VR背景下测绘类专业产教融合实践模式探究

    杨敏 赵华 马昌忠 赵华亮

    摘?要：针对高等院校测绘类专业的实训模式单一，产教融合运行不畅，实训资源不能完全开放等问题，根据实际，利用虚拟现实、互联网等新技术，构建了VR+产教融合平台，给出了提出了教学资源快速更新、教学质量反馈闭环的校企深度合作新模式，构建了一种“仿真、模拟、实战”三位一体测绘类专业产教融合实训模式。经过产教实践基地的实践，对同类专业实训模式和产教融合基地建设有一定的借鉴作用。

    关键词：产教融合;虚拟仿真;三位一体;实训新模式

    随着虚拟现实、人工智能、互联网、大数据、5G等新兴技术的组合创新对社会各个层面的深度渗透，当前的教育生态系统将迎来巨大的历史性变革。国内外学者在VR应用于实践教学、產教融合实践教学模式理论基础、内容和形式、要素和影响因素等方面进行了理论研究，对产教深度融合式教学的应用产生了深远的影响。在新工科、双一流、工程认证等背景下，如何实现特色及一流专业的智慧VR背景下的产教深度融合模式重构和实践教学体系改革，利用智慧VR弥补产教融合实操应用中的知识点呈现升级、高难度实验教学场景再现、高危不可逆实验操作应用等方面，还有很多理论和实践值得深入探索。本文以实践性要求非常强的测绘类专业为例，对VR为支撑的产教融合实践新模式进行探索。从而突破现实中技术发展过快、先进仪器高昂、实验人数规模巨大等瓶颈，解决高校测绘仪器陈旧、短缺、先进技术不够衔接等现象。学生通过先进的虚拟仿真产教融合资源，弥补短板，培养学生的实际工程应用能力，解决与社会需求、企业需求严重脱节问题，符合新工科建设的教学资源打造需求[1]。

    1 测绘类专业产教融合现状

    1.1 缺乏从“产”主体视角的关注

    长期以来，产教融合研究主要以高校学者为主，单一的非主角开展研究。产教以高校为主，缺乏从“产”主体视角的关注，以VR技术打通最后一公里。思路和范围局限，或者是如何打造大学生创新创业实训中心、培养双师型教师、购置自己的创新实训工程中心等途径解决高校缺“企”短板，梦想把“企业”带回学校。并且采用三元模式双螺旋上升结构来迎合这一种面向产教融合的培养模式，貌似解决了人才培养的“瓶颈”问题。但实践中学校里面的“企业”换血慢，管理运营不到位，加上本科院校重视研究型人才培养，忽视产教融合的作用，带来的后果是高校“单相思”，企业“盼空空”的成效“虚高”现象，形成“人才培养供给侧和产业需求侧矛盾”“两张皮”等问题。因此要“引企入教”，拓宽企业参与的途径，完成产教两个“家长”对以学生为中心的“孩子”的任务分工和全流程实践模式构建。

    在新时代背景下，提升企业驱动力，利用VR技术，打造测绘实景三维等真实场景，从而实现将学生对测绘科学与技术的应用抽象的概念生动化、接受任务、技术选择和结果展示主动化、多样化。实现“问技术发展改内容，更新工程人才知识体系”和“落实以学生为中心的理念”的人才教育培养目标和新工科实践教学体系构建。

    1.2 缺乏产教融合的纽带

    在测绘类专业实践教学中我们发现，过去依赖于固定实践场所的传统的校企合作模式不能满足测绘类专业实践教学空间、时间等不同维度的需求[5]。而由于利益分配失衡、共享制度建设不健全、实验人才及技术人才缺乏等问题，尽管高校产教深度融合对虚拟仿真实验教学资源的建设和共享产生的了高度的而且必然的需求，但是虚拟仿真实验教学资源共享和产教的深层次融合仍然受到了限制。如何引入智慧VR的产教融合实践教学模式，弥补产教融合的体制和现实短板迫在眉睫。

    从产学研转化的角度，以产带教，以教促产，积极探索校企合作，共建丰富虚实结合的实践资源，采用仪器设备、场景案例库等虚拟仿真资源，作为设备和场景实践的互补学习环节，可以以弥补设备昂贵、台套数不足，企业场地不能完全开放，校企时间安排不能协调等缺憾。利用VR这一纽带和缓冲桥梁，实现传统教学方法与虚拟仿真、物联感知、云计算和人工智能等现代信息技术得到了完美的统一，逐步“VR+AI”等产教融合混合式教学模式取代或者更新。从而在在教学理念、教学形态、教学关系方面得到理论提升和升华，有效地促进了测绘类专业的产教融合实践教学模式构建和实施。

    2 测绘类专业VR产教融合新模式

    2.1 构建VR+产教深度融合实践教学反馈机制

    构建反馈与循环实践模式机制，体现VR和产教融合的优势互补，构建螺旋式评价和反馈机制。以虚拟仿真资源作为支撑，利用大数据技术，能够很好地监督实验过程，对企业和高校产教融合是否无缝，虚拟仿真案例是否适用、实践教学模式过程是否合理，进行评价与监督。利用获取的数据，开展实践模式重构，指导虚拟仿真资源开发，从而打造更接地气的虚拟仿真和案例资源，变相将企业柔性引入高校，有力保障了高校实践平台的先进性和现势性。高校教师和学生，前期利用虚拟仿真平台，完成必要的实践技能储备和知识点提升，再引导入企业完成企业项目，双向融合，完善学校培养知识体系，弥补高校在设备更和技术更新中不能快速、及时、准确跟踪的缺点。

    根据行业发展和企业需求，不断及时、快速地更新构建的产教融合个性化培养模块和虚拟仿真平台资源更新调整，实训项目和实训得到进一步完善。构建完善自我知识体系和监督反馈机制，为就业和升学奠定良好的基础。打造产教融合、校企合作的良好生态。配合企业和行业需求，不断更新人才培养模式。

    2.2 共建仿真产教融合实训教学平台

    在一流本科专业建设的双万计划指导下，在工程教育认证体系构建的驱动下[2]，产教融合的实践教学体系构建变得尤为重要，对于工程教育认证指标中毕业要求的设计/开发解决方案等多个指标点具有支撑作用。校企合作，共建高水平的共享型“仿真产教融合实训教学平台”。

    在VR+产教融合背景下，探讨“引企入教”的制约因素和可行性条件，利用虚拟共享，解决企业不积极，学校太“重教”，充分利用已有的资源，从VR等信息技术的支持下，拓宽企业参与的途径，构建VR+产教融合视角下工科院校的实践教学体系[5]。通过共建高水平的共享型“仿真产教融合实训教学平台”，实训在通用培养模式中加入个性化培养模块和实习实践模块，构建突出实践能力培养的模块化课程体系，使人才培养多样化，提高人才培养的灵活性，提高人才培养质量和就业质量的产教融合目标。

    2.3 构建内外业一体的教学资源

    针对实践教学，虚拟技术可以减少测绘类现实教学中某些实训操作的困难和危险，更能提升学生学习的主动性和创新性。构建内外业一体化的全息测绘创新的实践教学模式，实习现实和虚拟教学的优势互补，提高实践教学的效率和效果，使实践教学最大限度地发挥高等教育战斗堡垒作用，实现实践教学的创新教学改革。通过产教融合，实习企业真实的工作环境模拟、企业文化营造职场氛围注入，关注内容与岗位相符，与职业标准对接，实现“仿真、模拟、实战”[3]三位一体教学资源。

    2.4 构建混合式实践教学模式

    在VR情景下创建“教—学—练”为一体的测绘类专业线上下混合式实践教学模式，打造“富媒体”实践课堂。开展虚拟测绘仪器设计、三维实验场景构建、测绘实验内外业过能的模拟等技术方案和资源开发，探索VR情景下的测绘类虚拟仿真资源持续更新和建设，构建“教—学—练”为一体的测绘类专业线上下混合式实践教学平台。该平台有线上虚拟资源和线下企业生产场景共同构成。线上虚拟资源采取三维实景能技术，搭建逼真的虚拟实践场景，为测绘类专业学生提供直观形象的实践场景。一方面学生根据自身特征，采取搭积木的方式，在虚拟场景中开展自主开展实践，完成对相关理论知识和技能的理解和掌握。另一方面，学生也利用计算机、手机等设备，访问产教融合虚拟仿真实践平台，完成数字测图、三维分析、景观规划等一些仿真实验。该类资源对测绘类专业的必要实验环节进行了高度逼真还原和实践，破解了传统实践教学模式设备昂贵、高危、无法重复等不足，达到良好的实践教学效果。此外，学生在虚拟场景中进行充分实践后，再到线下企业场景，开展实战，提升加强学习实践效果。

    2.5 打造产教融合赛工坊

    选取“互联网+”大赛、测绘技能大赛、生态与节能技能大赛[4]等作为竞赛培训与成果产出重点任务，选择1—2项竞赛作品为突破点，形成产教融合的创新创业协同指导机制，加强竞赛作品质量的提升方法研究，同步形成固定教师指导团队、共育人才机制，在基地中形成创新创业共育人才的“赛工坊”。以通过具体场景化的数字孪生环境，进行直观呈现，尤其结合测绘地理信息方面的研究，包括涉矿、非矿环境的勘察测绘、地质分析、人员定位、环境监测、安监应急、大数据算法等课题，可以通过测绘地信技术与其他技术融合进行科学实验，并进一步形成实践教学模式。

    3 结语

    通过实践基地实践，该模式实现了对于目前测绘、环境、地信等“跨专业”能力培养，完美地解决了人才培养供给侧和产业需求侧严重失衡问题。以自然资源管理中的感知生态环境为结合点，构建了VR+产教融合实践模式，相互合作，建立供求对接、资源共享、优势互补的全流程实践教学软硬件资源。让学生按照学习过程中的课程实习、创新创业学分要求、毕业设计要求，构建了VR背景下的产教融合一体化实践教学体系，让学生从学会观测实习基地数据，到能进一步运用实习基地数据开展深入的研究，提升专业能力，实现企业生产与高校教育一体化的合作关系和育人机制，并引领示范。

    参考文献：

    [1]蔡天元.智能化时代测绘工程应用型人才培养模式探究[J].发明与创新（职业教育），2020（09）：149.

    [2]韓志芳.测绘专业群校企产教深度融合探索与实践[J].湖北农机化，2020（01）：32.

    [3]庄明星.“仿真模拟+技能竞赛+实境实战”的实践教学模式探讨——以国际商务专业为例[J].现代经济信息，2019（18）：429.

    [4]赵欣.产教深度融合背景下虚拟仿真教学资源建设探索[J].中国新通信，2020，22（12）：222-223.

    [5]张颖，李孟歆，许可.产教融合视角下实践教学体系构建研究[J].科技与创新，2020（12）：123-124.

    基金资助：中国矿业大学教学研究项目（2018YB19）;中国矿业大学实验技术研究与开发项目（S2020D001）

    作者简介：杨敏（1975—?），男，博士，副教授，国家级矿山测量虚拟仿真实验教学中心常务副主任，研究方向：国土信息化、三维GIS、矿山测量及虚拟仿真实验教学资源开发。