VR 技术提升轨道交通类实训教学质量的可行性研究

轨道交通行业作为国家重要的基础设施行业，对专业人才的需求日益增长，且对人才的实践能力和专业素养要求极高。轨道交通类专业实训教学是培养学生实践能力的关键环节，然而当前实训教学面临诸多困境。本研究旨在探讨 VR 技术在提升轨道交通类实训教学质量方面的可行性，为轨道交通类专业实训教学改革提供参考。

一、传统轨道交通类实训教学的现实困境

轨道交通类专业实训教学作为衔接理论认知与行业实践的核心环节，其当前教学模式面临多重结构性挑战，显著制约了人才培养质量的提升。

在教学条件层面， 突出表现为实训设备的高成本投入与更新滞后问题。以地铁列车模拟驾驶系统为例，其完整配置造价通常高达数百万元人民币。同时，信号系统、制动装置等关键设备的技术迭代周期普遍短于院校设备采购与更新周期。昆明铁道职业技术学院数据显示，其轨道交通实训基地核心设备的平均服役年限已达 8 年，远超行业 3-5 年的典型技术更新周期，致使学生接触的设备与企业实际应用存在显著代际差异。此外，实训场地的物理空间限制加剧了教学场景的失真。真实的轨道交通运营环境涵盖车站、隧道、车辆段等多要素复杂场景，而院校实训场地通常仅能模拟单一环节，难以复现多场景协同联动的综合运营环境。

在教学实施层面， 安全风险管控与教学效率提升之间存在突出矛盾。在列车驾驶、信号调度等高危高精度实操环节中，学生误操作不仅可能导致设备损毁，更潜藏安全事故风险。为规避风险，多数院校倾向于采用教师演示为主、学生有限实操为辅的教学模式，但此举直接导致学生人均有效操作时长严重不足。再者，传统实训设备具有强排他性特征，例如一套驾驶模拟器单次仅能容纳 1 名学生进行操作。在班级规模持续扩大的背景下，人均实训时长被进一步压缩。

二、VR 技术在实训教学中的应用价值与可行性

VR 技术的技术特性与轨道交通实训需求具有高度契合性，其应用不仅具备技术支撑，更能显著优化教学效果，且长期经济成本可控。现有研究表明，轨道交通专业作为典型的应用型专业，对实践技能有着较高要求，实践操作是教学过程中的核心环节。借助虚拟现实技术，开发虚拟工厂、虚拟车间、虚拟实验等场景，可打造出生产性实训基地 [1]。

在技术适配性方面，VR 的沉浸性、交互性与想象性三大特征形成独特教学优势。通过头显设备构建的虚拟环境可实现 90% 以上的场景还原度，学生佩戴设备后能直观感受列车驾驶舱的仪表盘布局、车站客流密度等细节；手柄操作与动作捕捉技术支持开关车门、调度信号等 1:1 比例的实操模拟，配合力反馈设备可复现加速、制动时的物理触感；虚拟场景还能突破时空限制，既可以模拟极端天气下的应急调度，也能演示磁悬浮列车等前沿技术，弥补传统实训的场景局限。

从实施可行性来看，技术成熟度与教学效果已得到验证。硬件方面，主流 VR 头显设备价格较 2018 年下降 60% ，且支持多人同时接入的云端渲染技术降低了单机配置要求；软件方面，Unity3D 等开发工具已形成标准化的轨道交通场景建模流程。研究表明，以动车组概论课程进行传统教学和VR 教学对比，证实VR 实训效果有明显提升作用 [2]。

三、VR 技术应用的推进路径与保障机制

尽管 VR 技术应用前景广阔，但在落地过程中需破解设备成本、教师能力与场景真实性三大核心问题，构建可持续的教学应用体系。

针对资金约束，应建立多元化投入机制。院校可通过 “政府专项 + 企业共建” 模式减轻压力。目前，为破解实训资源投入瓶颈，各级政府积极出台政策引导职业教育数字化转型。例如，江苏、浙江省份的教育主管部门近年来均设立了职业教育信息化或虚拟仿真实训专项扶持资金，支持院校采购 VR/AR 设备及开发课程资源 [3][4]。此外，创新采购模式如“硬件租赁 + 软件订阅服务”也被广泛采纳，有效分摊院校的初期投入压力，确保技术持续更新[5]。

在教师能力建设方面，需构建系统化培训体系。建议院校联合 VR技术企业开发 “ 3+1 ” 培训课程（3 天技术操作 ⁺1 周教学融合），重点培养教师的场景编辑、故障设置与教学评价能力。建议院校可通过定期组织 “VR 教学工作坊”，使专业教师能独立设计虚拟实训任务。此外，建立跨学科教学团队，由轨道交通专业教师与信息技术教师协同开发课程，确保技术应用与教学目标一致。

VR 技术有助于优化职业教育的教学质量，一定程度上改善了职教实践阶段实训器材及耗材供应不足的状况 [6]。为保障虚拟场景质量，应建立 “三维校验” 机制。技术维度上，采用激光扫描技术对真实设备进行毫米级建模，确保虚拟部件尺寸误差≤ 2% ；教学维度上，邀请行业专家审核操作流程的规范性；应用维度上，通过学生操作数据反馈优化场景。

四、结语

VR 技术为破解轨道交通类实训教学的固有难题提供了创新性解决方案。其通过构建高仿真虚拟环境，既突破了传统实训在设备成本、场地空间和安全风险上的限制，又能通过沉浸式交互显著提升学生的实践能力与学习兴趣。从可行性来看，技术成熟度的提升、长期经济成本的优势以及教学效果的实证数据，共同构成了 VR 技术落地应用的坚实基础。

尽管在推广过程中仍需应对资金投入、教师能力与场景质量等挑战，但通过多元化投入机制、系统化师资培训和多维度质量校验等措施，可有效扫清障碍。未来，随着 5G、人工智能等技术与 VR 的深度融合，虚拟实训场景将实现更高效的多人协同、更智能的个性化指导，进一步推动轨道交通类实训教学从 “经验传授” 向 “沉浸体验”、从 “统一培养” 向 “精准赋能” 的转变，为行业输送更多具备扎实实践能力和创新思维的高素质技术技能人才，助力轨道交通行业的高质量发展。

参考文献：

[1] 王涛 , 张波 , 宋海湖 . 基于虚拟现实技术的轨道交通专业三教改 革 模 式 [J]. 中 国 储 运 ,2024,(11):162-163.DOI:10.16301/j.cnki.cn12-1204/f.2024.11.076.

[2] 胡士华 , 陈文轩 , 万里荣 , 等 .VR 技术在轨道交通认知类实训课中的应用研究 [J]. 时代汽车 ,2022,(05):63-64.

[3] 《省教育厅关于开展 2023 年江苏省示范性虚拟仿真实训基地培育项目申报工作的通知》（苏教职函〔2023〕9 号）

[4] 《浙江省教育厅办公室关于开展普通本科高校 “十四五” 省级重点建设实验教学示范中心和省级大学生校外实践教育基地建设工作的通知》（浙教办函〔2022〕365 号）

[5] 《2023 智能教育发展蓝皮书 —— 智能技术助推教育数字化转型》

[6] 尹鑫, 郭仪, 谷冰. 虚拟仿真技术在职业教育教学中的应用现状[J]. 辽宁高职学报 ,2025,27(03):23-26+44.