高職院校環境類專業仿真云平臺共享實訓場景創建

張志學

摘??要：通過對高職環境類專業實訓目前存在的主要問題進行剖析，結合基于1+X證書（水環境監測與治理）考核要點創建四大類型虛擬仿真云共享平臺，通過仿真虛擬平臺使用情況流程及分析，對高職環境類專業創建虛擬仿真實訓存在的問題及解決措施提出了一些思考與建議，進而嘗試為高職環境類專業建設仿真實訓平臺數字化建設和提升實訓課堂教學效果提供一些參考與指導建議。

關鍵詞：高職??1+X??環境類??虛擬仿真平臺??共享實訓

中圖分類號：G712

Creation?of?the?Shared?Training?Scenarios?of?Simulation?Cloud?Platforms?for?Environmental?Majors?in?Vocational?Colleges

ZHANG?Zhixue

（Hangzhou?Wanxiang?Polytechnic，?Hangzhou，?Zhejiang?Province，?310023?China）

Abstract：?This?paper?analyzes?the?current?main?problems?existing?in?the?practical?training?of?environmental?majors?in?higher?vocational?colleges，?creates?four?types?of?sharing?virtual?simulation?cloud?platforms?in?combination?with?the?assessment?points?of?the?1+X?certificate?（water?environment?monitoring?and?governance），?and?proposes?some?thoughts?and?suggestions?on?the?problems?and?solutions?of?creating?virtual?simulation?training?for?environmental?majors?in?higher?vocational?colleges?through?the?use?process?and?analysis?of?simulation?virtual?platforms，?so?as?to?attempt?to?provide?some?reference?and?guidance?suggestions?for?the?digital?construction?of?simulation?training?platforms?and?the?improvement?of?training?classroom?teaching?effect?for?environmental?majors?in?higher?vocational?colleges.

Key?Words：?Vocational?colleges;?1+X;?Environmental;?Virtual?simulation?platform;?Shared?training

自2010年以來，國家多部門曾明確指出要大力發展“互聯網+教育”，促進教育信息化、數字化、智能化，讓更多的學生享受更優質、更便捷、更開放的學習內容。數字化教學已成為現代及未來職業教學的必然趨勢和選擇。實訓教學是職業教學中最重要的部分，如何利用數字化虛擬仿真軟件實現實訓教學，是每一位職業教學教師要面對的課題[1]。高職環境類實訓室，涉及到水污染、大氣、環境監測、化學分析、固廢處置等專業實訓，開展真實的實訓項目難度系數較大，加上環境類實訓項目都涉及到化學試劑、玻璃儀器及精密儀器設備，實訓成本高還具有一定的危險性系數，因此如何在實訓過程中引入數字化實訓平臺，解決學生的不敢為、不亂為、不想為的行為，是高職環境類教師在實訓課程中必須面對的難題，故教師應結合課程內容創設合理的仿真實訓項目，搭建虛擬仿真實訓平臺，開展教學活動，以提高學生綜合素質能力[1～3]。

北京歐倍爾虛擬仿真云平臺是專業1+X證書虛擬仿真項目提供商，與北京歐倍爾合作共同開發數字化虛擬實訓場所，將有利于解決學生在實訓過程中存在的畏懼心理，使學生學習興趣提高、主動性增加、提高學生綜合素質能力。

本項目基于與歐倍爾虛擬仿真云平臺共同開發數字化虛擬實訓軟件，搭建虛擬仿真實訓平臺，為實訓課堂教學效果和實訓平臺數字化建設提供解決思路。

1?高職環境類專業實訓教學存在的問題

高職院校環境類專業的人才培養目標是培養德、智、美、體、勞全面發展，掌握環境專業基礎理論和專業知識，能運用環境監測與環境污染控制技術，具備樣品采樣、分析檢驗、環境監測、污染控制設施運營管理能力，勝任企事業單位分析檢驗、環境監測、環保設施運行管理、環境監察、室內環境檢測治理、企業安全管理等崗位工作的高素質技能型人才。剖析人才培養方案可知，崗位涉及范圍極廣，包括“水、氣、固、生態”等人類生存的各個領域，由于污染物的種類、濃度和組合具有多樣性和復雜性，并伴有地域和時間上的特征，導致治理技術和設備眾多，以致專業技術知識儲備要求高，故在學習過程中學生需掌握多種職業技能[4]。

而環境類實訓場所中大多數環保設備是封閉、不可見的，學生缺乏設備內部結構認知；實驗過程中所涉及的藥劑及部分污染物有毒有害，對學生身體傷害大，導致學生不敢動手操作；另外，由于資金、場地和維護成本等問題，污染治理設備少或無設備，生均設備數遠遠不足，實踐操作難以實施，實訓效果不佳等問題[5]。

2?環監專業仿真云平臺共享實訓場景創建

為了解決上述存在的問題，結合專業1+X證書考核要求，在北京歐倍爾虛擬仿真云平臺和環監專業校內實訓室的基礎上，以“科學統籌，創新引領，凸顯特色，資源共享”的指導思想，以提高學生職業技能和動手操作能力為宗旨，建設真實實驗、仿真實驗相互補充、相互支撐、相互促進的實訓教學體系。

環監專業仿真云平臺依托歐倍爾虛擬仿真云平臺，在1+X水環境監測與治理職業證書考核項目的基礎上，結合專業化學分析、環境監測技術與實訓、大氣污染控制與設備運行、水污染控制與設備運行、環境工程CAD、固體廢物處理與處置、室內環境檢測與治理等課程，以校內專業實訓室和歐倍爾云平臺為支撐點，將實驗教學資源與信息技術進行融合，建立環監專業仿真云平臺共享實訓場景體系。通過不斷完善建設內容，推進實驗教學信息化和實驗教學資源開放共享，使環監專業仿真云平臺成為促進專業教學革新、提升人才培養質量的重要策略[6～7]。

3?基于仿真云平臺實訓場景的設計

仿真云平臺是指通過結合云計算和仿真技術，實現處理大規模仿真任務，提供可擴展性、虛擬化、網絡協作、彈性計算和數據管理等特征，為用戶帶來更高效、靈活和精確的虛擬仿真體驗的一種新型的教學工具[7]。使用者只需要在自身電子設備上登錄平臺遠程服務器，安裝平臺助手即可進行操作，無需事先下載安裝軟件，可實現快捷、方便、靈活的調用各個虛擬仿真實訓軟件進行實訓操作。

仿真云平臺軟件由北京歐倍爾軟件技術開發有限公司開發，專業提供仿真實訓室建設需求分析，公司依據專業需求提供平臺構建與軟件系統設置。仿真云平臺主要歐倍爾仿真平臺服務器、課程虛擬仿真實訓系統與學院專業計算機機房等基礎設施組成[8]。虛擬仿真平臺服務器主要包括虛擬仿真實驗管理平臺，提供諸如環境監測技術專業、環境工程專業、化學工程專業、食品專業等專業仿真實訓模塊，實現虛實結合、以虛促實，無限拓展的虛擬仿真實訓教學一體化平臺；課程虛擬仿真實訓系統，主要包括資源管理、課程管理、實驗管理、用戶管理、考試管理等模塊，實現對使用者仿真實驗行為數據、仿真實訓資源使用數據、仿真實訓結果數據等進行查詢、統計、分析，從而利于教師開展虛擬仿真實訓教學進行分析決策。學院專業計算機機房包括臺式計算機、存儲服務器和管理服務器，其中臺式計算機為學生開展虛擬仿真實訓提供教學設備和環境，是將線下有限實驗設備/空間拓展為無限的底層支持；存儲服務器為師生開展虛擬仿真實訓教學提供實驗行為數據進行匯總管理；管理服務器將本地虛擬仿真實訓教學與歐倍爾仿真云平臺進行連接，支持對課程仿真虛擬實訓系統數據進行上傳與統計分析?；诜抡嬖破脚_實訓場景設計總體框架如圖2所示。

4?結論與建議

高職環監類專業是一個綜合能力要求高、專業性強、對動手操作能力和專業知識儲備要求高的專業，仿真云平臺虛擬實訓場景的實施，很好的解決了線下實驗存在的職業危害、場地空間、實訓時間、實訓成本經費等問題，增加了學生實訓過程中的安全性，拉近了理論學習與工作崗位內容的距離，提高了學生的學習興趣，提升了學生主動思考和動手操作的能力，很好的滿足專業人才的培養需求。近年來，學生在參加第三屆、第四屆“北控水務杯”全國大學生生態環境類職業技能大賽、省高職院校職業技能大賽“水治理技術”“大氣環境監測與治理技術”“化學實驗技術”等賽項中分別獲得一等獎、二等獎、三等級若干項，競賽成果突出；教師基于虛擬仿真云平臺，積極推進專業核心課程課堂教學改革，打造“虛擬——現實”一體化課堂，開發在線數字化課程和數字化實訓室。

但在建設與實施過程也存在一些問題，為了仿真云平臺共享實訓場景使用效果更好，建議加強以下幾個方面的建設。

（1）提高實訓機房的硬件配置。由于環監類仿真實訓軟件很多都是3D軟件，尤其是大氣污染和水污染控制方面的仿真工廠，需要電腦硬件有較高的配置，滿足學生使用軟件時操作的流暢度、反應的靈敏度、畫面的清晰度等。如果機房電腦硬件配置不夠，會導致學生在操作過程的卡頓，體驗感不佳，導致教學效果打折扣。

（2）基于真實的工作過程，完善虛擬仿真項目考核模式。目前虛擬仿真軟件評分是依據操作結果進行評判，沒有考慮到實驗操作過程，忽略了實訓操作的順序，這與實際的工作過程相悖；另外，部分仿真軟件考核評分點存在重復提交會重復賦分現象，導致實訓結果與實際情況差異太大。

（3）提升虛擬仿真軟件的沉浸度，增強虛擬與現實的耦合度。雖然仿真軟件3D版本能讓學生從三維角度去學習環境治理設備，有較好的直觀體驗。但對于大氣污染和水污染治理等工程治理項目，這還不夠，應大力發展VR/AR設備、創建元仿真空間，讓學生進入全景的虛擬空間，置身于“真實”的工藝流程之中，去全方位的體驗學習。

參考文獻

[1] 姚偉卿.高職環保類專業虛擬仿真教學的探索和實踐[J].高教學刊，2020，（23）：119-122.

[2] 盛力，沈洪，施鼎方，等.虛實結合的水處理實驗教學建設[J].實驗室研究與探索，2019，38（5）：204-207.

[3] 范佳民，石先陽，晏紹飛，等.生態與環境虛擬仿真實驗教學中心構建與管[J].實驗室研究與探索，2021，40（9）：145-148.

[4] 張珂，鄭賓國，崔節虎，等.基于OBE模式的環境工程虛擬仿真實驗中心建設探索[J].實驗技術與管理，2019，36（1）：270-273.

[5] 徐冰潔，王慧娟，張新華，等.環境工程專業虛擬仿真實訓的教學探索[J].高教學刊，2020，（28）：112-114，4.

[6] 盧彥越，劉細祥，黎克純，等.環境工程虛擬仿真實驗教學中心建設探索[J].教育教學論壇，2020，（20）：388-390.

[7] 楊中秋，于三三，王愛文，等.基于云技術的虛擬仿真實驗教學平臺設計[J].實驗室科學，2020，23（5）：70-74.

[8] 譚道桓.《微機原理與接口技術》虛擬仿真實驗教學系統的研究與實現[D].昆明：昆明理工大學，2022.