虚拟仿真助推实训教学改革

随着“云物移大智”等新技术在轨道交通领域的广泛应用，不仅对轨道交通人才需求提出了新要求，也对其人才培养过程中的实训教学提出了新挑战。针对轨道交通类专业实训教学中普遍存在的设施设备成本高、实训危险性大、应急处理看不到、控制中心进不去等难题，笔者所在的广州铁路职业技术学院充分利用虚拟仿真具有沉浸感、交互性、构想性的三大特征，通过建设虚拟仿真实训资源和基地，打造虚拟仿真资源建用新模式，推行“3层级”实训教学模式改革，赋能轨道交通行业高素质技术技能人才培养。

紧贴行业，建设虚拟仿真实训资源和基地

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面向粤港澳大湾区轨道交通人才需求，紧贴轨道交通产业智慧化转型升级新趋势，学校联合区域行业头部企业，按照“覆盖轨道交通全产业链，涵盖生产—运营—维护全过程、满足师生—员工—社会人员全角色”的原则，围绕轨道交通运输五大岗位群，以公共虚拟仿真实训中心、虚拟仿真展示与体验中心、专业特色虚拟仿真实训中心、轨道交通虚拟仿真研创中心4个中心为架构，建设了融汇公共基础和“车、机、工、电、辆”专业技能的六大板块虚拟仿真资源。

同时，遵循“共建、共享、互利、共赢”理念，与轨道交通头部企业共同投入7000万元资金，按照1∶1还原广州地铁21号线、武广高铁成隧线和广州至韶关普速线路，在国内率先建成集调度指挥、列车驾驶、接发列车于一体的“大三角”多工种、具有世界先进水平的轨道交通综合仿真实训基地，并引入MR（混合现实）、VR（虚拟现实）、AR（增强现实）、环幕动捕、裸眼3D等虚拟仿真技术，将轨道交通真实设备设施与信息技术深度融合，进行地铁、铁路企业主要运营岗位的实操训练，以及司机、调度员与车站值班员等联合演练，充分将企业工作过程融入教学全过程。目前，已建设虚拟仿真实训项目122个，实现全校80%以上学生利用基地进行学习。

需求导向，打造虚拟仿真资源建用新模式

以市场需求为逻辑起点，以岗位要求为标准，按照“企业需求→人才培养方案→教学内容→实训项目→实训技能点→虚拟仿真资源→实习实训”的资源建设思路，学校建成了集“教—学—测—评—管—赛—研—训”为一体的一站式智慧实训云平台，打破传统“实训室+实物”实训模式，具备虚拟仿真实训教学过程监控分析、虚拟仿真实训资源汇聚分配的管控统计等功能，实现了五大岗位群资源统一管理，目前已向全国18个铁路局、25所铁路院校推广使用。

其中，对接轨道交通领域工作岗位技能要求，资源开发以“机车车辆、工务工程、运营调度、信号通信、牵引供电”五大板块为主导，资源类型以“基础认知型、展示体验型、技能提升型、综合应用型、技术创新型”五种类型为主体，资源应用以“桌面式演示、增强式实操、沉浸式演练”三种场景为基础。课前，学生利用手机或电脑进行线上VR实训、立体教材AR等资源预习。课中，教师借助VR资源、互动大屏等进行实训示范，学生在VR、AR等讲解的指导下进行实操；将VR、MR等虚拟仿真演练与实操演练相结合，提高使用者的综合素质，达成技能目标。课后，学生利用VR资源，线上进行复习，有力推动传统课堂教学到沉浸式体验教学的转变。

因材施教，推行“3层级”实训教学模式改革

为解决“实训教学内容更新速度慢”等问题，学校校企合作共同开发活页式AR实训指导书，内置虚拟仿真资源二维码，便于学生随时进行自主学习，并融入新技术、新工艺、新规范，保持教学内容的同步更新。同时，基于虚拟仿真实训基地设备、平台及教学资源，根据不同实训项目的特点，将轨道交通实训教学“第一课堂”从传统教室向虚拟仿真实训场所转变，采用以实带虚、以虚助实、虚实结合“3层级”思路，搭建多维度、高仿真的实训教学环境，促进实训教学模式改革。

一是“以实带虚—辅助认知”。将轨道交通领域自成体系、相对独立、公共性强的实训课程内容，转化为线上纯虚拟的仿真实训资源，并适时更新完善，形成基于“理虚实”一体化教学模式，辅助基础教学与岗位认知。以“动车组车顶高压电气设备一级修”实训项目为例，针对“车顶高空作业危险大”“空间狭小细节部位多人观看难”等问题，充分利用移动资源开展以实带虚实训，通过教师示范、学生实练，利用“动车组车顶高压电气设备一级修虚拟教学”小程序，帮助学生记忆理解检修作业标准，完成一级修作业流程、检查工艺及安全风险点的防控措施的教学重点。

二是“以虚助实—加深理解”。针对轨道交通实训教学过程中的痛点或难点，利用虚拟仿真实训模块、实训软件系统，按照虚拟互动教学流程，有针对性地开展技能训练，巩固学习者的实践技能。以接触网零部件装配实训项目为例，实训教学分为AR引学、仿真训练、技能考核、实物装配四个步骤，让学生加深理解，加强接触网零部件的识别、检查、组装等专业技能。

三是“虚实结合—强化技能”。将轨道交通真实设备设施与VR、AI等信息技术深度融合，利用复兴号模拟驾驶舱、动车组模拟台等虚实结合的数字孪生资源，开展调度指挥、列车驾驶、接发列车等岗位技能考核，建立成套的虚拟仿真考核体系。以“车站客流仿真”实训项目为例，教师提前在虚拟仿真实训平台推送项目研究任务及相关资源，学生自发报名，以小组为单位进行探究，通过应用虚拟仿真研创中心构建虚拟车站以及二次开发建模，合理规划车站设备布局、优化客流路径等，开展深度探究创新，完成课程设计实践。

（作者：许爱军，系广州铁路职业技术学院教务处处长）

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