基于“虚拟仿真全过程考核评价教学平台”的安全防范系统工程实践教学
河南建筑职业技术学院
一、工作背景
根据全国、全省职业教育大会和教育部等九部门《职业教育提质培优行动计划(2020-2023)》,新时代职业教育高质量发展要适应数字化战略要求,职业教育教学与虚拟现实技术深度融合。目前信息化技术融入实践教学手段过于单一,对于实践教学过程,理论知识、设备操作、实践应用三者缺一不可。现阶段实践教学过程当中,虚拟仿真技术还停留在单一融入的维度上,如仅仅是设备操作流程被动式的仿真模拟,而缺乏对实际工程的仿真模拟,从而无法培养学生实践应用能力。
在实践教学平台层面,受限于教师使用目的不同,现有教学平台无法满足所有教师的需求,与之相关联的实践教学过程中的过程监管、全过程评价等教学生态整体性融入信息技术没有更深入探究。若通过单一的教学平台和虚拟仿真软件进行实践教学,因为信息技术硬融入,无拟合,割裂了实践教学生态的完整性和递进性,从而无法将信息化技术贯穿于实践教学的全过程,无法满足实践教学全过程评价。
本教学案例通过自主定制开发“虚拟仿真全过程考核评价软件”,实现了实践教学生态的完整性,使得实践教学全过程的可评可测成为了可能。为信息化技术融入实践教学环节,提供可借鉴的思路及解决的方法。
二、工作举措
(一)建立工作机制
虚拟仿真全过程考核评价教学平台与多所兄弟院校,行业企业进行校校合作,校企合作,整合了资源,凝聚了力量。主要参与单位有:河南职业技术学院、浙江警官职业技术学院、海康威视数字技术有限公司、河南莱硕教育科技有限公司、沈阳森克斯科技有限公司。
科学构建有效的质量管理组织架构,统一标准,明确建设目标,合理分工,最终完成目标。成立项目管理团队,在学院党委领导下,实施项目负责人管理制,项目负责人由专业课程团队负责人担任,项目团队还包括虚拟仿真平台教学资源开发、技术支持应用推广、虚拟仿真软件开发、虚拟仿真软件测试等项目小组。项目团队根据分工内容,由项目负责人制定工作标准,按照标准对软件的质量负责。
图1 组织架构
(二)明确工作职责
教学资源开发小组职责是对课程教学内容进行梳理重构,选取典型的工作内容进行实践课程视频录制,把控虚拟仿真内容的质量;虚拟仿真软件开发小组根据教学资源开发小组指定的工作内容,进行实践教学内容的虚拟仿真开发和制作,实现教学资源开发小组的教学要求;虚拟仿真软件测试小组对开发出来的内容进行测试,就软件内容,使用体验提交测试报告及改进意见,以便虚拟仿真软件开发小组进一步改进;技术支持应用推广小组为软件提供技术支持,并推广软件。
虚拟仿真平台教学资源开发:作为支撑资源,我院与河南职业技术学院等7所院校进行校校合作,录制了90节课程视频、48节虚拟仿真操作视频,现已结项河南省高等学校精品在线开放课程。
虚拟仿真软件开发:学院与河南莱硕教育科技有限公司、沈阳森克斯科技有限公司进行联合开发虚拟仿真全过程考核评价教学平台。相关企业在本行业虚拟仿真软件开发方面具有丰富的经验和突出的研发能力。
虚拟仿真软件测试:浙江警官职业技术学院与我院进行合作,对软件成果进行阶段测试,提交测试报告,保证软件开发的顺利进行。
图2 合作测试及开发协议
技术支持应用推广:海康威视数字技术有限公司作为设备制造企业,市场占有率第一的安防企业,为虚拟仿真全过程考核评价教学平台的建设,提供了技术支持。作为1+X证书《综合安防建设与运维》评价单位,海康威视数字技术有限公司已经把本平台,成功应用于1+X证书《综合安防建设与运维》培训及考试当中。
(三)技术创新
本虚拟仿真全过程考核评价教学平台以信息化手段为依托,合理融合各种信息化技术手段与实践课程相互衔接,完成了实践课程教学生态的构建。依据实践教学的不同类型,提出了“基于虚拟仿真技术的实践课程教学生态融合与重构”的解决方案。在教学过程、过程监管、结果评价三个维度形成教学闭环,把信息化教学手段贯穿于整个实践教学过程当中,整合课程资源,虚实结合,从而完成实践课程教学生态的融合与重构。
通过本平台提供的教学资源,能够作为传统教学教学资源的补充。通过构建基于线上环节的“虚拟仿真实训平台”与线下环节的“校内实验实训室”相结合的实践教学模式,实现了传统教学的延伸和拓展。
图3 自主开发的软件
虚拟仿真全过程考核评价教学平台系统架构:
(1)系统采用B/S(浏览器/服务器)架构;
(2)客户端采用基于Java平台的web程序,一方面调用并定位WebGL 3D虚拟仿真程序的功能,同时又兼具WEB容器功能,可灵活扩展更多互联网平台的业务功能;
(3)兼容虚拟现实装备实现虚拟教学、虚拟实操、虚拟社交、虚拟考核等环节;
(4)能够满足教学资源上传运行、课程设计、课堂组织、虚拟实验实训、全过程考核评价等功能;
(5)开放统一协议端口,可统一集成多种平台模块。
(四)实施保障
在学院党委领导下,以及发展规划处、教务处、计划财务处、国有资产管理处的指导和监督下,项目团队在学校的统筹管理及资金保障下,根据项目建设计划的目标、思路、内容,明细职责和分工,制定奖惩办法,使各项工作均有人负责,有人执行,有人检查,确保本建设项目顺利完成。
三、工作成效
虚拟仿真全过程考核评价教学平台包括方案设计、功能调试、实践考核3个组成部分,内含8个虚拟仿真实训:访客对讲系统实训、入侵报警系统实训、门禁系统实训、停车场管理系统实训、报警柱系统实训、电子围栏系统实训、人员通道系统实训、动环系统实训。
(一)功能及效果
(1)安全技术防范系统方案设计
根据安全技术防范方案设计流程,利用B/S技术,在虚拟场景中通过图例与绘图工具交互式操作,实现了线上安全技术防范系统图、平面图的绘制,图纸的验证,产品的选型与选参相互贯通。解决了传统教学中,图纸验证难问题,突破了产品选型与选参的教学难点。
图4 系统图绘制
图5 平面图绘制
图6 产品选型
(2)功能调试实训
包括:访客对讲系统实训、入侵报警系统实训、门禁系统实训、停车场管理系统实训、报警柱系统实训、电子围栏系统实训、人员通道系统实训、动环系统实训。
图7 访客对讲
图8 入侵报警
图9 门禁
图10 停车场
图11 报警柱
图12 电子围栏
图13 人员通道
图14 动环系统
(3)实践考核
实践考核部分,能够在虚拟仿真平台上完成,3D产品认知、系统组网接线、系统设置、功能调试等实训项目的考核。实现了线上考核、线下考核线上监管互动,多种考核方式的组合,从而实现了教学过程的全过程考核和监管全贯通。
(二)规模效益
平台建成2年以来,开设了《安防系统工程》、《安全技术防范系统施工组织设计项目教学》、《安全防范系统工程I》、《安全防范系统工程II》等课程,平台已经成功覆盖校内外建筑智能化工程技术专业、物业管理专业、安全防范技术等专业。
图15 部分开设课程
图16 部分使用班级
本平台已应用在1+X证书《综合安防建设与运维》培训及考试当中,取得了良好的效果。
图17 平台应用于1+X考核中
四、工作经验
(一)建设经验
(1)校校联合,校企合作,产学研结合,共同开发实用性强、技术先进、能够广泛推广的虚拟仿真平台。
(2)立足行业,面向岗位,还原真实的工程实际情况,结合课程教学需要,解决信息技术在实践课程教学中的难点,痛点,实现了实践教学考核全过程覆盖。
(3)对标行业需求,积极与行业龙头企业合作,实现资源建设和应用推广的双赢,锻炼了教师队伍,提升了本专业的影响力。
(二)存在不足
虚拟仿真教学平台UI界面还不够美观及人性化,包含的系统上,还缺少巡更系统、网络综合布线系统、智慧交通方面的虚拟仿真实训内容。
(三)改进措施
(1)持续建设与更新:今后进一步完善虚拟仿真管理平台,优化UI界面,在功能调试上,完成巡更系统、网络综合布线系统、智慧交通方面的虚拟仿真实训内容。
(2)面向高校的教学推广应用计划:同合作学校一起,面向本专业相关院校进行教学模式的推广,助力信息技术在实践教学全过程的应用,解决实践教学“三高三难”问题。完成本省相关院校的推广工作后,总结经验,面向全国进行推广应用。
(3)面向社会的推广与持续服务计划:与相关参与开发的企业进行合作,继续加强在企业培训,1+X证书培训等方面的应用与推广。