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摘要：本文利用數字孿生技術與物聯網的結合，以學校物聯網虛擬仿真實訓基地建設為對象展開了研究。同時，提出“實訓+創新+互動”原則，搭建虛擬仿真工作場景，打造虛實結合的沉浸式、體驗式實訓環境，建立“看得見、進得去、學得牢”的實踐教學模式，建設優質教學資源，提升優化基礎實訓設施。
關鍵詞：數字孿生；物聯網；虛擬仿真；實訓基地
物聯網技術在智慧農業中已應用廣泛，當前數字孿生等新一代數字技術正廣泛應用于農業領域中，有利于推動現代農業向智慧農業方向快速發展。數字孿生[1]是充分利用物理模型、傳感器更新、運行歷史等數據，集成多學科、多物理量、多尺度、多概率的仿真過程，在虛擬空間中完成映射，從而反映相對應的實體裝備的全生命周期過程。數字孿生是一種超越現實的概念，是一項用數字技術創建真實對象的數字等效物的技術，可以被視為一個或多個重要的、彼此依賴的裝備系統的數字映射系統。物聯網與數字孿生的結合將進一步增強孿生數據和應用結果的可信性。
1項目的提出
1.1項目的建設背景
以國家《職業教育改革實施方案》、《職業教育提優行動計劃（2020-2023年）》、《“福建省高水平職業院校和專業建設計劃”項目建設》和福建省職業教育發展政策為指引，結合國家鄉村振興發展戰略和省供銷社鄉村振興職責，將學校特色與“鄉村振興”作為行業背景，緊密結合物聯網和數字孿生技術產業發展，建設具有鮮明供銷特色的專業數字孿生物聯網虛擬仿真實訓基地；選取鄉村振興典型應用場景作為仿真題材，創新職業教育產教融合的教學理念，構建“理、虛、實”一體化教學模式，激發學生學習興趣，培訓學生動手能力，助力學校教學與研究工作，基地具備未來與行業結合將打造產教融合實訓基地的能力。
1.2項目的建設思路
數字孿生物聯網實訓基地圍繞鄉村振興，以產業振興作為切入點，將“數字農業”為主題，建設與真實應用場景保持高度的一致性的數字農業虛擬仿真實訓平臺，打造“沉浸式”體驗與交互的“理、實”一體仿真平臺行業應用實訓仿真系統，并配套教學資源等內容。使學生深入了解物聯網技術的行業應用，做到虛實結合，以進一步提高學生的整體專業技能，實現專業課程、教學資源、教學管理、行業知識、行業應用等多維度的統一和融合，促進優質教學資源與信息化教學方法在專業群中的聚合、共享。一個按照分層構架思路的虛擬仿真實訓基地和實訓平臺如圖1和2所示。
1.3項目的建設目標
以《教育部關于開展國家虛擬仿真實驗教學項目建設工作的通知》《關于開展職業教育示范性虛擬仿真實訓基地建設的通知》[2]為指導，結合《福建省供銷合作社“十四五”發展規劃和二〇三五年遠景目標》，和福建省供銷合作社聯合社創新服務鄉村振興工作方向，建設具有顯著示范作用的物聯網虛擬仿真實訓基地。（1）線上線下融合的學習基地建立全要素虛擬仿真場景，線上購置數字農業等項目式教學平臺。線下實訓室營造與企業一致的辦公環境，同時，將工作任務項目化，實現情境重現。通過平臺搭建，為學校物聯網專業構建虛實結合、實訓即實戰的實踐教學體系，打造線上線下融合的智慧學習基地。（2）創新創業活動支持中心基于“數字孿生”物聯網虛擬仿真實訓基地，可與周邊地區的中小微企業等進行深度校企合作，搭建學生創新創業與社會需求對接平臺，承接數字農業、農業物聯網等服務。學生經過平臺訓練，可參加物聯網建設、物聯網運維、農業數據分析等崗位實習，實施相關創業項目孵化。（3）技能競賽訓練平臺學生在完成實訓后，實訓指導教師可以選拔成績優異的學生組隊參加相關的省級及以上大學生技能大賽，提升實踐操作技能，在實現以賽促學目標的同時，為學校爭得榮譽。（4）“雙師型”師資賦能中心在“數字孿生”物聯網虛擬仿真實訓基地建設過程中，有效提升現有教師的實踐教學能力。如引進和培養專職物聯網教師，加強校企深層次合作，開展新課程研發，或是創新教學方法，并在此基礎之上申報相關教育教學改革的研究課題，為教師個人的職業發展創造理論和實踐的各方面環境條件。（5）開放性的校外培訓及社會服務平臺“數字孿生”物聯網虛擬仿真實訓基地建成后，可建立共享優質教育資源庫，積極為區域行業企業提供人才培養、培訓、咨詢服務，為企業提供物項目規劃、聯網項目建設、物聯網運維、物聯網設備維修等技術技能服務，提供從規劃、建設到運維一攬子物聯網服務解決方案，不斷增強服務經濟社會能力，助力區域經濟發展。將學校虛擬仿真實訓基地建設成為高素質應用型、復合型、創新型物聯網人才培養基地。
2項目的實施
2.1實施的路徑
對接行業，業務仿真。實訓基地建設將結合企業實際業務，運用虛擬仿真技術，“以虛助實、虛實結合”，構建以技術為支撐、以數據為驅動的數智化自循環教育科技生態，再現現代農業“真實”基地。多鏈交叉，仿真業務流程。實訓基地將產業鏈、數據鏈、技術鏈、商業鏈融合，圍繞數字農業、智慧倉儲、智慧溯源等業務領域，仿真多崗位融合，將現代農業的生產管理業務流程和科學管理內容，通過“遷移”互聯等方式，以新業態、新產業與新技術融合的節點、內容、特征為切入點，將信息技術嵌入現代農業生產，建立與企業“同步”的智能化流程，科學引導學習者，深入挖掘物聯網技術在鄉村振興中的作用，建設可循環、可重演、可創新的物聯網相關專業虛擬仿真基地。技術賦能，仿真業務數據。實訓基地著眼于解決學生難以獲取企業實際生產數據等敏感信息的困境，通過技術手段，實現數據的同步共享，供學生實訓。同時以省供銷社鄉村振興為背景，虛擬仿真數智化商業場景，構建實訓項目，培養學生綜合能力。
2.2具體實施內容
項目建設立足對學生專業核心素養的培養，貫徹落實立德樹人的教育理念，以培養新時代具有工匠精神的社會主義技術人才為目標，以供銷《福建省供銷合作社“十四五”發展規劃和二〇三五年遠景目標》鄉村振興工作為重點，服務三農的智慧供銷為應用場景，以數字孿生虛擬仿真實訓基地建設為契機，搭建虛擬仿真工作場景，打造虛實結合的沉浸式、體驗式實訓環境，建立“看得見、進得去、學得牢”的實踐教學模式，提升優化基礎實訓設施，建設行業應用實訓系統和涵蓋專業領域的優質教學資源。（1）物聯網虛擬實訓室從教學實際出發，按照“實訓+創新+互動”原則，基于新經濟、新業態、新技術的背景，貼近企業實際的應用場景和文化氛圍等，形成高度仿真的實訓環境，重點培養學生行業規劃設計能力、系統建設、平臺運維等核心能力，建設從基礎到專業虛擬仿真實訓室，服務物聯網應用技術專業群教學工作，支撐專業群學生日常學習與實訓工作，同時可為學生提供創業空間、為區域企業提供營銷咨詢服務。（2）虛擬仿真實訓平臺根據實訓需要及行業應用場景需要，采用AR/VR技術，建設數字農業虛擬仿真實訓，通過互聯網、5G技術，將實驗室、校外實訓基地的物聯網數據進行實時共享，通過“數字孿生”技術，實現物理實體的虛擬化映射，利用多種傳感器和網絡通信技術，實現農業生產生命周期的動態監測，以及生產環境的精準還原，通過數據孿生技術使學生能夠實時體驗，如圖3所示。（3）實訓軟件支持平臺建設數字孿生+數字農業實訓平臺。依托合作企業的行業經驗和先進技術，結合傳感技術、數字孿生技術，建設數字孿生+數字農業實訓平臺，實現農業生產環境的智能感知、智能預警、智能決策[3]等現代農業信息化、數字化、自動化、智能化的行業實訓應用系統，支撐學生對物聯網行業基礎知識的理解；根據物聯網知識體系層層遞進的關系以及學習過程需由易到難，從物聯網認知學習、關鍵技術學習、行業基礎知識學習、行業應用實訓、最后綜合應用實訓，讓學生全方位的掌握所學知識，使學生能夠快速地將理論和實踐聯系起來。（4）教學資源建設精準對接我省產業發展，遵循產教融合、服務產業升級的要求，面向現代農業企業，以數字農業、智慧農業虛擬仿真實訓平臺為依托，聯合福建省區域企業共建數字孿生物聯網虛擬仿真實訓資源庫，推進專業教學資源全面對接行業企業真實數據，實現人才培養和產業鏈相融合，教學活動與生產實踐相結合，為區域經濟創新發展培養高素質、高適應性物聯網人才。
3項目的預期成效
項目建成后，主要服務于學校各專業專項技能實訓、專業綜合實訓、跨專業綜合實訓、創新創業實踐等需要，從物聯網專業群共享，發展為其他相關專業共享的實訓平臺，最終成為學校創新創業課程體系中的組成部分，服務于全校師生。
3.1學校內涵發展實現新提升
本項目的建設，學校物聯網專業的示范、帶動和輻射作用更加突出，在工學結合人才培養模式、校企合作機制、實訓實習基地建設等方面形成明顯的優勢，最大程度上增強學校在物聯網人才培養的競爭力，服務于區域經濟的發展，全面提升學校物聯網專業群社會影響力及示范效應，全面提高教育教學質量。
3.2師資隊伍綜合素質得到全面提升
將圍繞教師能力成長，實施名師戰略，搭建產學研一體交流平臺，打開教師能力提升通道。通過開展校企合作、校際交流、教師企業實踐，繼而將實踐成果應用于教學，大幅度打開教師的企業實踐空間，打開教師能力提升的通道，帶動教學團隊的成長。
3.3社會服務能力明顯提高
依托數字孿生物聯網虛擬仿真實訓基地建設，加強與區域行業企業的聯系，積極為行業、企業開展培訓服務，為構建全社會終生教育體系作出貢獻。使數字孿生物聯網虛擬仿真實訓基地既能滿足校內外學生的綜合實訓及其開展課外活動的需要，又能為周邊企業員工提供證書培訓與資質認證、專業技能大賽、實踐教學研討會等各種形式的增值服務，成為具備教學、科研、培訓、服務等功能于一體的區域共享型的多功能實訓基地，打造校企合作和社會服務的良好品牌。
3.4全面提升學生就業質量
通過創新人才培養模式、優化課程體系、培養職業技能、修煉綜合素質，全面提升學生專業崗位能力與就業能力。依托教學成果分析，對學生的學習情況、行為活動、興趣特征等數據進行分析研究，幫助學校開展教學效果診斷、多維度評價學生，從中發掘學生潛質、價值傾向以及薄弱點，實現教育教學過程的精準指導、精準評價乃至精準教學，實現人才培養與人才輸送的精準化，全面提升學生就業質量。
3.5助力“雙高”建設
數字孿生虛擬仿真實訓基地建設目標對接“雙高”建設任務，在建設過程中打造具有突出特色優勢的專業群，新增物聯網技術應用和網絡綜合實訓室，完善電子實訓室，整合優化原有機器人、綜合布線等實訓室，進一步推進“四位一體”的實踐教學，同時，充分利用現代信息技術實現優質教學資源開放共享，全方位助力“雙高”建設。
4項目的保障措施
4.1組織保障
為保證數字孿生虛擬仿真實訓基地建設項目保質保量地按時完成，將成立“數字孿生物聯網虛擬仿真實訓基地”建設項目組。全面負責項目建設領導工作，負責項目建設方案和招標文件的審定，負責施工進度的調度、監督和檢查，協調解決建設過程中的實際問題。根據工作需要，項目組下設技術工作小組、綜合協調小組、資金保障小組、監督審計小組。
4.2資金保障
為保障實訓基地建設的順利實施，除省級財政專項投入外，爭取主管單位、行業企業、學校自籌資金等形式積極籌措項目建設資金。另外，在本專項資金撥付后，保證各項配套資金落實到位，并做到?？顚Ｓ?。
4.3制度保障
健全項目建設切實可行的實施方案和各項管理制度。加強人才建設、實驗室建設、教學質量建設。建立并執行內部質量保障機制，成立工作領導小組，黨委書記、校長任組長親自抓。同時，建立專業群管理機制，根據項目建設任務成立項目組，專業群建設負責人為承建項目監督負責人，負責項目實施組織、推進和反饋工作，確保任務清晰、責任到位、考核到位。
參考文獻：
[1]經理人學堂[J].國企管理，2021.
[2]李毅，向浩，周妮笛.產教融合背景下職業教育虛擬仿真資源體系構建研究[J].職教通訊，2021（03）.
[3]盧長鵬，李志川，何鑫.基于“互聯網農業”的信息技術專業群建設——以黑龍江農業經濟職業學院為例[J].電腦知識與技術，2019，15（31）.
作者:陳春華 單位:福建經濟學校
