行了拆装与模拟练习，学生能更加深入地了解比赛设备，及比赛过程中液压元器件的工作状态，能够有效判别设备的正常运行状态。2020 年，由于疫情，学生在线上对相关知识点与技能点进行模拟练习，开学后再到实际设备中进行观察和实际操作，最终我院参赛学生获得了“辽宁省职业院校技能大赛”“数控机床装调与技术改造”赛项三等奖1 项、“复杂部件数控多轴加工”赛项三等奖1项，获得2021 年“一带一路暨金砖国家技能发展与技术创新大赛”“数控多轴加工”赛项（学生组）一等奖1 项、二等奖2 项。

2.教师比赛

液压虚拟仿真实训室是集实践操作和信息化教学为一体的综合教学场所，可以对液压与气压传动类课程进行理论学习并完成实践操作。实训室拥有各类液压元件的模型，可调整观看视角，更直观地了解元器件，还可进行相应的拓展性学习。以该实训室为依托，我院完成的作品“铲斗液压举升回路分析与调试”获得2018 辽宁省职业院校信息化教学大赛一等奖、2018 年全国职业院校技能大赛二等奖。

四、结语及应用前景

为深化产教融合校企合作，聚集虚拟仿真资源建设，促进各个建设单位资源共建共享，强化资源的有效应用，深化“三教改革”，全面推进数字化升级，未来我院将持续充实建设船舶液压虚拟仿真实训基地教学资源，深化“岗课赛证”融通，扩大虚拟仿真资源应用范围，输出到更多的其他造船舶类高校和船舶建造企业，助力船舶建造行业技术改造和产业升级发展。具体做到：一是进行学生“1+X”的职业资格等级证书培训内容的开发；二是加强校企融合，建设完成企业、学院多维度的科研成果输出机制；三是将基于船舶液压虚拟仿真实训基地教师数字化服务平台作为日常项目不定期地更新、完善、应用。

总之，我院虚拟仿真实训基地建设任务艰巨、意义重大，是高校数字化建设的重要内容，是国家级虚拟仿真实训中心建设的重要组成部分。此项工作已经接近尾声，我院要在多年教学改革的基础上，进一步明确指导思想，加强虚拟仿真实训中心的教学内容、课程资源、师资队伍及管理体制与服务体系的建设。同时要秉持虚实结合、相互补充、能实不虚的原则，不断解决建设工作中出现的新问题，使之不断完善[8-9]。