信息化技术手段在实训教学中的创新与实践

新时期下，在职业教育实训环节引入信息化技术进行全面革新，是破解传统实训瓶颈的必然选择。传统实训往往会受限于场地规模、设备成本以及材料消耗，难以面向高复杂度、高成本环境打造沉浸式的教学氛围，并且技能训练的标准化评估容易存在客观性的局限。信息化技术，可以通过数字孪生、仿真等手段构建高度还原职业场景的实训模式，既能够降低实训资源投入的压力，又可以突破实训空间限制，实现技能的反复训练。同时，借助数据采集以及分析技术，能够对学生的操作轨迹进行实时追踪，从而生成个性化的能力诊断报告，推动实训过程从“经验指导”转向“数据驱动”的精准教学模式。这种创新，并非简单的技术叠加，而是通过重构教、学、练、评四大环节形成全新实训闭环，有效解决职业教育与产业需求适配性的问题，为培养高度符合数字经济时代需求的技术型人才提供有效支撑。

一、研究背景

《教育强国建设规划纲要（2024—2035年）》明确指出，需要加快构建现代职业教育体系，为职业教育质量的提升锚定准确的方向。在国家产业全面面向高质量发展的全新背景下，职业教育实训质量承载着促进产业升级、推动社会经济发展的重任。首先，产业转型对职业教育实训提出了全新的要求。在先进制造业、战略性新兴产业快速崛起的当下，实训环节需要同前沿的技术实现接轨，实现教学、产业之间的无缝对接，并且传统产业的数字化改造，也促使着实训内容需要及时进行更新，职业院校需要通过实训，让学生学会各种智能化设备的操作方式，数字化的生产管理能力，从而有效推动产业“提质增效”目标的落地。其次，职业教育的实训质量，直接关乎学生的就业创业成效。高质量的实训可以赋予学生扎实的操作基础以及解决实际问题的能力，增强学生在就业市场里的竞争力，让学生更易适应行业中各种岗位提出的要求。与此同时，实训中的创新实践环节，有助于激发学生的创业与创新热情，为其创业项目提供实践经验与灵感支持，促进创业带动就业，满足国家以就业为导向的职业人才培养目标。最后，从社会层面分析，提升职业教育实训质量，是建设技能型社会的根本基础。基于高质量实训，可以培养大量高素质技术人才，并在全社会范围营造“崇尚技能”的氛围，打造“人人皆可成才、人人尽展其才”的良好发展局面，为国家职业教育的高质量发展注入源源不断的动力[1]。

二、实训教学应用信息化技术手段的优势分析

（一）突破时空限制，提升实训灵活性

信息化技术的应用，能够为实训教学构建不受物理空间约束的学习场域，让传统“集中式”的实训模式面向个性化学习、分布式学习转型。借助网络传输技术以及云端存储，学生可通过终端设备进行标准化实训资源的访问，在课余时间、异地环境下完成技能的复习，打破“课堂→实验室”带来的时空闭环。这种灵活性的学习方式，既适配学工交替教学的安排，同时又可以满足不同学习者节奏存在的差异，基础薄弱者可以通过反复演练巩固基础操作规范，能力较强者则可以自主拓展学习的进阶内容。并且，远程协作的形式可以支持跨地域组队完成综合性的实训项目，模拟真实的工作场景下的协同流程，让实训过程更加贴近职业实际场景，有效弥补传统实训在时空维度固有的局限性。

（二）优化实训成本，降低实训风险

信息化技术与虚拟仿真来代替部分实体操作，能够显著降低学校对实训资源的消耗性支出、投入。实体设备的购置、维护、耗材补给等固定成本可基于数字孪生系统或动态模拟系统进行复用，尤其是对于高价值精密仪器设备、易损耗设备，可大幅度缩减重复投入的成本。此外，在实训中，当学生涉及高危操作、复杂流程或是一些不可逆实验，实训虚拟环境可以构建高容错率的演练空间，允许学生在模拟中出现失误从而积累经验，避免真实操作阶段可能引发的安全风险以及设备损坏风险。

（三）增强教学互动性，提升知识直观水平

信息化技术在实训教育中可通过多媒体融合与实时反馈机制，重构实训教学的互动逻辑。三维动画、AR叠加等技术可以将抽象的原理性知识转化为可视化、直观的动态过程，让学生充分了解设备内部结构、电气操作原理等一些隐性知识，帮助学生构建直观认知，而交互式的操作界面以及即时响应机制，能够在实训中让学生的每一步操作都会触发系统的反馈，形成“操作→验证→修正”的实训闭环互动。

（四）优化资源整合，实现行业衔接

信息化技术所构建的共享平台，可以打破传统职业院校实训过程中的资源壁垒，形成动态更新的实训资源生态。基于标准化的数据接口，企业生产过程中的一线新技术、新工艺能够快速转化为职业院校的虚拟实训模块，让实训教学内容同产业实践保持高度的同步迭代[2]。

三、实训教学中信息化技术手段的创新与实践研究——以《电工实训》课程为例

（一）《电工实训》课程教学目标

机电专业作为某职业院校重点专业，其教育目的在于培养德、智、体、美、劳全面发展的高素质技术技能人才，让学生在接受教育后掌握电工电子技术、机电设备安装以及调试等基础知识。同时，具备机电产品维修检测、设备运行维护能力，在毕业后可担任铁路运输设备制造、通用设备制造等多领域内的关键岗位。《电工实训》课程在机电专业体系中占据了关键地位，其教学目标如下。

其一，知识目标，让学生接受教育后，掌握扎实电工常用工具、电气安全工具结构与使用方法、注意事项。同时，熟悉万用表、钳形电流表等测量仪器的构成、测量技巧，深入理解电力拖动控制线路的安装知识，掌握常用低压电器性能、结构、用途，一定程度了解电器防火、防爆、触电、急救等一系列知识要点。

其二，能力目标，着重训练机电专业学生实操能力，确保学生可正确熟练操作各类电工工具、安全工具，对测量仪器进行精准使用，具备独立安装电力拖动基本控制环节、照明电路能力。在遇到电器故障期间，可依据所学知识进行问题快速排查。

其三，素养目标。通过课程教学培养学生的文明生产、安全生产意识，在每一次操作中融入安全观念，激发学生创新思想，鼓励学生面对问题时提出不同见解，勇于在问题探索期间积极创新。与此同时，塑造良好的职业道德，培养学生遵章守纪、敬业爱岗、求真务实以及团结协作的职业操守。

（二）信息化技术选型

1.核心技术手段

本次面向电工实训课程信息化技术的选型包括“多媒体教学平台”、“虚拟仿真技术”、“在线学习平台”。如图1：

图1 信息化技术支撑实训教学的技术选型

图2 教学平台功能示意图

其中，多媒体教学平台负责整合图像、文字、音频以及视频等教学材料，将抽象化的电工知识具象化阐述，例如在讲解“电路原理”期间，能够以动画形式展示电流的走向，全面提升学习对于知识的理解效率。虚拟仿真技术，负责构建高拟真的电工操作环境，让学生可在环境下模拟负载电路的搭建、电气设备故障排查等工作内容，突破实体设备数量，安全性以及损耗带来的限制，通过反复训练高难度技能提升学生技术掌握水平。在线学习平台，负责帮助师生打破时空界限，在提供丰富课程资源基础上，让学生可自主安排学习进度，在线完成知识的预习与复习，并借助讨论功能实现师生、生生交流，构建良好的学习生态。

2.技术适配性

本次选用的多媒体教学平台、虚拟仿真技术以及在线学习平台具有高度的技术适配性。其一，多媒体教学平台高度契合职业教育学生形象思维的特点，对于基础理论知识传授有着显著的效果。虚拟仿真技术与电工实训操作需求有着高度的适配性，能够精准模拟各类复杂工况，满足学生实践技能的有效培养。在线学习平台有着高度的灵活性，高度符合职业教育学生碎片化学习的习惯，且便于教师实现远程教学管理，落实个性化教学的指导。通过三项技术的协同，能够共同推动电工实训课程的高效开展、实训创新[3]。

（三）实训内容设计

本次研究以电工实训中常用电工仪表实训内容为例进行信息化实训内容设计。

1.内容框架

实训框架覆盖基础认知层、原理探究层、操作训练层。其中，基础认知层，用多媒体教学平台呈现各类仪表的三维拆解动画，同步配合文字标注，结合语音解说，向学生清晰展示万用表表头、表笔、转换开关等核心组成结构，展示欧兆表手摇发电机、磁电式流比计等内部构件以及钳形电流表线圈、铁芯、整流电路组成，帮助学生对仪器建立初步的具象化认知。

原理探究层，基于虚拟仿真技术打造“交互式”原理演示场景。例如，对万用表测量电阻期间内部电源、限流电阻、被测电阻的串联回路进行仿真模拟，向学生动态展示电流变化、指针偏转之间的对应关系。同时，以动画演示的形式展示钳形电流表开合铁芯期间交变磁场感应电流的产生过程，展示欧兆表手摇发电过程中电流经过被测物期间电流、指针偏转角的相互关联机制，让原本抽象的原理动态直观展示。

操作训练层，在虚拟仿真环境下设置工作场景标准化的操作任务。例如，让学生使用万用表进行交流电压、直流电阻的测量，使用钳形电流表对三相异步电动机的空载电流进行检测，利用欧兆表检测电缆的绝缘电阻。操作阶段，系统实时反馈操作的规范性，例如表笔接触、量程选择、读数方法。这一过程下，允许学生反复练习并进行错误纠正。此外，同步结合在线学习平台发布课后的实操考核标准，学生可上传操作视频，基于师生互评的形式强化自身的技能掌握水平。

2.能力培养目标

电工实训——常用电工仪表实训能力培养目标，聚焦于工具应用能力、原理迁移能力以及问题处置能力。

首先，工具应用能力，即让学生可以根据测量对象对仪表类型、量程进行正确选择，同时操作阶段规范执行调零、接线、读数操作，保证测量工作安全性与数据准确性。其次，原理迁移能力，即引导学生将仪表结构、工作原理相互关联，并可准确解释测量误差要因，提出规避方法，最终实现从“会操作”到“懂原理”的知识基础进阶。最后，问题处置能力，即利用虚拟仿真来设置仪表故障工况，如指针卡滞等，训练学生仪表故障排查、测量线路问题分析能力。

（四）教学平台搭建

1.平台功能

结合前文选取的多媒体教学平台、虚拟仿真技术、在线学习平台，打造教学平台，融合资源整合、虚拟实训、互通交流、考核管理四大功能。如图2：

第一，资源整合功能集成多媒体教学平台的仪表结构、动画原理、微课资源，按照“结构→原理→操作”这一逻辑链条进行资源分类存储。平台支持师生关键词检索、断点续学，满足学生个性化预习、复习的需求。第二，虚拟实训功能，嵌入虚拟仿真模块，提供面向三类仪表的虚拟操作界面，并在功能中内置操作步骤指引、错误预警、数据记录功能，自动生成学生操作的评分报告。第三，互动交流功能面向学生提供基于在线平台的讨论区、直播答疑模块，学生在非实训时期，可自主上传操作疑问、测量数据，教师以屏幕标注的形式实施指导， 亦可基于直播形式进行答疑。学生之间可共享操作技巧，形成基于在线学习平台的协作学习氛围。第四，考核管理功能方面，在学习平台搭建阶段性“实操考核题库”，题库下覆盖虚拟场景操作、实体设备验证两部分。实训阶段，平台自动统计学生操作合规率、数据准确率等关键指标，为教师提供学生的学情分析数据支持。

2.平台特色

该平台特色聚焦于“虚实映射性”、“分层适配性”与“行业对接性”。首先，虚实映射性体现在虚拟仿真操作同实体仪表参数之间实时关联。例如，虚拟万用表测量结果，同实验室同型号实体仪表的误差会控制在±5%之内，保证虚拟实训、真实操作二者高度一致性。其次，分层适配性体现在平台可依据学生技能水平设置“基础→进阶→综合”三个水平的训练层级。基础层级资源主要侧重于规范操作，进阶层级会增加干扰因素如钳形表受磁场环境的影响等，综合层则要求学生完成多仪表协同测量工作，例如使用3种仪表联合检测某型号电机性能，确保平台资源可有效适配不同学习进度需求。最后，行业对接性体现在平台嵌入相关行业常用仪表，如铁道专用钳形电流表数据标准、操作规范，平台内的实训案例选自铁路电气设备的真实维修场景，确保平台内容、行业岗位实际需求高度衔接，全面强化操作过程的针对性[4]。

（五）师资培训与准备

1.师资培训内容

为保证信息化技术支撑的电工实训可有序实施，院校需对师资力量进行培训，确保教师职业技能匹配信息化技术提出的操作要求。师资培训内容应聚焦于信息化技术操作实训内容与教学技巧两个维度，一方面，针对信息化技术支持的教学平台开展多媒体教学平台、虚拟仿真技术在线教学平台的实训实操。其中，多媒体教学平台侧重培训三维动画制作工具基础操作，例如仪表内部结构拆解、动画帧序列编辑、画面同步匹配与语音解说。对虚拟仿真技术的培训，聚焦于场景参数的调制，包括钳形电流表、铁芯开合期间磁场强度数值模拟，万用表测量场景下量程切换、逻辑设定等，确保教师能够独立搭建标准化的操作场景。在线学习平台培训，则侧重于讨论区管理、资源上传、考核数据导出、分类微课视频上传。同时，教师需要掌握如何基于后台数据分析功能来提取学生易出错节点的技术。

另一方面，实习内容教学技巧的培训，应以常用电工仪表实训作为载体，强化教师技术与教学能力的融合。例如，面向基础认知层，可培训教师如何使用多媒体动画来充分突出万用表转换开关档位对应关系，基于“对比标注”来强化学生的记忆。对于原理探究层，可指导教师掌握如何设计“问题链引”导互动的技巧，例如在虚拟仿真演示欧兆表原理阶段，教师可以“手摇速度变化为何影响指针偏转”等开放性的问题触发学生群体的讨论。针对操作训练层，可训练教师如何运用在线平台实时反馈功能，面向学生非实训时间上传的钳形电流表等仪表操作练习成果（视频）进行精准批注[5]。

2.实训准备工作

基于信息化开展电工实训前的准备工作，应覆盖技术环境校验、教学资源适配，安全预案制定。具体实训准备内容可参表1：

（六）教学效果评估

基于信息化支持的电工实训教学评估，本文涉及教师评估、学生互评、学生自评三合一的评估体系

1.多元评估方法

首先，教师评估主要依托教学平台所记录的“操作数据+实际考核表现”，面向学生仪表操作的规范性、原理应用准确性、故障处理合理性开展综合性评判。评估期间，教师结合虚拟仿真系统所生成的操作轨迹报告，同时参照实体设备的实操结果，形成量化评分与质性反馈。其次，学生互评，以小组作为单元开展操作视频的互评，各组学生以预设标准为依据对同伴的仪表使用流程进行打分。评估期间，重点关注操作的团队协作角色贡献、操作安全性，基于互评来强化规范意识、责任认知。最后，学生自评聚焦于结合在线平台的操作日志以及错误记录，让学生自主反思电工技能掌握的短板，如操作步骤遗漏、原理理解偏差等，同时填写教师发放的《自评表》，并说明未来改进方向，促进学生自主学习能力的提升

2.评估指标体系设计

结合“教师评估+学生互评+学生自评”三合一评估体系，设计表2信息化电工实训评估、指标体系：

本套评估体系指标的设计，紧扣信息化电工实训目标以及教学特点。工具应用同操作安全指标覆盖了“虚拟”与“实体”操作场景，体现出“虚实融合”评估的逻辑。原理掌握指标设计高度侧重从“操作”到“理解”的深度考量。协作创新指标，主要适配分组实训需求。自主学习指标，用于呼应在线平台提供的个性化学习特性，几类指标维度的相互补充，方可构成全面的电工实训教学评估体系[6]。

（七）构建实训持续优化与迭代机制

1.实训内容更新

对于信息化支持的电工实训体系，本次研究打造了基于“行业动态+技术演进”的实训内容调整机制。信息化电工实训体系运行期间，院校联合铁路装备制造单位、电气设备运维单位组建“技术咨询委员会”，以季度为单位收集新能源、电气设备以及测量仪表等领域的技术迭代信息，并将物联网钳形检测终端、铁道专用数字化万用表等新兴工具、操作规范引入到虚拟仿真模块下。与此同时，学校同步跟踪多媒体教学平台、虚拟仿真技术的升级方向，每年在学生放假期间开展三维动画引擎、场景渲染精度优化评估，例如提升欧兆表虚拟拆解细节还原度到0.1mm级别，保证电工实训期间技术的呈现同行业实际设备参数高度同步。此外，整体教学平台，按照“季度小更新、年度大更新”原则进行迭代，每次大升级工作聚焦于平台核心功能的优化，例如增加多仪表协同测量AI纠错算法等。小更新主要侧重于各类电工实训教学资源的补充，例如上传最新的电气设备故障虚拟案例数据包，持续性优化师生的使用体验。

2.实训经验输出

经验输出方面，结合信息化的实训学习平台，构建“校内总结+校际验证+行业推广”的经验输出链条。校内维度，建立实训创新案例库，按照“教学效果→技术应用→改进点”的3个维度进行各类虚拟实训环境、典型案例的整合总结，最终形成包含参数配置表、具体实训操作流程的《标准化手册》。在此基础上，与同类职业院校开展跨校际合作，以联合开发实训模块、共享评估数据的形式实现经验输出与共享，最终提炼基于信息化电工实训学习平台的“三阶能力递进训练”可复制模式，从而推动整个行业实训模式的升级迭代[7]。

结束语：

本研究以破解传统职业教育实训瓶颈为目标，系统化探讨了信息化技术在机电专业《电工实训》课程中的应用，打造了覆盖教学目标、技术选型、内容设计、平台搭建、效果评估、持续优化的完整实训链条，形成可复制的“三阶能力训练”与“多元评估”经验。未来，教育者与院校可进一步深化如何实现与行业技术同步的研究，积极拓展虚拟仿真场景的逼真度、复杂度，深化平台与AI人工智能技术的融合提升教学个性化水平，最终推进职业教育实训同产业需求更为紧密的动态适配。

参考文献

[1]梁卫芳. 高职院校电工电子实训室管理的挑战与应对策略研究[J].信息与电脑（理论版），2024，36（18）：231-233.

[2]杨天乙，王征，栾鑫，等. 浅析应用型高校如何在信息技术背景下进行《电工实训》课程教学改革[J].长春工程学院学报（社会科学版），2024，25（01）：149-152.

[3]粟小琴，丁娱乐，刘卫标. 基于工业4.0的电工实训装置智能化应用研究[J].中国教育技术装备，2022，（05）：43-47.

[4]秦浩. 电工电子课程中的信息化教学实践[J].电子技术，2023，52（02）：278-279.

[5]付亮. 基于CDIO教学模式构建的高职电工实训改革研究[J].中国机械，2023，（01）：98-101.

[6]程建峰. 职教改革背景下活页式教材建设及应用探究——以《电工实训》课程为例[J].延安职业技术学院学报，2022，36（02）：14-16.

[7]陈洁. 用好“六用”，实现信息化技术与中职电工实训教学整合[J].科技视界，2021，（28）：107-108.

作者简介：段瑾刚，工学硕士，高级讲师，太原铁路机械学校，研究方向：职业教育教学。

基金项目：山西省教育厅2024年山西省职业教育教学改革与实践研究项目“依托信息化标杆校，信息化技术手段在实训教学中的创新与实践”（项目编号：202403131）的研究成果。