习近平总书记近日在重庆考察并发表重要讲话，重庆制造业基础较好，科教人才资源丰富，要着力构建以先进制造业为骨干的现代化产业体系。深入实施制造业重大技术改造升级和大规模设备更新工程，加快传统产业转型升级，积极培育具有国际先进水平和竞争力的战略性新兴产业。加强重大科技攻关，强化科技创新和产业创新深度融合，积极培育新业态新模式新动能，因地制宜发展新质生产力。积极推进成渝地区双城经济圈建设，更好发挥全国高质量发展的重要增长极和新的动力源作用。大力推动绿色发展，建设美丽重庆，筑牢长江上游重要生态屏障。随着我国经济的持续发展和全面深化改革的不断推进，职业教育面临新的发展机遇和挑战。教育是民族振兴、社会进步的重要基石，是功在当代、利在千秋的德政工程，是国之大计、党之大计。今天的重庆，对高质量教育和高素质人才的需求比以往任何时候都更为强烈、更为迫切[1]。总书记对重庆的考察及系列重要讲话，不仅为当地的发展指明了方向，也为全国范围内推进相关工作提供了重要遵循。
一、智能制造虚拟仿真技术在新质生产力发展中的重要性
在快速发展的科技浪潮中，人工智能、大数据、云计算、物联网等新兴技术层出不穷，对人才培养提出了新的挑战。因此，职业学校必须紧跟科技发展步伐，不断调整和优化学科设置，以适应产业变革和社会需求，作为智能制造发展的重要手段-虚拟仿真技术，基于对物理、经济或生物系统等的统计模型和计算机技术，通过建立数学模型来模拟现实世界的物理过程，从而实现对研究对象的设计优化、风险评估、决策支持等。这种技术无需实际构建或实验即可预测和验证各种假设和策略，不仅大幅降低了研究和开发的成本，也显著提高了效率和安全性。与传统的试错方法相比，虚拟仿真提供了一种效率更高、成本更低、风险更小的方案。在工程设计、产品开发及系统分析、职业教育教学实践中发挥了巨大作用，特别是在工业中，通过仿真测试模型的特性和结构强度，能在实际制造之前识别潜在的设计问题。在职业教育领域内，受制于实训条件、场地、资金等问题，在校内很难开展高质量的专业实训。又因为现场安全防护及保密条件的限制，也很难在企业现场进行实训教学。因此一些高校有针对性的开发了VR模块进行辅助教学和实训，通过实测建模，对某模块进行三维建模，然后应用到相关课程中去。比如天津职业技术师范大学的崔秀军研究了VR技术在《轨道交通车辆总体与转向架》课程课堂教学中的情况。安徽交通职业技术学院的杨婷婷、董钢等人把VR技术用于轨道交通车辆检修专业的实训教学中。中车长春轨道客车股份有限公司和大连交通大学交通运输工程学院的张海峰和宗振龙等人开发了基于VR技术的中国标准动车组虚拟检修系统。温海波和李锐等人研究了仿真系统中虚拟场景及实物的建模和车辆维修实时交互的关键技术。华中师范大学教育学院张子涵通过选取VR、AR（Augmented Reality，增强现实）和MR三类前瞻性信息技术，探讨了其在教育应用中的潜力、效果、挑战和推广，认为随着虚拟仿真技术的发展，研究热点已从VR转移到MR技术，将虚拟现实和现实世界进行融合，更有利于职业教育实训。VR和MR技术已逐步开始应用在实训教学方面，在其他领域也正在开展类似的应用研究。广东警官学院警务实验实训中心的黄间华、房汉平等人将其应用在犯罪现场勘查实训系统的设计中。中国核动力研究设计院核反应堆系统设计技术重点实验室陈茜、王坤把MR技术运用于核电站换料大修中。李智杰等研究了基于BIM与MR的楼层疏散仿真。刘颖等研究了基于MR技术的新能源汽车动力电机实训教学条件建设。程博文、杨秀芳等研究了BIM+MR技术在电力建设安全应急中的应用。陈爱会研究了MR弥散加权成像在前列腺良恶性病变鉴别中的应用效果。钱振等探讨了MR扩散成像对诊断直肠癌外膜侵犯及评估肿瘤分化程度的应用价值。
二、虚拟仿真技术对于智能装备制造高技能人才培养的重要性
我国高技能劳动者超过1亿人，能适应智能制造时代的新技术技能人才缺口很大。随着成渝地区双城经济圈智能装备产业的不断壮大，产业链的不断完善，能够操作智能装备的新型高技能型人才和懂专业的人才更紧缺。据调研，到2025年成渝地区双城经济圈智能装备产业人才需求约90万，缺口约25万。近年来，重庆西部区域大力发展以高端数控机床为主导的智能制造装备产业集群。目前，该区域已经聚集了多家智能装备制造企业、多家配套企业，以及多家公共技术研发检测及服务平台，已经建成重庆西部地区智能制造产业园和智能装备产业园，重点发展动力自动化项目的关键控制系统、总装集成、成套设备、核心零部件。但是受环境、场地、设备、安全、污染等因素影响，高技能人才的部分实训教学环节，如机电设备拆装、生产过程自动化等实训项目，存在难再现、成本高；部分实训设施设备成本高昂、危险性高、设备损耗大，如金属3D打印、数控五轴加工等实训项目，实训工位数有限；部分实训项目存在污染严重、难再现的情况，如工业机器人焊接、喷涂。每个企业生产产线工艺相对固定，不同企业生产产线各不相同，职校智能制造产线安装调试、运维等实训项目不能满足不同企业真实生产岗位对技能培养的需求。
因此通过虚拟仿技术，利用虚拟现实、大数据、人工智能等新兴技术，建设高端智能装备、先进制造单元、智能制造产线等多个虚拟仿真实训场景，解决实训教学中存在的“三高三难”问题，培养智能装备行业企业设备安装调试、运营维护等岗位群所亟需的高素质技术技能人才是非常必要的。
三、虚拟仿真技术在职业教育的实践
全力推动习近平总书记殷殷嘱托在重庆大地落地生根开花结果，同时对接“中国制造2025”战略，服务重庆智能装备产业发展，依据智能制造产业转型升级发展需求，结合重庆的人才需求现状，职业教育可以通过构建“园校协同、虚实互补”的实践教学体系。针对企业岗位现实需求，开设现代学徒制订单班等，实现人才技能培养和岗位技能要求的无缝对接[2]。同时不断推进基于行动能力导向的课程体系改革，构建校企合作的课程体系，实施项目式教学改革，完善了基于过程化人才评价体系，专注于学生专业实践能力、岗位技能、职业核心能力等综合能力的培养。主动对接成渝地区双城经济圈发展，为区域企业提供培训与技术服务，校企联合实施人才培养模式，积极开展致力于重庆智能制造方面的技术技能人才的社会培训与技术服务。基于实践教学平台和社会服务平台，依托职业教育供需平台，校企共同完成项目。以下以我校城市轨道交通机电技术专业为例，通过虚拟仿真技术服务社会发展，以新质生产力引领职业教育发展的探索实践[3]。
1.实施背景
国务院印发的《“十四五”现代综合交通运输体系发展规划》中提到，要有序推动成渝地区双城经济圈城际铁路和市域（郊）铁路建设，打造轨道上的都市圈。重庆作为成渝地区核心都市圈之一，在《重庆市城市轨道交通建设“十四五”规划（2021-2025年）》指出，力争干线铁路、城际铁路、城轨快线、城市轨道交通“四网”高效融合，“轨道上的都市区”建设稳步推进，初步建成“1小时通勤圈”。
在国家及地方政策的大力支持和推动下，市域（郊）铁路正在快速发展，对于市域（郊）铁路从业人员的需求量也急剧增加。市域（郊）铁路车站作为连接城与城之间的交通工具，既兼顾地铁系统大客流潮汐的特点，也集合了铁路体系速度快的优点，市域（郊）铁路车站设备的先进性、集成性、复杂性远高于一般轨道交通系统，车站设备具有种类覆盖面广且操作繁琐、造价高且配套设备繁多、设备之间联动复杂等特点，其次设备之间的联锁影响、故障模拟、应急处置等比一般的轨道交通系统复杂，导致市域（郊）铁路车站人才培养的难度较高。
为了提高市域（郊）铁路车站人才培养质量，解决行业人才培养中实训操作深度不够、实训内容与现场复杂环境脱节、教学资源跟不上企业发展、人才的培养能力目标与企业岗位要求不匹配等问题，专业以“破译市域（郊）铁路车站育人痛点”为核心目标，联合轨道交通虚拟仿真开发应用的头部企业等，校企联合以“虚拟仿真”的先进手段为技术支撑，构建可视化、具象化、可操作化的市域（郊）铁路虚拟仿真实训系统，实现市域（郊）铁路车站站台门系统、供配电系统、信号系统等的操作检查、维护维修、应急处置，真实还原车站机电设备的复杂拆装过程，让学生在全真模拟环境中进行虚拟实训，使学生“时时可学、处处能学、反复多学”。通过教师引导、自主学习和调整提升，不断强化学生岗位实操技能，培养市域（郊）铁路车站高技术技能从业人才。
2.实施步骤
（1）对接轨道行业需求，组建技术服务团队
依托学校相关平台等，专业主动对接市郊铁路运营公司、轨道维保公司、轨道装调及售后服务等轨道产业链企业的人才培养需求，以解决用工需求量最大的轨道市郊车站从业人员岗位群为导向，针对轨道车站设备操作繁琐、配套设备繁多、故障模拟及应急处置等难以真实展现，导致人才培养质量不加的问题为导向，联合企业组建了由企业专家、教授、博士、全国技术能手等共同组成的轨道交通—市域（郊）铁路车站虚拟仿真实训系统开发与应用技术服务团队，校企协同，开展集智攻关、技术服务和成果推广应用。
（2）深化校企合作，协同攻关硬核技术
校企双向赋能，匠心传承育人才。依托学校相关平台等，为更加深入的找准企业的痛点，团队联合行业头部企业，制定了“双师互聘”校企轮训计划，实施教师三年内必须有6个月在企业真岗工作、企业专家每学期在校专职系统讲授一门轨道机电核心课程的技术。通过团队骨干教师在企业现场真实岗位锻炼、深度参与现场检修、工艺优化、技术难题攻关、职工培训等专项任务，提升教师实践能力，近三年共选派10名教师参加企业实践。企业专家每学期专职到校系统讲授轨道机电专业核心课程，将现场的检修内容、故障处理的流程等讲解给学生，助力学生成长的同时，团队教师也认真学习，聆听，加强知识储备，更深入了解现场真实检修内容，形成校企双向赋能，匠心传承育人才的局面。
瞄准关键核心，加强科研攻关。在深入校企合作基础上，团队积极对市域（郊）铁路车站的典型岗位技能要求进行细分，分解岗位技能包含的知识模块、能力模块及素质模块等，聚焦车站站台门系统难拆装、应急处置难再现，供配电系统存在高压、工作过程难复现，信号系统复杂、难操作等问题，利用虚拟现实、大数据、人工智能等新兴技术，对虚拟仿真系统进行开发。
团队以真实车站站台门为依据，构建真实虚拟仿真模型，还原站台门系统，重构了站台门日常检修、站台门系统应急处置流程（PSL/LCB手动应急处置）等60余项典型的实训任务；以市郊铁路车站供配电系统为原型，按照市郊铁路供配电系统市内1500V直流、市郊25KV交流的双流制特点，模拟真实作业环境包含400V室、1500V开关室、整流变压器等，采用场景漫游的形式呈现完整场景，按照维护检修作业流程、作业要点等方面操作系统进行周期性维护检修；针对车载、车辆段、轨旁边信号系统的复杂特点，完成车载、车地信号联动、计算机联锁、转辙机、信号控制柜等检修实训任务内容。校企联合完成了市域（郊）铁路车站虚拟仿真实训系统的开发。
3.虚实结合落地，开展虚拟仿真系统应用
依托市域（郊）铁路车站虚拟仿真实训系统，对接“中国制造2025”战略，服务成渝市域（郊）铁路车站从业人才培养，依据轨道智慧交通产业转型升级发展需求，结合轨道维保、轨道设备生产制造等轨道交通产业链上下游的人才需求现状，构建“企校协同、虚实互补”的实践教学育人体系。针对企业岗位现实需求，利用该虚拟仿真实训系统深度合作，开展了一系列等职业培训，新员工入职培养等3000人次，实现人才技能培养和岗位技能要求的无缝对接。
校企联合主动作为，依托学校平台，将该系统在校内外进行推广应用，先后开展了职业培训等100多项，累计25000余人次参与，建设经验被13所院校借鉴，接待50余所院校到校交流。依托该系统，联合中车开展“1+X”轨道交通电气装调等职业技能等级证书试点工作，共有100名学生参加了培训与考试。
4.虚实结合落地，开花结果
团队主动探索虚拟仿真技术在实践教学中的应用，一是积极申报虚拟仿真课题，立项主持2项教育课题和4项省部级虚拟仿真课题；二是构建系、院、校三级职业技能竞赛体系，规范选拔与培养机制，完善奖励机制，实现“良中择优，优中选强”。依托该系统，取得轨道信号国赛二等奖等2项国家级技能奖项和13项省部级技能竞赛奖项；三是深化教师队伍培养方式改革，开展虚拟仿真课程资源开发应用能力培养，提升教师教学能力，促进教师职业发展，取得省部级教学能力比赛二等奖、三等奖，校企联合建成省部级精品在线课程6门。
四、主要创新内容
（1）模式创新
在本项目中，我们采取了校企合作的商业模式，与企业共同参与项目的研发和运营。双方共同承担项目的申报和开发责任，并共享研发成果。此外，学校与企业共同享有所开发软件资源、源代码和知识产权。这种合作模式使得学校与企业能够充分发挥各自的优势，共同推动项目的发展。企业提供实际项目经验和行业洞察力，学校则提供教育资源和培养学生的平台。通过共建共享的方式，双方形成了持续的合作机制，为学生提供更优质的实训教学环境。
（2）服务模式创新
本项目注重服务模式的创新，通过建立虚拟仿真实训系统，为学生提供可视化、具象化、可操作化的虚拟教学环境。学生可以在该系统中进行复杂的车站机电设备检修工艺、繁琐的检修步骤以及危险系数高的检修场景的实训任务。系统根据任务的复杂程度和难度，科学合理地形成层次结构化的虚拟实训任务，并将其转化为教学实训任务。这种服务模式使得学生能够在安全的环境下进行真实场景的模拟操作，提高实操能力和创新精神。
（3）教学模式创新
本项目在教学模式上实现了创新，以“科技引领”与“育训结合”相融合为理念，以培养学生实践操作能力和创新精神为主线。通过依托车站设备系统检修平台，再现轨道车站真实设备拆装、安装与调试等典型工作过程，运用“理论-仿真-实操”和“实操-仿真-理论”的双向融通实践手段，促进学生能力的全面提升。学生可以通过实操、仿真和理论学习的有机结合，掌握相关知识和技能，培养岗位胜任能力和创新创业能力。
（4）技术突破内容
1.技术突破
1）全感官沉浸式虚拟现实技术
本项目采用全感官沉浸式虚拟现实技术，通过高分辨率的头戴式显示设备、声音定位和触觉反馈装置等设备，实现学员在虚拟环境中的身临其境感。学员可以通过仿真场景进行实际操作，感受到真实的视觉、听觉和触觉体验，大大提升了学习的沉浸感和真实感。
2）虚拟物理引擎技术
本项目采用虚拟物理引擎技术，模拟轨道交通系统中的物理特性和运行规律。通过精确的物理仿真，学员可以实时观察和体验车站复杂机电的联合运行以及不同场景下的物理效应。这种技术突破使学员更好地理解轨道交通系统的运行原理和工作机制，并能够应对各种复杂情境下的问题。
3）人工智能辅助教学技术
本项目结合人工智能技术，为学生提供个性化的学习辅导和实时反馈。通过分析学生的学习行为和表现，系统可以根据学生的需求和水平，智能调整教学内容和难度。同时，系统还可通过语音识别和姿态识别技术与学员进行交互，提供实时的指导和解答，增强学员的学习效果。
2.意义与价值
1）提升学生的实践技能和应对复杂场景的能力
通过虚拟仿真技术的应用，学生可以在真实场景下进行操作和实践，提高他们的实践技能和问题解决能力。虚拟现实环境可以模拟各种复杂场景，如紧急状况、故障处理等，让学生在安全的环境中进行反复练习。这有助于增强学生的应变能力，使他们能够更好地应对真实工作中的复杂场景和挑战。
2）提供高质量的教育资源和个性化学习体验
虚拟现实教育平台可以整合丰富的教育资源，包括实景拍摄的场景、互动教学课件等。学生可以根据自己的需求选择学习内容和难度，并通过平台的数据分析功能了解自己的学习水平和提升方向。这种个性化的学习体验有助于提高学习动力和效果，让学生能够更高效地获取知识和技能。
3）强化校企合作，紧密衔接产业需求
通过校企协同机制，虚拟现实教育应用能够更好地衔接企业实际需求和教育培训内容。学校可以与企业进行深入合作，了解行业最新发展和技术需求，将其纳入虚拟现实教育平台进行模拟和培训。这样的教育模式能够保持与产业的高度契合，培养出更具竞争力的人才，为国内轨道交通产业发展提供有力支持。
4）降低教育成本，提高资源利用效率
传统教育模式中，实验设备和场景模拟的建造成本较高，且受到时间、空间等限制。而虚拟现实教育应用可以通过数字化技术实现实景模拟，大大降低了设备和场地的要求，节约了教育资源的投入。同时，虚拟现实教育平台可以进行远程教学和远程实训，减少了学生和教师的时间和成本，提高了资源利用效率。
在业内技术水平方面，虚拟现实技术已经取得了一系列突破，为教育领域的教学模式提供了全新的可能性。在图像渲染方面，虚拟现实技术可以实现高度逼真的虚拟场景和物体细节，让学生感受到真实的观感和视觉冲击力。在交互操作方面，虚拟现实技术可以提供各种交互手段，如手势识别、语音指令等，使学生能够更加自由地操作和探索虚拟环境。而在虚拟师生互动方面，虚拟现实技术通过语音识别和姿态追踪等技术，使学生能够与虚拟教师进行互动交流，获得更加个性化的教学体验和指导。然而，在市郊铁路车站的应用方面，虚拟现实技术还面临一些挑战和待解决的问题。例如，郊铁路车站系统的复杂性和安全性要求较高，对虚拟现实技术的准确性和真实性提出了更高的要求。此外，由于市郊铁路的特殊性，虚拟现实教学平台需要与实际设备和系统进行密切结合，以提供更全面和真实的学习经验。因此，本项目的目标是在业内技术水平上实现更深层次的突破。通过引入物理引擎技术，可以更精确地模拟轨道交通系统的物理特性和运行规律，让学生在虚拟环境中获得更真实的操作体验。同时，结合人工智能技术，可以根据学员的学习行为和表现，智能调整教学内容和难度，实现个性化的学习过程和评估。
(三)对整个行业的示范引领作用
该套实训系统聚焦轨道车站设备的安装调试、系统集成、维修维护等岗位群高素质复合创新型技术技能人才需求，破解了轨道信号、轨道供配电等危险高、损耗大，难再现的情况。依托数字孪生技术，将检修现场的安装调试、运维“搬到”实训系统，满足不同企业真实生产岗位对技能培养的新需求。精准对接真实现场岗位群需求，培养掌握轨道机电运维等技能，具备理虚实一体化学习能力，探究先进技术、创新意识和安全操作规范的轨道高素质人才，对教育行业具有示范引领作用。
四、结语
深入学习贯彻习近平总书记视察重庆重要讲话重要指示精神，以新质生产力引领构建职业教育新格局职业教育。新质生产力的特点是创新，创新驱动的实质是人才驱动。作为培养高素质技术技能人才的关键领域，通过虚拟仿真技术赋能智能制造人才培养，为发展新质生产力、推动高质量发展培养急需人才。这些路径不仅有助于推动重庆地区的技术技能人才的培养，也为全国其他地区提供了有益的借鉴和启示。职业教育要注重培养学生的创新能力、跨界融合能力以及终身学习的意识，才能培养出更多适应新时代发展需求的高素质技术技能人才。
