职业教育建筑技术国家级虚拟仿真实训基地建设路径

摘要：职业教育建筑技术国家级虚拟仿真实训基地建设，是国家教育数字化发展战略的要求，是推进现代信息技术与职业教育深度融合、拓宽建筑技术类专业实训教学内容的广度和深度、拓展实训教学空间、提升实训教学质量、创新建筑技术类专业人才培养模式的重要举措。从内外双环境影响角度分析，职业教育建筑技术国家级虚拟仿真实训基地建设面临建设理念不够明确与精准、建设基础薄弱、师资队伍数字化素养不高、产教融合不深等现实困境。为破解以上现实困境，课题组通过理念建设、数字化实训室建设、数字化师资队伍建设、数字化教学资源建设等手段，深化产教融合、校企合作，推进“教师、教材、教法”改革，革新人才培养模式。关键词：虚拟仿真实训基地；建筑技术；职业教育；建设路径党的二十大报告明确要求推进教育数字化，建设全民终身学习的学习型社会、学习型大国。推进我国教育数字化是贯彻落实科教兴国、人才强国战略的重要抓手。当今世界，科技的进步和信息技术的日新月异，为教育数字化注入了强劲的发展动力，成为推动教育高质量发展的“发动机”。虚拟仿真技术运用于职业教育实训教学，便是推动职业教育数字化的最突出体现。根据《职业教育提质培优行动计划（2020—2023年）》（教职成〔2020〕7号）和《关于开展职业教育示范性虚拟仿真基地建设工作的通知》（教职成厅函〔2020〕26号）等文件精神，经职业院校自愿申报、省级教育行政主管部门推荐、线上线下专家遴选、公示等环节，教育部《关于公布职业教育示范性虚拟仿真实训基地培育项目名单的通知》（教职成司函〔2021〕35号）公布和确定了215个职业教育示范性虚拟仿真实训基地培育项目。2023年，《教育部办公厅关于加快推进现代职业教育体系建设改革重点任务的通知》bAKw6S1ip8WRKRRd4ZlKhQtegKFOH6mj3TyX8qlnN40=（教职成厅函〔2023〕20号）明确提出“各校要瞄准专业实训教学中‘高投入高难度高风险、难实施难观摩难再现’等现实问题，结合自身实际，建设职业教育虚拟仿真实训基地”，强调“各地要加强统筹管理，根据区域产业结构，因地制宜、合理布局建设区域性虚拟仿真基地”。职业教育国家级虚拟仿真实训基地建设，站在了教育数字化的全局高度，阐明了国家职业教育事业高质量发展的战略要求和主攻方向，为职业教育创新人才培养提供了根本遵循和行动指南。一、职业教育建筑技术国家级虚拟仿真实训基地建设的内涵随着数字技术与实体经济的深度融合，数字岗位人才需求旺盛，职业院校人才培养目标面临调整，培养具有数字化素养的技术技能人才成为必然要求［1］。职业教育建筑技术类专业是为建筑产业提供技术技能型人才的主要阵地之一，是培育建筑产业工匠的重要摇篮。随着国家对低能耗高产出、环保节能的绿色建筑的关注度不断提高，建筑产业也迎来了技术革新的良好机遇。市场的需求变化对职业教育建筑技术类专业的人才培养提出了新的要求和挑战。建筑产业的转型升级，呼唤更多多元创新型人才，而多元创新型人才的培养，必须推进教学模式的深度改革。（一）描绘了建筑技术类专业数字化教学模式的新蓝图近年来，受到转型和发展的双重夹击，建筑领域与新兴科技的结合越来越紧密。比如，在工程的方案设计、施工监督、运营管理等环节，已尝试使用和推广虚拟仿真技术。职业院校建筑技术类专业在人才培养过程中，要精准对标岗位需求和标准，大力推动虚拟仿真技术与教学的深度融合，弥补传统教学的弊端。虚拟仿真技术运用于教学，主要依托仿真技术、虚拟现实（VR）、混合现实（MR）等手段，营造兼具视感、听感、触感的逼真的虚拟教学环境。虚拟仿真技术运用于建筑技术类专业的实训教学，是推进现代信息技术与职业教育深度融合、拓宽建筑技术类专业实训教学内容的广度和深度、拓展实训教学空间、提升实训教学质量、创新建筑技术类专业人才培养的重要举措。正如李秀丽等人在《一体化资源共享型职业院校虚拟仿真实训基地建设路径》一文中所说：“虚拟仿真实训基地是一种基于计算机技术和虚拟现实技术的教育环境，通过模拟真实场景和设备，使学生能够在虚拟环境中进行真实工作情境相关的操作和实验的场所。”［2］职业教育建筑技术国家级虚拟仿真实训基地建设，从国家层面推动虚拟仿真技术与职业教育建筑技术类专业教育教学的融合与发展，促进人才培养模式的创新，描绘了职业教育建筑技术类专业数字化教学模式的新蓝图。（二）有效解决职业教育建筑技术类专业实训教学的痛点问题职业教育建筑技术类专业实训教学也存在与其他专业实训教学类似的问题，即实训教学项目“高投入高难度高风险、难实施难观摩难再现”的“三高三难”共性问题。建筑技术类专业的实训教学项目较多，对实训设备、场地、师资力量都有较高要求。但在实际教学过程中，出于安全考虑，学生很难接触到校外真实的建筑工程项目，无法在真实工作场景中开展实训教学。校内开展的实训教学，又时常面临实训空间狭小、实训物料短缺、实训工位不足等痛点问题，导致实训教学难以有效开展。建筑技术国家级虚拟仿真实训基地的建设，搭建了虚拟仿真实训系统，通过虚拟仿真技术将真实工作场景“搬”到实训室，将虚拟仿真技术与实训教学全过程有机结合，突破实训场所空间和资源的限制，能够有效解决职业教育建筑技术类专业实训教学的疑难杂症和痛点问题。（三）有效提升师资队伍的数字化素养大数据时代背景下，传统教学模式已经无法满足培养复合型人才的要求。教师数字化素养是教师具备数字化教学能力的基础，师资队伍的数字化水平一定程度上决定了教育教学活动的数字化水平。教师数字化素养的提升，需要在实践教学中落实。建设建筑技术国家级虚拟仿真实训基地，在基于核心课程和岗位需求的基础上建成不同功能的虚拟仿真实训室，让专业教师从传统课堂走向数字化教学环境，在虚拟仿真、VR、MR等实训室进行授课，在平台上完成教学环节设计，模拟建筑工程施工各个阶段的真实场景，在教学活动中不断提高教师数字化水平。通过内培外送等渠道强化师资队伍对虚拟仿真技术、VR技术、MR技术等数字化教学手段的运用能力，从而提升师资队伍的数字化素养。（四）有效促进人才培养和产业需求的联结，深化产教融合产教融合、校企合作是职业教育取得成功的必由之路，也是企业提高竞争力、发展新质生产力的主要途径［3］。职业教育建筑技术国家级虚拟仿真实训基地建设，要依托虚拟现实、数字孪生等新一代信息技术，以数字化转型整体驱动教学模式和治理方式变革，革新传统实训教学模式。在虚拟仿真环境中完成真实建筑工程作业流程的设计和教学活动，将行业新技术、新工艺、新标准融入教学内容，结合企业、社会对数字化人才的要求，对接产业需求，服务国家和地方产业转型发展。在基地建设、虚拟仿真平台构建、软件开发、师资培训等环节，离不开企业的支持和深度参与。因此，职业教育建筑技术国家级虚拟仿真实训基地建设，能够有效促进人才培养和产业需求的融合，深化产教融合和校企合作。二、职业教育建筑技术国家级虚拟仿真实训基地建设的现实困境从内外双环境影响角度分析，职业教育建筑技术国家级虚拟仿真实训基地建设面临建设理念不足、建设基础薄弱、师资队伍数字化素养不高、产教融合不深等现实困境。（一）建设理念不够明确与精准职业教育建筑技术国家级虚拟仿真实训基地建设理念不足主要体现在四个方面：一是数字化意识薄弱；二是受到市场需求变化的冲击，近年来职业教育建筑技术类专业招生人数呈现持续下滑趋势，这种趋势在一定程度上会使一些人怀疑职业教育建筑技术国家级虚拟仿真实训基地建设的必要性；三是建设目标过于宏大不够精准，对虚拟仿真基地设置研究不够聚焦；四是缺乏整体规划，没有厘清建设重点任务。（二）建设基础薄弱职业教育建筑技术国家级虚拟仿真实训基地建设需要相关职业院校具备一定的信息化基础，包括硬件设备的投入、软件开发以及平台建设，有良好的信息化教学环境和氛围。同时还要求职业院校的信息化基础设施不断升级改造，紧跟教育数字化发展要求。正如唐瑗彬等人在《教育信息化2.0时代的职业院校教师专业发展路径研究》一文中所说：“教育信息化2.0时代，通过人工智能、大数据、虚拟现实等新技术可有效开展教学过程监测、学情分析、学业水平诊断和学习资源供给，推进信息技术与教育教学融合创新。”［4］然而部分职业院校信息化基础薄弱，智慧教育工具不足，教师整体数字化素养不高，导致建设的内在驱动力不强。（三）师资队伍数字化素养不高随着数字技术教育应用的不断深化与迭代，教学模式、教学活动、教育环境等都发生了系列转变，进而推动了教育关系、教育内容、学习场景和教育技术等要素的一系列变革［5］。技术是手段，人才是关键。教育数字化首先是人的数字化，即师资队伍的数字化综合素养是关键要素。但由于受到学校数字化基础薄弱、教师数字化素养提升激励条件不足等因素的影响，部分职业院校建筑技术类专业教师对信息化手段、智慧教育工具的使用还处于较低水平，建筑实训教学多数仍处于黑板讲解、PPT演示、实训室操作示范等传统的授课模式中，导致学生对建筑结构的认知、施工过程的理解、工作岗位的体验都大打折扣。师资队伍数字化素养不高，导致建筑技术虚拟仿真实训基地建设的人力资源支撑力度偏弱。（四）产教融合不深产教融合、校企合作是构建现代化职业教育体系，推动职业教育高质量发展的必由之路。职业院校建筑技术类专业的教学理念、教学标准、教学内容、教学方法、技术手段等都应与行业、企业和实际工作岗位紧密结合，大力推进产业链、创新链、人才链“三链融合”，打造建筑产业复合型高技能人才集聚新高地。职业教育建筑技术国家级虚拟仿真实训基地建设，需要企业在资金、技术、人力等方面提供支持，但由于政策保障力度不够，合作机制和标准不健全，激励政策不强等现实因素，产教融合、校企合作一直处于合而不融、融合不深的尴尬处境。三、职业教育建筑技术国家级虚拟仿真实训基地建设的实施路径基于现实困境分析，根据教育数字化发展战略和教育部《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》《职业教育示范性虚拟仿真实训基地建设指南》等文件精神，结合专业人才培养目标和岗位人才需求，职业教育建筑技术国家级虚拟仿真实训基地建设可从理念建设、数字化实训室建设、数字化师资队伍建设、数字化教学资源建设等四个维度入手。（一）树立科学的数字化教育理念理念是行动的基础。树立建筑技术类专业数字化意识，强化数字化教育理念，是提升建筑专业群教师数字化教学水平的根本前提，也是推动职业教育建筑技术国家级虚拟仿真实训基地建设的重要支撑力量。建设建筑技术类专业数字化教学理念，一方面要深刻理解教育数字化发展战略的内涵，准确把握虚拟仿真实训基地建设的必要性和前瞻性，明确建设思路，厘清建设任务和建设目标；另一方面要时刻关注行业发展态势和市场需求变化，了解当前建筑产业绿色化、工业化、数字化发展对教师数字化水平提出的新要求，剖析新时代行业企业对建筑类技术技能人才的需求，聚焦当前人才培养关键问题。“人才链要与产业链有机衔接，就必须保证培养的人才及时掌握建筑领域的新技术、新工艺、新规范。”［6］在职业教育建筑技术类专业招生人数下滑的现实冲击下，职业院校更应寻求教学模式的改革和创新，从规模扩张走向内涵建设和精准培养之路。通过国家级虚拟仿真实训基地的建设，不断深化产教融合、校企合作，推进“教师、教材、教法”改革，全面提升建筑技术类专业学生的职业技能。（二）加大力度建设数字化实训室在专业人才培养标准和智慧建造背景下，建筑行业对数字化技能型人才的需求，以“虚实一体”为教学理念，建成具有建筑工程真实生产环境的集仿真模拟、实践教学、职业技能培训、合作研发等功能于一体的综合性实训基地，利用先进技术优势突破时空限制，有效推动教法改革。数字化实训室建设可从以下五个方面发力。建设VR实训室。依托虚拟现实、多媒体、人机交互、数据库和网络通信等技术，建设VR实训室，构建高度仿真的建筑工程虚拟实训环境，实现线下实训不具备或难以完成的教学功能，有效解决实训过程中的高风险、高成本、高消耗和不可及或不可逆操作等问题，全面提高实训教学质量。建设MR实训室。通过建设MR实训室，结合体感互动技术，满足专业课程的仿真实训与实验，同时能满足小组学习及录播功能。通过结合VR和AR技术，营造既真实又虚拟的教学环境。学生可以通过头戴式显示设备进入一个三维的虚拟空间，与虚拟对象进行互动，模拟真实场景进行实践操作，以达到增强实训教学的真实感，提高学生课堂参与度的目的。建设基础识图仿真实训室。建设基础识图仿真实训室，可以培养学生的工程图学思维能力和制图技能，帮助学生掌握建筑制图技能，为学生将来走向工作岗位积累识读和制作建筑工程图纸的能力。基础识图仿真实训室能提供全方位的制图、识图、实操、观演等多种实训操作演示，培养学生的专业技能。建设建筑技术仿真实训室。通过新建建筑技术仿真实训室，以企业生产标准配置设备、实现建筑施工技术的虚拟仿真操作，形成智慧教学工地，聚焦工程现场，与一线生产过程相融合，让学生能身临其境般感受工地现场各个环节操作流程。同时为开展社会服务提供场地和技术支持，增强学生的社会服务能力。建设装配式建筑构件制作与安装仿真实训室。通过新建装配式建筑构件制作与安装仿真实训室，搭建装配式建筑构件生产、安装、灌浆、打胶封缝等岗位技能实操平台，校企共同培养学生，提升学生的专业技能，助力装配式建筑施工技术专业人才培养模式的创新。（三）强化数字化师资队伍建设教师是课堂教学的实施者和学生学习的引导者。数字化师资队伍是实现数字化教学的前提和基础。培养一支掌握虚拟仿真技术、VR技术、MR技术等数字化教学手段的师资队伍，是顺利开展虚拟仿真实训教学的重要保障。一要通过内培方式建设数字化师资队伍。以校内数字化实训室为主要场所，面向建筑技术专业群教师，在校内举办教师数字化教学素养系列培训活动，分阶段邀请建筑技术行业企业中熟练掌握虚拟仿真技术的知名专家到校开展培训。同时，加强建筑技术类专业教师的继续教育，组织教师登录国家智慧教育公共服务平台进行研修学习，全面培养教师的数字应用意识，提高教师的数字素养水平。二要通过外送方式提高师资队伍数字化水平。加强校企合作，聘请建筑技术行业企业知名专家作为校外专业带头人，输送本校建筑技术类专业教师到合作企业生产一线学习虚拟仿真技术，了解行业发展新态势，学习专业新技术，拓宽视野和边界，扩充专业知识和技能储备。同时通过鼓励教师参加技能大赛、创新作品研发与制作等，多渠道、多方式提高教师的各类虚拟应用软件水平。三要积极探索教师数字化水平评价机制，激发教师数字化教学