一、政策背景
(一)方案概述
虛擬仿真實訓室是基于虛擬仿真技術(shù)構(gòu)建的實訓環(huán)境,通過計算機、虛擬現(xiàn)實設(shè)備等技術(shù)手段,模擬真實工作場景,為學生提供近乎真實的實際操作體驗。這種實訓方式涵蓋了各個學科領(lǐng)域,包括工程、醫(yī)學、管理等,為學生提供了更加真實、高效、安全的實踐學習環(huán)境。
虛擬仿真實訓室在教學中具有以下作用:
加強互動參與:學生可以沉浸在高度互動的學習環(huán)境里,與模擬對象進行互動,加強學習效果,從而激發(fā)學生的興趣和參與度。
提高安全性:在某些領(lǐng)域,如危險操作、危險環(huán)境等,虛擬仿真技術(shù)可以提供安全的學習環(huán)境。學生可以在虛擬環(huán)境中進行訓練和實踐,避免實際風險和傷害。
可重復性和靈活性:虛擬仿真技術(shù)可以進行多次重復的練習和實踐,學生可以隨時隨地進行學習。同時,虛擬環(huán)境可以根據(jù)學生的需求進行定制和調(diào)整,提供個性化的學習體驗。
案例研究和實踐:虛擬仿真技術(shù)可以模擬真實場景和情境,使學生能夠進行案例研究和實踐。學生可以在虛擬環(huán)境中應(yīng)用所學知識解決實際問題,提高他們的問題解決和應(yīng)用能力。
虛擬仿真實訓室在多個領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。例如,在醫(yī)學領(lǐng)域,它主要為醫(yī)生提供手術(shù)模擬和病例演練,旨在降低醫(yī)療事故風險、增強團隊協(xié)作與技巧,同時培養(yǎng)醫(yī)學生實際操作能力。在技能培訓方面,如駕駛、焊接和美容美發(fā)等,通過虛擬仿真實訓,可以模擬訓練,提高學員的操作水平。在職業(yè)教育和高等教育中,虛擬仿真實訓室常用于機械、電子、計算機、醫(yī)學和化學等專業(yè),提供模擬環(huán)境,使學生能在模擬環(huán)境中練習,提高技能,降低設(shè)備損壞和人身傷害的風險,減少實驗材料消耗和成本。
2021 年,《中華人民共和國國民經(jīng)濟和社會發(fā)展第十四個五年規(guī)劃和 2035 年遠景目標綱要》對外公布,將“虛擬現(xiàn)實和增強現(xiàn)實”列入數(shù)字經(jīng)濟重點產(chǎn)業(yè),提出以數(shù)字化轉(zhuǎn)型整體驅(qū)動生產(chǎn)方式、生活方式和治理方式變革,催生新產(chǎn)業(yè)新業(yè)態(tài)新模式,壯大經(jīng)濟發(fā)展新引擎。
2022 年,工業(yè)和信息化部、教育部、文化和旅游部、國家廣播電視總局、國家體育總局等五部門在深入調(diào)查研究、廣泛聽取意見的基礎(chǔ)上,聯(lián)合發(fā)布《虛擬現(xiàn)實與行業(yè)應(yīng)用融合發(fā)展行動計劃(2022—2026 年)》提出虛擬現(xiàn)實(含增強現(xiàn)實、混合現(xiàn)實)是新一代信息技術(shù)的重要前沿方向,是數(shù)字經(jīng)濟的重大前瞻領(lǐng)域,將深刻改變?nèi)祟惿a(chǎn)生活方式。
提升“虛擬現(xiàn)實+”內(nèi)生能力與賦能能力,加快近眼顯示、渲染處理、感知交互、網(wǎng)絡(luò)傳輸、內(nèi)容生產(chǎn)、壓縮編碼、安全可信等關(guān)鍵細分領(lǐng)域技術(shù)突破,強化與 5G、人工智能等新一代信息技術(shù)的深度融合。室內(nèi)設(shè)計虛擬仿真實訓室的建立,旨在將政府引導、教學、企業(yè)技術(shù)、行業(yè)應(yīng)用有效地連接起來,既能進行豐富的 VR 教學,又能進行 VR 開發(fā)實踐,同時,教學開發(fā)成果可直接通過企業(yè)聯(lián)動市場,通過以 VR 技術(shù)引領(lǐng)教學、以教學促進科研、以科研聯(lián)動市場的模式,批量培養(yǎng) VR 專業(yè)技術(shù)人才,構(gòu)建“產(chǎn)學研+市場”的良性閉環(huán)體系。在雙方合作的前期,合作企業(yè)將更多注重以 VR 技術(shù)推動教學改革,運用 VR 的沉浸感和互動性來增加教學的體驗性。將把課堂與學術(shù)研究,更多的與產(chǎn)業(yè)界的理念、要求進行融合。
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(二)方案設(shè)計原則
1.堅持科技引領(lǐng),虛實結(jié)合
依托虛擬現(xiàn)實和人工智能等新一代信息技術(shù),將信息技術(shù)和實訓設(shè)施深度融合,以實帶虛、以虛助實、虛實結(jié)合,搭建虛擬仿真實訓系統(tǒng),配置虛擬仿真實訓設(shè)備,利用教學管理和分享系統(tǒng)對虛擬仿真實訓基地進行整體管理及資源調(diào)配共享。
2.堅持育訓結(jié)合,教學創(chuàng)新
充分考慮跨專業(yè)交叉實訓和社會培訓的不同特點,兼顧實訓課程設(shè)計的專業(yè)性和兼容性,建設(shè)與虛擬仿真相適應(yīng)的實訓教學課程體系,合理確定教學內(nèi)容,研究開發(fā)教學資源,打造高水平教學團隊,優(yōu)化人才培養(yǎng)方案和實訓方式,科學安排虛實結(jié)合實訓體系所需的課程及教學要求等。
3.堅持一校一策,共建共享
結(jié)合職業(yè)院校人才培養(yǎng)的實際需求與地區(qū)行業(yè)企業(yè)發(fā)展需要,結(jié)合本校實訓中存在的痛點與難點,有針對性地制定建設(shè)規(guī)劃和實施方案,探索符合學校實際需要和當?shù)禺a(chǎn)業(yè)需求的創(chuàng)新路徑與方法。鼓勵跨校及校企共建實訓基地聯(lián)合體,建立區(qū)域共建共享機制,實現(xiàn)優(yōu)質(zhì)虛擬仿真實訓資源的開放共享和持續(xù)應(yīng)用,面向行業(yè)、對接產(chǎn)業(yè),服務(wù)行業(yè)企業(yè)人才需求,助力區(qū)域經(jīng)濟社會發(fā)展。
4.堅持科學管理,規(guī)范考核
建立健全專門的管理機構(gòu),系統(tǒng)制定相關(guān)的管理制度、運行機制、績效考核、實訓基地維護與可持續(xù)發(fā)展等保障措施,建立有利于激勵學生學習和提高學生創(chuàng)新能力、提高各級各類培訓質(zhì)量的教學效果考核、評價和反饋機制。
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二、建設(shè)思路及優(yōu)勢
(一)建設(shè)思路
新科技賦能,產(chǎn)教深度融合,校企持續(xù)合作,充分結(jié)合學校各專業(yè)(群)人才培養(yǎng)需要,將創(chuàng)新理念、教學實訓和專業(yè)課程緊密結(jié)合,構(gòu)建“教學做研創(chuàng)” 于一體的虛擬仿真實訓基地,以教學創(chuàng)新、育訓結(jié)合、開放共享、持續(xù)應(yīng)用為主線,服務(wù)于院校的教學實訓、教師/學生能力提升,推動落實“三教”改革,提升人才培養(yǎng)質(zhì)量及社會服務(wù)水平,助力區(qū)域經(jīng)濟社會發(fā)展。
(二)建設(shè)優(yōu)勢
1.可以直觀地展現(xiàn)藝術(shù)設(shè)計
隨著城市化進程的推進,房地產(chǎn)業(yè)迅速崛起,大量的公共環(huán)境空間需要進行設(shè)計。虛擬現(xiàn)實技術(shù)的特點使其在空間設(shè)計方案表現(xiàn)方面具有相當?shù)膬?yōu)勢,相對于傳統(tǒng)的表現(xiàn)技術(shù)具有創(chuàng)造性的進步。虛擬現(xiàn)實技術(shù)通過軟、硬件平臺的搭建可以形成逼真的虛擬環(huán)境,為客戶提供全方位的視覺、聽覺、觸覺等各種感觀刺激信息,讓需求方有一種身臨其境的感覺。
通過感官上的表現(xiàn)新穎,直觀性強,而且操作簡單,每個客戶都可以自己親身感受;另外,對一些復雜的建筑規(guī)劃、環(huán)境景觀設(shè)計、室內(nèi)設(shè)計等也可以起到非常好的互動演示.隨著輸入輸出設(shè)備價格的降低和視頻顯示質(zhì)量的提高,加上功能強大、容易操作的應(yīng)用軟件的開發(fā),虛擬現(xiàn)實技術(shù)的應(yīng)用被迅速普及和推廣。
2.可以提高預(yù)算精確性
虛擬現(xiàn)實技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢還能夠在項目成本的計算中得到體現(xiàn).它可以加強結(jié)構(gòu)和材料預(yù)算的精確度,從而盡可能地避免由于預(yù)算出錯而出現(xiàn)的各種題。例如:復雜的房屋建筑和虛擬的室內(nèi)外裝修等,可以指導設(shè)計人員對結(jié)構(gòu)進行認識,避免在設(shè)計過程中因材料預(yù)算不周而帶來不必要的損失。
3.可增強設(shè)計雙方的互動性
虛擬現(xiàn)實技術(shù)在設(shè)計方案的匯報階段體現(xiàn)出獨特的魅力,在設(shè)計表達與客戶溝通上,比傳統(tǒng)的表現(xiàn)方式更加具有互動性?蛻艨梢杂H身進入虛擬的房間內(nèi),考察每個具體設(shè) 計部位的演示情況以及每個設(shè)計元素之間的相互聯(lián)系,了解整個虛擬現(xiàn)實空間的功能使 用過程和功能使用率,使客戶能夠非常真實地感受所需要的方案展示。與此同時,客戶 還能夠及時與設(shè)計師進行探討、溝通設(shè)計中存在的各種問題,進行協(xié)作化、協(xié)同化交流。這是傳統(tǒng)電腦效果圖和建筑動畫(建筑漫游)無法比擬的,同時也是較多客戶比較喜歡的演示模式。
4.提高設(shè)計的直觀性和真實性
虛擬設(shè)計系統(tǒng)不同于一般的計算機輔助設(shè)計系統(tǒng),F(xiàn)在普遍應(yīng)用的計算機輔助設(shè)計并沒有從根本上、理念上改變原來的設(shè)計方式,只是顯示器、鼠標和鍵盤取代紙筆的設(shè)計。而虛擬設(shè)計系統(tǒng)中的設(shè)計人員,不必受到這些外界設(shè)備的各種約束,可以通過虛擬設(shè)備自由的在虛擬空間內(nèi)發(fā)揮自己的想象力和創(chuàng)造力。
5.縮短設(shè)計流程,提高設(shè)計效率
將虛擬設(shè)計應(yīng)用到流程后,可以省去原來的樣機試制,從而縮短設(shè)計周期、提高效率。國際上許多大的制造商都爭先在設(shè)計中引入虛擬技術(shù)。
6.降低設(shè)計成本,提高產(chǎn)品競爭力
在商品競競爭日益激烈的今天,對于任何一個制造商而言,降低產(chǎn)品成本無疑是應(yīng)該首先考慮的問題之一。在以往的產(chǎn)品設(shè)計中,光是實物模型和樣機的制作就花去了很多人力物力財力,還有對產(chǎn)品的實驗更是費時費力。虛擬技術(shù)可以虛擬產(chǎn)品建模,也可以對產(chǎn)品的性能進行物理仿真、動力學仿真,測試產(chǎn)品的性能和可靠性等等,從而降低成本,提高效率。
(三)預(yù)期效益
虛擬仿真實訓基地以 VR 技術(shù)為核心,創(chuàng)新教學實訓模式,為教師和學生創(chuàng)造一個更便捷、更高效、更真實的體驗環(huán)境,并將其打造成為學校特色,力爭成為同類院校中的新標桿、示范點。
1.國家級示范性虛擬仿真實踐教學基地
項目建設(shè)會有效支撐校級、省級甚至國家級特色專業(yè)建設(shè),從而在省內(nèi)甚至國內(nèi)的同類院校中占據(jù)領(lǐng)先地位。提供“教學-實踐”同步平臺,完善學校“雙師”結(jié)構(gòu)。助力學校打造國家級示范性虛擬仿真實踐教學基地
2.成為區(qū)域共享性平臺
構(gòu)建公共教育平臺,服務(wù)其他學校同類專業(yè)的教學實訓,提供一種更為專業(yè)有效的培訓方式和培訓場所。利用實訓中心的平臺,能夠提供更多社會服務(wù)的機會。
3.產(chǎn)業(yè)學院創(chuàng)造可觀效益
打造成為區(qū)域領(lǐng)先、國內(nèi)一流的 VR 技術(shù)應(yīng)用高地、VR 技術(shù)研發(fā)高地、VR 資源展示高地,面向職業(yè)院校學生、企業(yè)員工、社會人員等不同群體提供技能培訓、應(yīng)用技術(shù)研究、科普教育等功能的一體化服務(wù)平臺,滿足對外開放參觀、體驗的公益性需求。