协同创新信息技术虚拟仿真实训基地建设以《国家职业教育改革实施方案》为指导，以社会和市场需求为导向，以校企共建、共享、共用、共创为载体，以“产教融合、校企合作、工学结合、知行合一”为理念，创建具有“协同创新信息技术特色”的虚拟仿真实训基地。根据行业、企业发展动向，专业建设发展需求及学生职业能力目标要求，协同创新信息技术虚拟仿真实训基地围绕“一基地、两中心”打造虚拟仿真教学实训中心和虚实一体实训中心。从信息技术认知、职业岗位实训、虚拟施工、智慧管理等几个方面入手，融入工匠精神、课程思政等文化育人素质教育模块，围绕“以实带虚、以虚助实、虚实结合”的建设原则，通过校企合作建设虚拟仿真实训教学场所，通过虚实结合再现信息技术环境、营造职业氛围、跟踪行业高新技术，完成其信息技术创新与实训融合的教学功能。

（一）总体建设目标

总体规划为“专业教学环境+虚拟仿真应用开发中心+虚拟仿真专业实践课程资源库+竞赛”的模式：

1. 引入先进的技术与产品，强化软硬件实训环境建设，结合课程教育方式提高实验室环境和资源的利用率。

2. 创建教学区、建设应用开发内容,通过应用开发中心带领学生进行实际开发项目的训练，通过实际项目的训练使学生掌握专业开发技能。这样既可以满足教学和创新创业大赛的需求，同时又注重学生的项目实训以及各类试验。与专业企业合作，实现 “项目式”、“实训”、“专兼并用”培养模式，助力院校打造“双师型”教学团队，实现创新改革教学模式可持续发展。

3. 实现“岗、课、赛、证”，“证赛融通”的培养方式将企业建设核心课程与专业教学体系融合，通过赛事竞技提升学生和教师综合素养，助力学校培养“专业+岗位素养+技能”复合型人才，持续深化教学改革；

4. 虚拟增强现实专业实践课程资源库建设，开发U3D和UE4两门专业实战在线精品课程，填补该课程国内目前教学资源紧缺情况。促进虚拟增强现实专业内涵建设，助力高水平专业建设。

5. 技术成果转化。通过本次项目，最终产出我校自主的专业软件产品、知识产权等相关技术成果。与此同时，通过参加并组织相关专业培训，使我校师生专业能力获得提升并服务省内兄弟院校共同进步。

6. 协同开发，为教学能力比赛和国家级、省级职业技能大赛、创新创业大赛做好支撑，提升学校专业技能竞赛综合实力。

（二）项目建设的意义

1. 人才培养与岗位技能对接

与岗位技能对接：根据现行职业需求，对学生进行专项培训及培养。把企业实际项目需求，引入到专业教学实训中，使学生按照企业真实的岗位需求进行训练，达到企业岗位用人标准，使学生毕业能就业。

2. 教学模式创新

本项目兼顾我校实训资源的专业性和兼容性，合理确定实训教学内容，研究开发实训教学资源，同时打造高水平实训教学和资源开发团队。通过数字化资源建设，开展线上、线下综合教学。促进主动式、协作式、研究型、自主型学习及科研。

3. 培养“双师型”教师团队

针对专业课程建设，培养一支既能结合课程实际需要，运用虚拟仿真工具和技术开发符合教学大纲要求的虚拟仿真教学资源，参加1+X虚拟现实应用开发师资培训、虚拟现实工程技术人员新职业技能等级认证培训、行业技术应用竞赛赛前培训等多种类型的技能培训，又能针对生产现场进行实际操作培训服务的高水平“双师型”教师队伍。

（三）立项依据及可行性分析

1. 立项依据

2020年9月，国务院等九部门印发《职业教育提质培优行动计划（2020—2023年）》，旨在贯彻落实《国家职业教育改革实施方案》，办好公平有质量、类型特色突出的职业教育，提质培优、增值赋能、以质图强，加快推进职业教育现代化，更好地支撑我国经济社会持续健康发展。

2022年6月，《河南省“十四五”教育信息化发展规划》要求： “以提升教育教学质量和效率为目的，深入探索 5G、虚拟现实、人工智能等新技术教学应用，打造网络化、沉浸式、智能化的新型教学模式。”同时要求“把网络思政、教学实践、劳动教育、在线课程资源与课堂教学有机结合，加强教与学过程的数据分析和应用，提升课堂效率，促进差异化、多样化、个性化的教与学。”

2019年4月，教育部等四部门印发《关于在院校实施“学历证书+若干职业技能等级证书”制度试点方案》的通知，要求“有关院校将1+X证书制度试点与专业建设、课程建设、教师队伍建设等紧密结合，推进“1”和“X”的有机衔接，提升职业教育质量和学生就业能力。”

2. 场地资源及安全保障

我校改造的环境基础较好，现在不改变房间布局，只需要对房间的设施进行升级改造，就可以达到建设要求。

我学校团队技术实力雄厚，现有以高级职称教师为导师、中级职称教师为骨干、企业技术能手为补充、拥有多种学科背景的复合型教学团队。能够有效保证本次建设技术应用需要。

3. 可行性分析

本项目由校长带队进行总协调，各专业教研室主任进行配合，管理管控流程完善，执行机制健全，能够有效保证项目实施平稳运行。

通过本次项目，使我校各专业实现资源共建共享、优势互补，为我校各专业未来教学资源开发建设，奠定良好基础。可以应用于教学、多学科课程建设、技能竞赛、对外展示交流，达到复用共享。

当前项目建设比较成熟，案例众多，实施手段成熟，项目管理机制健全，能够满足实施建设平稳进行。

本次项目建设均在学校现有教室内实施，现场环境状态良好。项目团队成员参与过原先类似项目，经验丰富。安全保障措施成熟，能够做好各项风险应对。

(一) 虚拟仿真实训环境建设

（1）整体规划

计算机系以习近平新时代中国特色社会主义思想为指导，坚持“强质量、上层次、提速度”的学校发展总基调，固本强基、整体推进、重点突破，厚植“追求卓越、三维共进”质量文化，激发内生动力，努力建成“国内一流、国际有较强影响力、在相关领域有突出优势的中国特色高水平高等职业院校”。打造计算机专业群产业技术技能人才培养新高地，建成能够支撑职教专业建设，引领中国特色高水平高职学校和专业发展，开放共享辐射的综合性多功能国家级示范性虚拟仿真实训基地。

（2）VR建设模块规划

以信息技术产业岗位对人才技能要求为依据，引进最新的虚拟现实硬件设施，同时引入5G技术、多人协同实训技术、图形图像处理、工艺与控制仿真等前沿技术，建设一个技术先进、布局合理、功能完善的示范性虚拟仿真实训基地。主要包括专业虚拟仿真实训中心、公共虚拟仿真实训中心、虚拟仿真体验中心、虚拟仿真研创中心。实现教学、实训、实验、培训及技能鉴定服务、技能大赛、科普及思政教育、协同创新及信息化培训等功能。

（3）VR技术路线规划

通过虚拟现实技术（VR），对日常教学或实际生产过程中高难度、高成本、高风险，难道达、难再现、难逆转的场景进行1：1还原，让广大师生在可以保证生命财产安全的前提下，通过软件资源、外设硬件结合的方式身临其境地进入虚拟生产环境、完成虚拟实训、虚拟教学，达到与实际生产环境相同的教学、实训效果。

在不破坏高成本、高造价的生产设备基础上，结合混合现实（MR）技术特点，利用MR设备对机械、设备、工具等进行模拟拆装、模拟维修故障排除等实训课程；利用虚拟现实技术（VR）和数字孪生（ Digital Twin ）技术相结合，通过传感器数据采集系统，将实地的实时运行数据通过数据传输协议，通过结构体的形式，发送给虚拟现实场景；虚拟场景解析数据后，将数据赋值给相关设备，并进行数据可视化显示，将实际的运行数据与三维模型进行关联，通过点选模型可以直接查看实际设备的运行数据，使得学生犹如在真实实地训练。

依托互联网+5G技术的高传输、低延迟的技术特色，实现远程授课，远程指导.异地协同，帮助我校广大师生甚至全国各地的相似专业师生可随时随地在线学习、互相探讨，促进专业学术交流。

（4）VR场地分区规划

面向计算机专业群，按照《职业教育示范性虚拟仿真实训基地建设指南》的要求，对虚拟仿真实训基地进行整体规划，将整个实训基地划分为虚拟仿真集中教学区、公共虚拟仿真实训中心、虚拟仿真体验中心、虚拟研创中心4个功能区，各功能分区情况详见下表。

（二）场地建设

协同创新信息技术虚拟仿真实训中心

协同创新信息技术虚拟仿真教学主要以演示实训实践为主，讲解理论原理，并由教师进行演示操作。然而，大多数时候该专业领域的实训实操都伴随着一定的高风险、高成本特性，所以运用VR虚拟仿真技术，让学生在安全的环境下，多次、反复进行模拟教学实训操作，可以大大提高教学实训效率。

根据以上教学需求，建设规划如下：

特色：在讲台设置有教室端工作站及VR头盔，教师可戴上头盔进行示范性VR教学内容模拟实训操作，并同时把老师的操作视角同步到86英寸电子白板上供学生观看。然后学生们以6人一组（8组共48工位），使用VR协同六人桌），戴上VR头盔，进行单人或多人小组协同的模拟实训操作。

该功能区中，老师可以通过VR智慧管控系统（OCTOPUS），可以对学生的电脑、VR头盔等设备，进行一键启动、一键关闭等操作；老师可以对学生所要操作的VR教学内容，进行一键发送、一键启动；同时，老师还能够实时监控各个学生的操作画面。

该功能区中，配套的VR头盔均为Oculus quest无线头盔，没有数据线缆束缚，学生可以自由轻松的进行模拟操作；VR协同六人桌，自带VR头盔、手柄收纳抽屉，方便统一保存管理。

兼容性：该功能区中的VR头盔，可以直接适配IdeaVR、Unity3D、UE4等引擎所开发的VR内容。

容量：60个学生。

功能：

1）协同创新信息技术虚拟仿真模拟实训

2）单人模拟练习考核或多人协同配合实训

通过整合操作手柄和头戴式设备的360°精确追踪技术、提供超逼真 3D 画质、立体声音效，在虚拟现实世界里为你打造出超乎想像的真实体验。师生中可通过登陆客户端从云服务器上下载资源进行使用，同时基于真实物理空间定位的小组式多人协同，并同时统一虚拟与现实空间的相对位置关系。

（1）计算机组装与维修——计算机部件拆装虚拟仿真实训项目

该项目利用VR仿真设备，虚实结合展开教学，先在实验室里让学生认识通信设备实物，学习信息技术课程让初中学生对计算机构成部件及工作原理进行认知学习，包含电脑各部件介绍，手动/自动拆装及评分功能。建设虚拟信息技术实验室及电脑模型，时间电脑手动和自动拆装，对电脑各个部件进行介绍，对拆装步骤进行提示，并有错误警示，拆装过程具备自动吸附效果，可能实验评分，以虚拟的技术手段再现设备安装过程的重要环节。

（2）计算机系统构造——计算机构成于运行机制虚拟仿真实训项目

本项目是一套沉浸式VR的教学实验系统，主要目的是帮助使用者认知计算机硬件部件，计算机的发展历史以及计算机基本的运行机制原理。本系统既作为职业教育学校、普通高等院校开展计算机基础教学课程的实验课程资源。本系统的主要功能模块包括了：计算机发展历史、计算机硬件介绍、计算机硬件组装、计算机工作原理四个部分。计算机发展历史向用户展现了历史上经典型号的计算机，以及主要运算部件的演化过程；计算机硬件介绍部分主要向用户讲解目前计算机的主要组成部分，用户还可以互动拾取观察；计算机硬件组装部分可以让用户自己动手来组装一台计算机；计算机工作原理部分则用可视化的方式，向用户展示计算机运行一个程序的基本步骤，结束时，还有一个测验以检验用户的学习效果。所有过程都有语音讲解和引导，非常适合没有计算机相关知识的用户进行体验。解决了硬件成本高或功能不全和硬件学习结构需求多样化相矛盾的问题，提高了学生综合实验设计的能力。

（3）综合布线——计算机网络综合布线虚拟仿真实训项目

该项目计算机网络综合布线虚拟仿真系统对计算机17种布线场景进行还原，用户可根据指引操作了解作业过程中的知识点，掌握作业的基本技巧。具体布线场景包括：跳线的制作（包括586A，586B，直通线、交叉线）、机柜的安装、模块的端接（包括网络模块和语音模块）、配线架的端接、管卡的安转、线管的制作、线槽的制作、垂直系统的安转（以线槽为例）、穿线操作（包括线管穿线、线槽穿线）、FD-BD-CD 之间的链接、永久链路的制作、测试链路的制作、光纤热熔、光纤冷接、底盒的安转、大对数的端接、TV同轴电缆的操作。

（1）提供统一授课能力

支持实训“教、学、练、考”四种教学模式，并能智能分析和追踪学生的学习效果。教：通过观看视频学习如何使用VR设备完成实验；学：在VR场景中根据提示学习实验操作和流程；练：在VR场景下分组练习整套标准实验流程；考：在VR场景下独立进行标准实验考核。

（2）专业定制的行业课程

聘请教学理论专家和一线实操专家，打造准真实环境和操作习惯的专业实训内容，为学生提供接近真实操作课程体验。

（3）可量化追踪的实训效果

智能分析系统帮助师生快速了解技能掌握状况，因材施教，可量化衡量实训的熟练度、准确度和规范性。

学校注重深化产教融合，积极主动联系和走访虚拟现实高新科技企业，与上海曼恒数字技术股份有限公司等相关企业建立深度合作关系。

上海曼恒数字技术股份有限公司(股票代码834534)成立于2007年，是国内虚拟现实行业的领军企业，也是全球范围内最早从事VR技术研究的企业之一，目前规模、团队和行业影响力均居行业领先地位。公司十多年来专注VR技术研发与积累，形成了VR行业应用(教育文博、智能制造、医疗医学、国防军工)以及3D打印两大业务方向，分支机构遍布全国20多个省市自治区。

学校充分利用各种资源共同推进基地建设，将行业企业的前沿技术、优秀工程师、项目开发经验、优秀项目成果等引入到基地中，通过邀请企业工程师进校授课、竞赛辅导、项目辅导等形式让学生提前了解企业对各行业人才的岗位技能要求尤其是对虚拟仿真技术的要求，同时通过校企合作形式将相关专业学生输送到企业去顶岗实习，深入参与企业虚拟现实项目开发全过程，切实掌握VR+相关岗位技能。

利用教学管理和分享系统对虚拟仿真实训基地进行整体管理及资源调配共享，进一步提质培优并扩大受益面，使之覆盖全校各专业，辐射并带动河南省内其他兄弟院校。

基地建成后，每年各类活动平均受益人次，本校师生达到3000人次；校外师生达到1500人次。

运用虚拟仿真及人工智能等信息技术，打造覆盖全省的产教融合综合信息服务平台，汇聚区域内人工智能行业人才供需、校企合作、项目研发、技术服务等各类信息，向各类主体提供精准化信息发布、检索、推荐和其他相关服务，为产业与教育融合提供有效便捷的交互式服务，构建资源共享共用的新模式。建设河南高职院校数字化教学资源库和企业实践库，推进校企资源跨学校、跨区域、跨行业共建共享。

学校充分发挥学科与专业优势，依托虚拟现实行业上海曼恒数字等顶级企业的技术优势，协同打造虚拟仿真资源共享与管理平台，全校各专业学生依托该平台，一方面可以学习到更多的通用性虚拟现实技术课程，另一方面可以获得与所学专业知识密切相关的虚拟仿真案例资源和实训资源。在此基础上，可以将所学的VR技术与相关专业的知识点和技能点有机地结合到一起，运用IdeaVR引擎创作出VR+计算机、网络安全和计算机网络综合布线等新颖的虚拟仿真资源，一方面通过项城市教育联合体等渠道分享给区域内学校，另一方面上传至虚拟仿真教学资源平台供全省乃至全国相关院校共享。

传统的课程实践中，从选材到制作，通常需要2周左右的时间，复杂模型所花费的时间会更长，设计方案验证的时效性差。由于学生个人能力水平及对空间感知力、逻辑关系、设计思路的差异，导致实体构成与设计设想差异较大，在实际制作过程中才发现设计方案难以实现，导致需要对构成模型（即半成品）推倒重建。实验消耗大；综合构成一旦实验制作失败，将消耗巨大的材料成本与时间精力。真实操作中，许多实训由于条件限制难以实现。

本实训项目，通过现代计算机虚拟仿真技术、人机交互的形式体验“综合应用”的制作场景及流程，并具有以下优势与特点；

1.实训效率高；不受外界条件限制,过程可逆且可以重复操作，可以随时调整设计方案，直至得出满意结果,极大地提高了学生实训项目的验证效率。

2.实训成本低；学生借助网络就能完成实训项目要求掌握的实践环节，无需购买昂贵的实验材料，也不需要消耗过多的制作时间。

3.现场还原性好；利用虚拟现实技术,在多媒体计算机上建立虚拟实验室,学习者便可以身临其境般地虚拟操作,操作结果可以通过界面显示反馈给学生。并为学生提供拓展性作品虚拟展示，提高学生展示兴趣，增强交流体验。

4.降低条件限制；最大程度发挥学生的创意思维及想象空间。将实验工具、实验材料、实验作品尺寸等因素通过虚拟的方式解决，为学生的创意实现提供发挥空间。

（2）教学方法创新

传统的教学模式多为手工操作为实践主导，主要是通过手工画图，手工制作，借助简单的电动工具，难以达到高效、直观、精致的展示效果。虚拟仿真实训结合虚拟现实技术，注重有针对性地设计准确适宜的实训教学内容，使实训项目既有普遍性的特点，也有深入的可操作性特色。在教学方式和方法方面，要求学生先虚后实，在虚拟仿真实训中学会专业技能，之后方可在实体实验中渐进开展，发挥“以虚补实”的前序验证作用，从而构建“虚实互补”与“虚实共生”的实验教学生态，促进学生认知与能力能更好地发展与完善。

（3）评价体系创新

虚拟仿真实训项目能够对参加实训学生的全过程进行记录，并能够随时进行指导，对于学生设计方案、操作步骤以及实验成绩评价都具备完善的评价标准，提高评价的公正性。平台建立了较为完善的反馈机制，对参加实验学生各方面的建议、评价与反馈信息，进行全面系统的统计分析，为指导教师改进和完善实验提供参考，提高教学效果。改变传统的评分方式，采取“自动评价、反复学习、确保成功”的评价方式，保证学生人人达成学习成果，人人达到知能精熟。 整体实验的评分由“实验作品（100 分）、实验报告（100 分）、实验操作（100 分）”三部分构成，各部分权重均为“实验作品（40%）、实验报告（30%）、实验操作（30%）”三部分构成。

（4）传统教学的延伸与拓展

虚拟仿真实训项目不仅能够单机稳定可靠运行，并可置于基于 Internet 开放教学管理平台上，可以为不同校区、相关专业的学生同时共享使用，并且可以为设计产业从业者提供分享服务。综合应用多媒体、三维建模、人机交互、虚拟现实、增强现实等网络化、数字化、智能化技术手段，丰富虚拟仿真实训内容，不断补充、更新教学资源，面向其他兄弟院校和行业提供培训服务等。

（1）项目持续建设与服务计划

学校每年从虚拟仿真实训项目经费中划拨部分项目资金，作为我校该虚拟仿真实训项目教师向其他职业院校推广应用的活动经费；面向校内和校外其他职业院校教师开放，为更多职业院校教师提供教研、科研素材。学校为虚拟仿真实训项目申请建立微信公众号平台和交流群，作为与其他职业院校师生之间的交流平台，充分发挥公众号和交流群交流、信息管理便利性，提供虚拟实验仿真实训项目的资源介绍和相关教学、科研应用服务。

（2）面向职业院校的教学推广应用计划

在教学实践中，逐步完善 VR 技术，增强虚拟仿真实训的真实性，提升实训过程的沉浸感、互动性和多感知性；进一步模拟设置多人协同配合作业模式，提高团队协作意识；继续追加投入资金，进一步开发增强虚拟仿真实验数据库及仿真功能显示效果，提高实训项目的应用价值。

（3）面向社会的推广应用计划

面向中、小学校提供科普教育服务。每年在学校虚拟仿真实训项目开放周期间，同时向中、小学校师生开放，参观、观摩虚拟仿真实训系统，培养中、小学生对虚拟仿真技术的兴趣,提高他们的科技素养。

学校规划每年对基地投资近100万进行VR创新项目开发和实训项目教学资源开发，有力地保障了基地的正常运转。