基于虚拟仿真网络实训室研究与教学应用

引言：在信息技术快速发展背景下，元宇宙等科技手段对教育教学活动的创新发展有重要价值。虚拟校园是校园信息化建设的重要组成部分，在元宇宙支持下建设沉浸式虚拟实验室，构建虚拟仿真示范实训基地，能够推动真实校园和实践环境在虚拟空间的延伸。利用线上技术连通真实工作环境，使学生在虚拟仿真示范实训基地中获得丰富的虚拟学习资源。在学习与体验、实践与操作的过程中，经历虚拟与实际结合的专业体验、实习实训、工学结合、创新创业等综合服务，对提升学生综合实践能力、职业能力有重要价值。在元宇宙科学技术支持下，进一步探究虚拟仿真示范实训基地的建设方法，研究交互技术在实现真实实训场景中的应用，探究如何为学生提供沉浸式学习体验，是当前职业学院改革与发展的主要方向和目标。

一、建设虚拟仿真示范实训基地教育价值分析

虚拟仿真示范实训基地，能够有效缓解和解决传统综合布线实训室存在的实训条件落后问题，进而解决在职业学院实习实训过程中出现的高投入、难实施等各类人才培养问题。通过利用元宇宙科技手段，综合VR、AR、MR技术，搭建契合产业转型升级、培养高素质技术技能人才的重要平台。将企业真实案例、真实岗位工程项目转化为实训教学资源，并搭载在新时代背景下的新技术、新工艺、新规范和新标准，将专业教学、职业教育、信息化教学融合为一体，在丰富的虚拟仿真教学资源和实训教学活动的支持下，发展学生的职业能力和创新思维[1]。

二、虚拟仿真示范实训基地建设要点分析

（一）优化实训基地软硬件建设

建设虚拟仿真示范实训基地，要对现有实训教学场所进行功能升级、设备更换与环境改造。但由于资金和技术等因素的限制和影响，传统综合布线实训室的改造存在困难。应用元宇宙、Unity等科学技术，为构建虚拟仿真示范实训基地、优化实训基地的软硬件建设提供支持和方向。

比如结合职业学院实际岗位的操作情境，通过增加动作捕捉系统、三维立体屏，并利用Unity专业引擎等软硬件设施设备对现有实训教学场所进行改造与升级。同时，职业院校要结合真实的岗位操作情境，利用Unity专业引擎和数字技术，搭建虚拟仿真实训资源共享平台。结合专业教学活动，建成实训教学课件库、素材库、媒体库、案例库、虚拟仿真资源库和数字化场馆资源库，并与合作企业相对接，实现实训数据收集互联互通的改革，有效支持学生的校内专业学习和职业技能发展。某职业学院建设虚拟仿真示范实训基地效果图如图一所示。利用5G技术、虚拟现实技术、元宇宙科技等多元技术构建网络实训室，提升实训基地的教学专业性和真实性。

（二）丰富实训基地建设内容

建设虚拟仿真示范实训基地，不仅要利用多元信息技术、科学技术支持实训基地的整体构架，也要从实际教学角度出发丰富实训基地的建设内容。

第一，对接真实产业，创建综合性的虚拟仿真实训教学场所。在新时代背景下，在真实工作环境中，新技术、新工艺、新标准、新规范的应用为虚拟仿真实训教学提供发展方向。结合新时代背景下的行业职业标准，建设与新标准相对应的虚拟仿真实训环境，增强实训教学与真实岗位实践的贴合度，打造集专业教学、职业实训、专业培训、科学研究、职业竞赛于一体的综合性实训基地，使学生在实训基地中加深对新时代背景下新技术、新工艺、新规范、新标准的理解和内化。

第二，加强虚实结合，开发丰富的虚拟仿真实训教学资源。在虚拟仿真示范实训基地支持下，传统的实训教育资源存在实践受限的问题。职业院校要充分利用VR技术、AR技术、人工智能技术与虚拟仿真实训设施深度融合，开发能够应用于虚拟仿真示范实训基地的教学资源，如实验资源、操作资源、真实工作场景下的职业内容等[2]。

（三）构建虚拟仿真教学中心

虚拟仿真教学中心的建设基于虚拟仿真示范实训基地而来，通过构建虚拟仿真教学中心，搭建匹配不同专业不同实训需求的虚拟现实教学实训室、全息教学实训室、沉浸式教学实训室和创新课程研发实训室，以构建更完善、系统化的虚拟仿真示范实训基地。

其中，虚拟现实教学实训室以头戴式设备和图形工作站组成，为学生提供沉浸式的学习空间。全息教学实训室以元宇宙为引导，以Unity专业引擎为支持，利用全息成像技术为学生提供交互性实训学习环境，该实训室适合大型贵重仪器的展示和操作。沉浸式教学实践是利用 3D建模技术和VR交互设备，开展互动式的实训教学，适用于大型工作场景的虚拟模拟教学。创新课程研发实训室则是面向全体师生开展创新创业项目孵化的实训教学活动。

结论：总的来说，课程实训教学是提升学生职业技能水平的关键环节。传统综合布线实训室难以满足新时代背景下职教改革的需求，存在技术更新滞后、设备实践效果不佳的问题，导致实训效果难以达到预期目标。在元宇宙、Unity 等科技支持下，构建虚拟仿真示范实训基地，建立与真实环境映射与交互的虚拟平台，利用多元信息技术从基础设施层面优化实训基地的软硬件建设，在教学层面丰富虚拟仿真示范实训基地的建设内容、实训资源和实训课程，并基于虚拟仿真示范实训基地构建教育展示中心、创新研发中心、全息教学实验室等平台，以此建设以市场为导向的合理定位、资源共享、功能互补的虚拟仿真示范实训基地，并发挥示范与辐射作用，提升职业院校的实训教学效果，推动学生职业技能的发展。

参考文献：

[1]蒋太波. 基于数字孪生技术的智能制造虚拟仿真实训基地设计与建设研究[J]. 造纸装备及材料, 2024, 53 (12): 187-189.

[2]晏榆洋, 张浩, 张馨忆, 李辉. 校企协同背景下高职院校虚拟仿真实训基地建设研究[J]. 网络安全和信息化, 2024, (12): 25-27.

项目信息：重庆市教委科学技术项目，项目名称：基于 MR 的沉侵式虚拟实训室开发研究与应用，项目编号:KJQN202205504