虛擬仿真實訓(xùn)教學(xué)成職校發(fā)展新風(fēng)向，積木易搭助力職校打造互動式、沉浸式虛擬仿真實訓(xùn)室

當前，我國對職業(yè)教育質(zhì)量的重視程度越來越高，支持力度也越來越大。教育部等先后發(fā)布了《國家職業(yè)教育改革實施方案》《職業(yè)教育提質(zhì)培優(yōu)行動計劃（2020—2023年）》 等文件，要求各地高等職業(yè)院校要優(yōu)化職業(yè)教育發(fā)展環(huán)境，探索產(chǎn)教融合、校企合作等方式，利用現(xiàn)代信息技術(shù)推動人才培養(yǎng)模式改革，建立示范性虛擬仿真實訓(xùn)基地，大幅提升職業(yè)院校教育數(shù)字化、現(xiàn)代化水平。

虛擬仿真教學(xué)，是指在利用仿真技術(shù)、虛擬現(xiàn)實技術(shù)以及數(shù)字化教學(xué)資源的基礎(chǔ)上，對相關(guān)課程進行仿真化模擬教學(xué)。虛擬仿真教學(xué)的本質(zhì)，是以學(xué)科規(guī)律為基底，通過虛擬仿真實體，通過不同流程、工藝和操作產(chǎn)生不同結(jié)果，形成信息化、沉浸式、交互式的數(shù)字化教學(xué)。

對于一些特殊的職業(yè)技能培訓(xùn)課程，特別是現(xiàn)場感較強的學(xué)科，如電氣、機械、熱動等的實驗實訓(xùn)，這些學(xué)科的實踐教學(xué)通常存在實驗危險系數(shù)高、實驗設(shè)備及器材昂貴、實驗受時空限制等因素影響，容易導(dǎo)致學(xué)生實操機會少，實操技能掌握不牢的現(xiàn)象。而通過用虛擬模擬現(xiàn)實規(guī)律原理的虛擬仿真教學(xué)方式，具有情境性、交互性、開放性和共享性的特征，不受時間和空間限制，學(xué)生可反復(fù)進行操作練習(xí)，一方面降低了教學(xué)成本，提高了教學(xué)資源利用率，另一方面也能提高教學(xué)質(zhì)量，為社會輸送優(yōu)質(zhì)的職業(yè)技術(shù)人才。

因此，對于各職業(yè)院校而言，緊跟時下虛擬現(xiàn)實技術(shù)的發(fā)展趨勢，結(jié)合職業(yè)院校實訓(xùn)實踐的教學(xué)需求和企業(yè)的用人需求，打造虛擬仿真教學(xué)實訓(xùn)室迫在眉睫。

國內(nèi)全棧式3D數(shù)字化解決方案提供商積木易搭為各職業(yè)院校提供職校虛擬仿真實驗室建設(shè)解決方案，其打造的職校虛擬仿真教育實訓(xùn)室軟硬件一體化操作，支持多種3D技術(shù)路線及云渲染、端渲染、云端協(xié)同渲染，沉浸感強、交互豐富，同時兼具單人、多人、分角色實驗實訓(xùn)考核等功能，賦能職校提升教學(xué)質(zhì)量，為社會輸送優(yōu)質(zhì)技術(shù)型人才。

高精度3D建模，對教學(xué)環(huán)境、實驗操作設(shè)備進行仿真模擬，提升場地設(shè)備認知

虛擬仿真教學(xué)實訓(xùn)室的搭建離不開對線下實操課程內(nèi)容的還原，因此也自然少不了對課程現(xiàn)實教學(xué)環(huán)境、實驗操作設(shè)備等的仿真模擬。

為了讓學(xué)生有親臨現(xiàn)場實訓(xùn)的真實感，且能夠在一個安全的環(huán)境中接受培訓(xùn)，積木易搭對類似工廠廠房、車間、產(chǎn)線及相關(guān)設(shè)備等實訓(xùn)課程關(guān)鍵要素進行1:1還原數(shù)字化建模。針對實驗操作設(shè)備等單體物品，積木易搭采用高精度掃描設(shè)備(最高精度可達0.01mm)實現(xiàn)對設(shè)備的1:1還原；針對實訓(xùn)環(huán)境等三維虛擬場景區(qū)域，積木易搭則利用測量測繪、遙感航拍等方式進行三維建模。

通過高精度3D建模，高度還原線下實際實訓(xùn)現(xiàn)場及實驗操作設(shè)備，讓原本具有一定危險性、實操高度依賴現(xiàn)實環(huán)境的實訓(xùn)實驗內(nèi)容在三維空間進行逼真呈現(xiàn)，學(xué)生能夠在仿真系統(tǒng)中沉浸式學(xué)習(xí)，收獲實訓(xùn)知識，打牢實踐技能基礎(chǔ)。比如通過在工廠中自由行走、瀏覽，了解生產(chǎn)車間的構(gòu)造布局、工藝流程、設(shè)備詳細信息等。

結(jié)合虛擬仿真技術(shù)特征與實訓(xùn)實際應(yīng)用進行項目設(shè)計

在開發(fā)虛擬仿真實訓(xùn)室的過程中，積木易搭利用虛擬世界的特點，結(jié)合實訓(xùn)實際應(yīng)用來進行實訓(xùn)項目設(shè)計。在虛擬世界中，實驗空間無限，狀態(tài)穩(wěn)定，實驗誤差可控，從而讓復(fù)雜繁瑣的實訓(xùn)驗準備過程、小心翼翼地實際操作變得可重復(fù)、容錯率高，大大提高學(xué)生的實訓(xùn)效率。

此外，利用虛擬仿真實訓(xùn)教學(xué)的方式，能讓實驗實訓(xùn)不再受到場地和時間的束縛，實驗實訓(xùn)隨時隨地可以進行。除了課堂訓(xùn)練，學(xué)生還可以利用課余時間進行反復(fù)研究與操練，高效便捷。

3.支持多種3D技術(shù)路線，搭配VR/AR設(shè)備，體驗生產(chǎn)全流程虛擬實操，安全可靠

職業(yè)院校的職業(yè)技能培訓(xùn)，專業(yè)性要求高。因此，在實際教學(xué)過程中，對于實訓(xùn)基地的專業(yè)性要求也非常高。積木易搭為職業(yè)院校打造的虛擬仿真實訓(xùn)室搭配VR設(shè)備，VR設(shè)備可以從聲音、視覺、氛圍等多維度對實訓(xùn)內(nèi)容進行立體化呈現(xiàn)，結(jié)合多人同步技術(shù)，實現(xiàn)實訓(xùn)內(nèi)容全流程實操，讓學(xué)員有充分的實操鍛煉機會。

同時，積木易搭打造的虛擬仿真實訓(xùn)室支持Unreal Engine、Unity3d、WebGL等各種技術(shù)開發(fā)，支持以APP、PC軟件系統(tǒng)、小程序H5等各種承載方式來對仿真實訓(xùn)內(nèi)容、流程等進行承載。除了能夠滿足VR設(shè)備應(yīng)用之外，還支持AR、全息、大屏、手機等各種終端應(yīng)用場景展示，打破硬件環(huán)境約束，方便隨時隨地實訓(xùn)教學(xué)。

實訓(xùn)考評管理，查漏補缺，進一步鞏固教學(xué)質(zhì)量

除了模擬實訓(xùn)教學(xué)內(nèi)容，積木易搭打造的虛擬仿真實訓(xùn)室方案還配有學(xué)員實訓(xùn)考評管理，在實訓(xùn)的基礎(chǔ)之上建立考核機制。一方面，老師可通過學(xué)生的考核結(jié)果，針對實訓(xùn)重難點、學(xué)生操作集中錯誤點等內(nèi)容進行重點培訓(xùn)；另一方面，學(xué)生能夠通過考評來檢測知識點的掌握程度，查漏補缺，進一步鞏固學(xué)習(xí)內(nèi)容。

5.支持云渲染、端渲染、云端協(xié)同渲染三種技術(shù)，滿足各層次虛擬仿真實訓(xùn)用戶體驗

渲染計算是獲得沉浸式視覺以及更自然的人機交互應(yīng)用的關(guān)鍵。積木易搭基于云渲染、云端協(xié)同渲染、端渲染三種技術(shù)體系，能夠?qū)崿F(xiàn)虛擬仿真實訓(xùn)教學(xué)內(nèi)容即時進行視覺、聽覺、觸覺、運動感融合的感知交互，畫面實時傳輸，畫質(zhì)清晰，并具有高沉浸感、高逼真性，整個操作過程可監(jiān)控，教師隨時了解每位學(xué)生的實訓(xùn)過程及問題。最終能夠滿足各種層次虛擬仿真實訓(xùn)用戶的體驗。

以積木易搭為某職業(yè)院校搭建的地鐵站運行監(jiān)控仿真實訓(xùn)系統(tǒng)為例，利用計算機3D和虛擬現(xiàn)實技術(shù)來建立大型地鐵車站的運行監(jiān)控虛擬仿真系統(tǒng)，解決地鐵運行監(jiān)控的實訓(xùn)問題，提高學(xué)生的專業(yè)素養(yǎng)和就業(yè)能力。

（積木易搭大型地鐵車站運行監(jiān)控虛擬仿真系統(tǒng)）

該地鐵車站運行監(jiān)控虛擬仿真系統(tǒng)構(gòu)建了一個典型地鐵站臺的全部場景，包括站臺全場景、站臺設(shè)備、路軌、列車、接觸網(wǎng)等，1:1真實還原地鐵站臺的整體構(gòu)造；而在監(jiān)控系統(tǒng)層面，設(shè)置了站臺監(jiān)控跟設(shè)備監(jiān)控兩個層級，監(jiān)控內(nèi)容包括售票機、閘機、客服中心等，最終構(gòu)建一個包含了完整的內(nèi)部邏輯控制關(guān)系的地鐵站運行系統(tǒng)。通過VR設(shè)備、大屏幕投影等，能夠讓學(xué)生們或獨立認知設(shè)備，或多人聯(lián)合進行列車進站的多角色虛擬實訓(xùn)，更好地熟悉理解地鐵站臺的運行操作，提升專業(yè)技能。

（虛擬地鐵站臺內(nèi)可交互操作）

整個地鐵站臺虛擬仿真實訓(xùn)系統(tǒng)功能包括站臺的3D顯示，即站臺的場景鏡頭可以通過鼠標操作自由旋轉(zhuǎn)、拉遠、推近，并用動畫方式展示列車進出站的整個過程；站臺的場景漫游功能，即在3D場景中，瀏覽者可以以第一人稱方式在場景中行走，對站臺整個全景進行瀏覽；地鐵基礎(chǔ)設(shè)備、運行監(jiān)控認知，建立地鐵站各設(shè)備的3D模型，并融入地鐵運行控制原理進行交互設(shè)計，學(xué)員通過交互式鼠標點選操作，即可查看地鐵站內(nèi)對應(yīng)的設(shè)備并進行對應(yīng)控制功能的交互操作。

（可模擬查看設(shè)備實時狀態(tài)）

該實訓(xùn)系統(tǒng)具有易操作性、專業(yè)性、開放性、可維護性、擴展性等特征。

當前，虛擬仿真實訓(xùn)教學(xué)方式是職校在降本增效的基礎(chǔ)上，注重教學(xué)資源建設(shè)與應(yīng)用，打造實訓(xùn)教學(xué)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的“新范式”。積木易搭職業(yè)院校虛擬仿真實訓(xùn)室解決方案為各職業(yè)院校打造3D數(shù)字化“新課堂”，助力其智慧校園建設(shè)及數(shù)字化轉(zhuǎn)型。

審核編輯黃宇