. 建设基础
现阶段,国家对职业教育的重视和支持力度愈来愈大。国务院、教育部先后发布了《国家职业教育改革实施方案》、《职业教育提质培优行动计划(2020—2023年)》 等文件,要求高等职业院校大幅提升新时代职业教育现代化水平,利用现代信息技术推动人才培养模式改革,建立示范性虚拟仿真实训基地。
《关于开展国家级虚拟仿真实验教学中心建设工作的通知》
2013年8月
提出分年度建设一批具有示范、引领作用的虚拟仿真实验教学中心,持续推进实验教学信息化建设,推动高等学校实验教学改革与创新等意见要求。
《关于开展国家虚拟仿真实验教学项目建设工作的通知》
2018年6月
国家虚拟仿真实验教学项目是示范性虚拟仿真实验教学项目建设工作的深化和拓展,在建设过程中,坚持立德树人,强化以能力为先的人才培养理念,坚持“学生中心、产出导向、持续改进”的原则。
《2019年教育信息化和网络安全工作要点》
2019年3月
指出要推动大数据、虚拟现实、人工智能等新技术在教育教学中的深入应用。
《职业院校专业人才培养方案制定与实施工作的指导意见》(职教成[2019]13号)
2019年10月
提出职业院校应推进培训资源建设和模式改个,积极开发微课、慕课、VR(虚拟现实技术)等数字化培训资源,完善专业教学资源库,进一步扩大优质资源覆盖面
《关于促进“互联网+社会服务”发展的意见》
2019年12月
该意见提出要认真落实党中央、国务院决策部署,推动“互联网+社会服务”发展,促进社会服务数字化、网络化、智能化、多元化、协同化、支持引导新型穿戴设备、智能终端、在线服务平台、虚拟现实、混合现实等产品和服务研发,丰富线上线下相融合后的消费体验。深入推进“互联网+中华文明”行动计划
《职业院校数字校园建设规范》
2020年6月
规定了职业教育中使用的三类数字资源的要求,包括课堂与实训室数字化教学资源,也规定了数字资源管理与共享的要求。
《关于开展职业教育示范性虚拟仿真实训基地建设工作的通知》
2020年9月
进一步明确了虚拟仿真实训基地建设工作的内容、要求和重点。
2. 建设思路及方案落地
2.1. 数值仿真技术
虚拟实验平台对于实验数据的读取更加灵活多样。另外,虚拟实验室可以通过多种多样的方式对数据结果进行对比分析。如利用实验数据生成饼状图,柱状图,曲线图等。极大地方便了学生对数据变化规律的掌握。另外,在各类实验中,我们也会利用这个实验知识点的特点进行数据预设并进行实时演算,演算结果根据数学模型、历史数据实时演算模拟得出。实验结果要求自由灵活多变,有无限种可能。
l 结构领域的线性静力学、基础动力学、基础非线性方程
l 流体领域的气体动力学仿真模型、液体动力学仿真模型
l 电力系统静态和暂态分析、工程电磁场、电机学、静态磁场分析、基础高频电磁场分析模型
l 无机及分析化学、有机化学、物理化学等化学分析模型
带底层模型的电厂DCS操作画面
2.2. 采用虚实结合的方式进行仿真实训
采用虚拟结合的智能工业检测实训系统
通过虚实结合的手段将长时、高危实验内容通过先进的仿真技术手段进行展示,而达到教学目的,学生通过“身临其境”的展示体验而收获知识。在开发虚拟仿真软件时,我们本着利用虚拟世界的特点来进行实验设计。在虚拟世界中,实验空间无限,状态稳定,物理性质可以做到理想化,实验误差可控。另外,虚拟仿真实验能让实验不再受到实验场所和时间的束缚,让实验随时随地可以进行。学生在宿舍也可以进行实验研究。很多实验需要等待升温、降温以及达到稳态,常常需要消耗较多的时间去等待。因此虚拟仿真实验提出“超实时仿真”的概念,即在仿真过程中可以进行加速、暂停、减速等操作。
2.3. 自主搭建,进行设计验证
利用自主搭建系统对加工车间进行管线布置的实训操作
进行虚拟仿真实训中心建设时,突破传统仿真项目的展示性瓶颈,通过纳入“拓扑网络分析运算”,实现对任意工艺过程可自主设计和自由构建,使学生在不设标准答案的模式下自定义实验工艺流程,充分激发学生的创新意识;
2.4. 实训过程趣味化
为了提高学生的学习兴趣,我们将在虚拟仿真实训基地落地方案中充分利用虚拟世界直观、多样的特点,设计类似动画、关卡这些游戏元素。并在传统实验的基础上增加评分系统,任务系统,成就系统等,使学生在学习过程中实现寓教于乐。
任务驱动的实训教学系统
2.5. 采用云渲染技术进行实训教学
用手机端进行火电运行实训操作
l 由于虚拟仿真实训可传播性,往往无法进行大型场景的在线实训教学。云渲染技术能够解决这个问题。
l 采用控制流/视频流的传输手段,不依赖客户端的性能配置,即可进行大宗虚拟仿真实训活动。
l 系统可以支持30/60/90/120等各种fps设置,画质清晰。
l 整个操作过程可监控,教师随时了解每位学生的实训过程及问题。
l 在视频流及底层协议方面做了深入的优化,局域网几乎0延时,互联网延时在60ms以内
l 云渲染体验效果领先业界大部分同行,能够满足各种层次虚拟仿真实训用户的体验。
3. 建设目标
虚拟仿真实训基地建设最终将采用引导式、开放式的教学实训相结合,以学生为主体,师生线上讨论、线下交流,“互动自主式”的教学方法。实验教学做到课前指导,实验预习、实验操作、实验结果、实验报告,并提供线上答疑的功能,方便学生随时讨论实验内容,并及时将学生反馈的问题汇总、整理、答疑。学生自主、合作、探究地完成实验内容,并可根据个人兴趣选作拓展性实验,学生完成实验后,提交报告,单独考核,更加全面地考核和评价学生的学习成效,尤其是实体实验认识制冷系统结构中出现的难以掌控的故障问题的分析、解决等过程性评价,强烈激发了学生的实验兴趣,极大提高了学生的实验操作技能,有效地培养了学生的创新实践能力。
4. 建设周期
5. 预期成效
l 形成校内综合实践教学环境,实现功能系列化、管理企业化、设备先进化、环境真实化、人员职业化。
l 双师型教师比例大幅提升;学生参加国家级竞赛获得更好名次;学生创新创业人数明显提升
l 建成省内一流的区域共享型生产性实习实训、教师、职业认证培训基地。成为区域示范性样板,成为区域共享性平台
l 社会服逐步扩大,基地与社会、与更多的企业形成深度合作关系。
l 产业学院创造可观效益
6. 保障措施
致力于研发有趣并且有专业内涵的虚拟仿真软件产品是我们坚持不懈的追求。公司将继续秉承“创新、求实、诚信、高效”的经营理念,以人为本,锐意进取,不断为用户提供更高质量的仿真技术产品。
现阶段,国家对职业教育的重视和支持力度愈来愈大。国务院、教育部先后发布了《国家职业教育改革实施方案》、《职业教育提质培优行动计划(2020—2023年)》 等文件,要求高等职业院校大幅提升新时代职业教育现代化水平,利用现代信息技术推动人才培养模式改革,建立示范性虚拟仿真实训基地。
《关于开展国家级虚拟仿真实验教学中心建设工作的通知》
2013年8月
提出分年度建设一批具有示范、引领作用的虚拟仿真实验教学中心,持续推进实验教学信息化建设,推动高等学校实验教学改革与创新等意见要求。
《关于开展国家虚拟仿真实验教学项目建设工作的通知》
2018年6月
国家虚拟仿真实验教学项目是示范性虚拟仿真实验教学项目建设工作的深化和拓展,在建设过程中,坚持立德树人,强化以能力为先的人才培养理念,坚持“学生中心、产出导向、持续改进”的原则。
《2019年教育信息化和网络安全工作要点》
2019年3月
指出要推动大数据、虚拟现实、人工智能等新技术在教育教学中的深入应用。
《职业院校专业人才培养方案制定与实施工作的指导意见》(职教成[2019]13号)
2019年10月
提出职业院校应推进培训资源建设和模式改个,积极开发微课、慕课、VR(虚拟现实技术)等数字化培训资源,完善专业教学资源库,进一步扩大优质资源覆盖面
《关于促进“互联网+社会服务”发展的意见》
2019年12月
该意见提出要认真落实党中央、国务院决策部署,推动“互联网+社会服务”发展,促进社会服务数字化、网络化、智能化、多元化、协同化、支持引导新型穿戴设备、智能终端、在线服务平台、虚拟现实、混合现实等产品和服务研发,丰富线上线下相融合后的消费体验。深入推进“互联网+中华文明”行动计划
《职业院校数字校园建设规范》
2020年6月
规定了职业教育中使用的三类数字资源的要求,包括课堂与实训室数字化教学资源,也规定了数字资源管理与共享的要求。
《关于开展职业教育示范性虚拟仿真实训基地建设工作的通知》
2020年9月
进一步明确了虚拟仿真实训基地建设工作的内容、要求和重点。
2. 建设思路及方案落地
2.1. 数值仿真技术
虚拟实验平台对于实验数据的读取更加灵活多样。另外,虚拟实验室可以通过多种多样的方式对数据结果进行对比分析。如利用实验数据生成饼状图,柱状图,曲线图等。极大地方便了学生对数据变化规律的掌握。另外,在各类实验中,我们也会利用这个实验知识点的特点进行数据预设并进行实时演算,演算结果根据数学模型、历史数据实时演算模拟得出。实验结果要求自由灵活多变,有无限种可能。
l 结构领域的线性静力学、基础动力学、基础非线性方程
l 流体领域的气体动力学仿真模型、液体动力学仿真模型
l 电力系统静态和暂态分析、工程电磁场、电机学、静态磁场分析、基础高频电磁场分析模型
l 无机及分析化学、有机化学、物理化学等化学分析模型
带底层模型的电厂DCS操作画面
2.2. 采用虚实结合的方式进行仿真实训
采用虚拟结合的智能工业检测实训系统
通过虚实结合的手段将长时、高危实验内容通过先进的仿真技术手段进行展示,而达到教学目的,学生通过“身临其境”的展示体验而收获知识。在开发虚拟仿真软件时,我们本着利用虚拟世界的特点来进行实验设计。在虚拟世界中,实验空间无限,状态稳定,物理性质可以做到理想化,实验误差可控。另外,虚拟仿真实验能让实验不再受到实验场所和时间的束缚,让实验随时随地可以进行。学生在宿舍也可以进行实验研究。很多实验需要等待升温、降温以及达到稳态,常常需要消耗较多的时间去等待。因此虚拟仿真实验提出“超实时仿真”的概念,即在仿真过程中可以进行加速、暂停、减速等操作。
2.3. 自主搭建,进行设计验证
利用自主搭建系统对加工车间进行管线布置的实训操作
进行虚拟仿真实训中心建设时,突破传统仿真项目的展示性瓶颈,通过纳入“拓扑网络分析运算”,实现对任意工艺过程可自主设计和自由构建,使学生在不设标准答案的模式下自定义实验工艺流程,充分激发学生的创新意识;
2.4. 实训过程趣味化
为了提高学生的学习兴趣,我们将在虚拟仿真实训基地落地方案中充分利用虚拟世界直观、多样的特点,设计类似动画、关卡这些游戏元素。并在传统实验的基础上增加评分系统,任务系统,成就系统等,使学生在学习过程中实现寓教于乐。
任务驱动的实训教学系统
2.5. 采用云渲染技术进行实训教学
用手机端进行火电运行实训操作
l 由于虚拟仿真实训可传播性,往往无法进行大型场景的在线实训教学。云渲染技术能够解决这个问题。
l 采用控制流/视频流的传输手段,不依赖客户端的性能配置,即可进行大宗虚拟仿真实训活动。
l 系统可以支持30/60/90/120等各种fps设置,画质清晰。
l 整个操作过程可监控,教师随时了解每位学生的实训过程及问题。
l 在视频流及底层协议方面做了深入的优化,局域网几乎0延时,互联网延时在60ms以内
l 云渲染体验效果领先业界大部分同行,能够满足各种层次虚拟仿真实训用户的体验。
3. 建设目标
虚拟仿真实训基地建设最终将采用引导式、开放式的教学实训相结合,以学生为主体,师生线上讨论、线下交流,“互动自主式”的教学方法。实验教学做到课前指导,实验预习、实验操作、实验结果、实验报告,并提供线上答疑的功能,方便学生随时讨论实验内容,并及时将学生反馈的问题汇总、整理、答疑。学生自主、合作、探究地完成实验内容,并可根据个人兴趣选作拓展性实验,学生完成实验后,提交报告,单独考核,更加全面地考核和评价学生的学习成效,尤其是实体实验认识制冷系统结构中出现的难以掌控的故障问题的分析、解决等过程性评价,强烈激发了学生的实验兴趣,极大提高了学生的实验操作技能,有效地培养了学生的创新实践能力。
4. 建设周期
5. 预期成效
l 形成校内综合实践教学环境,实现功能系列化、管理企业化、设备先进化、环境真实化、人员职业化。
l 双师型教师比例大幅提升;学生参加国家级竞赛获得更好名次;学生创新创业人数明显提升
l 建成省内一流的区域共享型生产性实习实训、教师、职业认证培训基地。成为区域示范性样板,成为区域共享性平台
l 社会服逐步扩大,基地与社会、与更多的企业形成深度合作关系。
l 产业学院创造可观效益
6. 保障措施
致力于研发有趣并且有专业内涵的虚拟仿真软件产品是我们坚持不懈的追求。公司将继续秉承“创新、求实、诚信、高效”的经营理念,以人为本,锐意进取,不断为用户提供更高质量的仿真技术产品。