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摘要：目前越来越多的轨道交通类专业正在建设各类实训资源库和课程资源库，其中以动车组专业群为核心的专业资源库建设最为重视。运用先进的仿真虚拟技术，开发出系统完整且适用的课程资源库和实训资源库是高速铁路动车组专业建设重要的阶段目标。本文对高速动车组专业虚拟实训课程资源的建设原则、标准进行分析研究，提出优质虚拟实训课程所必备的要素特性，对轨道交通专业虚拟课建资源库建设具有重要意义。
关键词：动车组；优质；虚拟实训课；要素
本文引用格式：陈明忠.高速铁路动车组专业优质虚拟实训课程要素分析[J].教育现代化,2019,6(94):209–211.
自虚拟现实技术出现以来，广泛应用于工业、科研、军事、航天、教育等领域。其中在教育培训领域的应用给教育工作者和学生带来了前所未有的感受冲击。三维空间精细结构展现，复杂原理的直观解释，身临其境的操作体验，使其在高等职业教育领域的应用越来越受到重视。随着数字技术和智能技术的发展，虚拟现实技术实现的成本也越来越低，更多的教学资源被数字虚拟化[1]。在轨道交通行业，高速铁路动车组检修专业的课程资源目前建设的最为丰富，有关高职院校已经建成国家级的教学资源库，其它高职院校也已经按照课程体系，逐步推进课程资源的数字化和虚拟化。
但目前存在的问题是专业实训课虚拟化过中缺乏统一的标准和一致的原则规范，从软件平台的结构环境，到实训课程资源的知识点数量、呈现方式、数据资源架构、课程信息管理方式、课程考核评价指标、软件开放程度、软件更新方式、教学反馈评价、教学效果评价等缺乏一个明确清晰的标准和规范，导致教学资源库和实训课程资源在使用和维护的过程中难以评价，其优质特性缺乏统一化和规范化的测量依据。这种情况既不利于虚拟现实技术在轨道交通行业高职院校内科学化和规范化的应用，也不利于动车组专业课程资源虚拟化过程的标椎化和优质化。
一 动车组专业课程群的课程资源状况和特点
根据全国轨道交通行业教学指导委员会的要求，动车组检修专业的课程资源应至少包含动车组辅助系统、动车组电机电器、动车组制动、动车组机械装置、动车组网络控制、动车组牵引控制、动车组专业综合实训等七个核心能力模块。目前，开设该专业的高职院校已经根据自己的教学实践，与相关软件企业合作开发了部分模块中的一些内容。但从整体上来说，动车组专业教学资源库的虚拟现实化开发和建设还停留在初期阶段。该阶段明显的特征是虚拟现实课程资源的开发速度缓慢，技术水平不高，开发出的产品规模小，知识和信息容量不大。这些课程资源通常以“微课”、“慕课”、“小金课”、“信息化单元课”等形式出现，结构松散，碎片化和无序化明显，缺乏统一的规范和设计。
二 虚拟实训课程资源的状况
实训课程是高等职业教育课程设置中最为重要的内容，往往占据较大数量的课时数额。通过专业实训课不仅可以直接形成学生的专业技能，还可使学生的理论知识得到应用和验证，起到知行合一，理实一体的关键作用。但高速动车组专业所需的实训环境、设备和材料在高额的设备购置费和运行费的情况下，很难满足实际车间现场的要求。目前的专业实训只能停留在专业基础训练上，且大量重复训练，教学效益和教学质量无法得到保证。
从目前开设高速铁路动车组检修专业国内高职院校来看，采用虚拟现实技术开发制作的完整系统的专业实训课比较少见。但针对某一技能训练点和专项技能训练开发的VR小项目在多数院校中都有应用[2]。例如有的院校开发了U3D动车组转向架,可以基本满足对动车组转向架结构认知训练。也有一些院校开发了动车组受电弓专项检修VR/AR实训项目，在实际使用中获得了良好的教学效果[3]。但与其它课程资源的情况类似，高速动车组专业的虚拟化实训课程资源无论是规模和结构上，还是质量和内容上都处于起步阶段。
三 优质虚拟实训课程资源要素
实训课程在专业人才培养中的重要性，毋庸置疑，相对于传统的专业基础实训课程来说，评价分析的方法和指标是比较成熟和完备的。
以动车组检修专业的CRH380B塞拉门专业实训为例，在真实的塞拉门实训室内按教学要求对塞拉门进行电气故障排除实训。其直观性与真实性是毋庸置疑，学生接触到与现场完全一致的塞拉门全套设备组件，并处理真实的电气故障。学生可以亲自参与全程的故障查找和分析判断，有着很强的操作性和参与度。但另一方面，塞拉门是大件贵重设备，一般不会允许学生深入开发性操作，而且会面临更新换代和升级困难的问题，因此时效性较差。一旦某种具体型号的塞拉门采购安装到位，则容易固化学生的认知思维，将会对对专业知识的迁移转化造成障碍。
对于真实的实训设备和现场而言，其对学生创新意识的激发往往贡献率不高。但对于动手操作的训练，学生往往表现出较高的积极性和参与度。此时教师对每个学生要进行独立的全过程指导训练，教师的工作强度较大。实训室的塞拉门设备，除初次投资购置主体设备外，需要配置空气压缩机，配套工具，并定期润滑保养，若计及每次实训磨耗折旧，其边际成本和间接费用是高昂的。根据历来该实训项目实施的情况来分析，教师的教学组织和教学实施过程对整个实训的效果有较大影响。若教师实训项目开发深度不足，教学组织不合理，教学实施策略失当，则会造成课程引力强度不够和学生学习兴趣流失的情况发生。
而对于虚拟实训课，需要从多个角度构筑其优质要素，才能对其进行全面客观的评价和分析。从本质上说，虚拟实训课程的评价对象是对“物”的评价，即对计算机软件特性品质的评价。因此，对虚拟课程的要素是以描述“物”具体属性的。所谓优质要素，应该是这些属性的最小公约数集合，同时在程度上具有相对最大性。在教学实践过程中，虚拟实训课程更多的表现是计算机软件的应用与操作。根据目前高速铁路动车组专业虚拟课程开发和应用的实践，虚拟实训课程的优质要素，至少应包含以下几个方面。
一般来说虚拟环境要最大可能构建出与真实环境高度一致性的视觉空间结构，一致性是虚拟课程组件最基本也是最重要的要素。虚拟现实所呈现出的空间结构和工作原理要最大可能同真实设备一致，其操作过程也要与现场真实设备一致，这就是虚拟实训课程的一致性要求。以某校动车组检修专业的VR实训课《CRH2受电弓检查与维护》为例，该虚拟课程所呈现的CRH2受电弓的结构和检修维护的操作步骤过程，与实际动车组运用检修车间对受电弓检修维护过程非常吻合。即使学生不在现场接受训练，也能通过虚拟现实仿真，获得同现场操作接近相同的认知效果和经验感受。这种一致性程度决定了虚拟实训课程的根本质量，因此，一致性是优质虚拟实训课程根本指标之一。在保证一致性的前提下，可以做如下测试：将学生分为人数相等的2组，一组接受虚拟实训课程的仿真模拟训练，另一组接受现场的实际操作训练，如果接受虚拟实训课程一组教学效果与接受真实现场实训一组的教学效果相同，则可认为该虚拟实训课程具有非常好的有效性。有效性是保证虚拟实训课程教学效果的根本要求，也是优质实训课程的关键构成要素。如果虚拟实训课程不具有一致性和有效性，或一致性和有效性程度很低，则该虚拟实训课程软件基本不具有教学价值。
对于采用虚拟现实技术开发的实训课程，表2给出了常用的十个重要指标要素来评价优质实训课程。在不考虑计算机网络软硬件资源的情况下，以上指标（除有效性和一致性外）均对虚拟实训课程发布软件应用及其服务支持程度进行测量。作为商用教学软件，虚拟实训课程资源必须具备良好的稳定性和友好性。在教学使用和日常维护过程中，软件运行故障率低，操作方式快捷方便，这是优质虚拟实训课程必备的技术要素。开放性是要求软件源代码限定公开，且能不断满足软件更新升级和训练模块增减要求。交互性是要求应用层和接口层满足“人机互动”和“人机多动”的要求，学生训练中不仅可以与本位计算机高效互动交流，同时也可以通过网络与其它计算机进行多机交流互动，充分体验虚拟空间的团队合作。可以说，开放性和交互性是优质虚拟实训课程的重要要素。
完整性是从教学组织实施过程提出的指标，要求课程所含内容应包含必要的知识点和技能训练点，并相对完整独立，这是优质实训课程资源必须具备的基本特征。通用性要求虚拟实训课程必须符合轨道交通行业的技术标准和技术规范，不仅能在高等职业院校使用，也同时能在行业企业的教育培训部门使用，这是虚拟优质实训课程规范化和标准化的基本要求。适用性是指虚拟课程软件的使用操作者在无需培训的情况下就能轻松上手，并且不会对使用者造成太大的学习困难。这是优质虚拟实训课重要的指标要素。
四 结语
优质虚拟实训课程的要素分析涉及多个层面和多个角度，其评价和分析应以服务于教学，立足于创新型人才培养，并且要有实际成效。这是优质虚拟实训课程评价最重要最基本的原则。优质虚拟课程资源构成要素的分析和研究，是高等职业教育虚拟课程开发的前提条件。大规模采用现代计算机技术进行虚拟（VR/AR）仿真教学，不仅是轨道交通类专业建设的重点，也是产业升级背景下人才培养的内在要求。紧跟产业新技术发展动态，开发出优质的虚拟实训课程资源是高速铁路动车组专业建设和课程建设的重要内容。在此情况下，本文提出了研究和分析优质虚拟实训课程构成要素，对于促进和规范虚拟课程资源高质量的开发和应用具有重要的意义。
参考文献
[1]柳长安,白逸仙.以问题为导向的虚拟现实课程改革与实践[J].华北电力大学学报(社会科学版),2017(3):126–129.
[2]王静,项磊.虚拟现实技术在实验教学中的应用研究——以大气科学类实验教学[J].江苏经贸职业技术学院学报,2018(3):90–92.
[3]吴慧欣.基于VRML的虚拟现实课程任务驱动教学模式应用实践[J].人力资源管理,2015(6):302–304.
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