基于“云工厂+VR”平台的...线下融合教学模式探索与实践_郑长山.pdf

2023年第22卷 第1期产业与科技论坛2023（22）1Industrial&Science Tribune基于“云工厂 ”平台的装备制造类专业线上线下融合教学模式探索与实践郑长山 周 杰【内容摘要】目前在线教学，师生互动是一大难点，学生到企业实习，存在实践安全、人多设备少、吃住难等问题。目前高职院校装备制造类专业的实训与企业实际情况脱节，借助“云工厂 ”平台线上线下融合，为专业教学提供一种有效的解决方法，拉近与企业实践距离，提升学生的学习积极性，提高专业学习的效果，使师生满意。【关键词】云工厂；线上线下；教学模式【基金项目】本文为 年度全国机械行业职业教育科研课题“基于云工厂 平台的装备制造类专业线上线下融合教学模式研究与实践”（编号：）研究成果。【作者简介】郑长山（），男，山东临沂人，扬州工业职业技术学院副教授，硕士；研究方向：技术应用、及自动化周杰，扬州工业职业技术学院 装备制造类专业是理论与实践都要具备的专业，企业实践是一重要环节。虚拟现实技术为教育者提供一种较为理想的教学手段，给教育带来了更多的可能性。（）简称虚拟现实，是通过电脑仿真产生一个三维空间的虚拟环境，让使用者仿佛身临其境，能观察三维空间内的事物并进行交互。这种由计算机技术辅助生成的高技术仿真系统具有很强的交互性和情境化，让学习者完全沉浸在虚拟学习空间，学习者可以进行交互式虚拟化学习。本文研究建立“活”起来，让学生“动”起来。类比建构，贴近学生生活，助力学生走出“舒适区”。搭建教学支架，实施线上线下、虚实结合的精准检测。利用超星平台，课前搭建教学支架，学生完成预习测试；课中以线上活动形式实施教学及评价；课后完成测试。利用在线思维导图软件平台，绘制思维导图，建立课程知识结构体系。利用虚拟仿真平台进行虚拟操作，内化试验方法，解决教学重点；利用校企合作平台进行分组实践操作，外化试验操作过程，攻克教学难点。虚实结合，线上线下混合协同，对混凝土材料实施规范试验、精准检测。深挖课程思政元素，创新劳动实践育人新形态。以工程案例为载体，学习劳模精神，体会平凡劳动中的伟大，增强职业认同感和劳动自豪感；学习“脱贫奔康路”建设过程中试验检测人员的艰苦奋斗、精益求精的工匠精神。根据课程内容，明确劳动任务和劳动标准，学生深入学校实训中心和企业施工现场，参与真实的生产劳动，养成热爱劳动、吃苦耐劳的劳动品质。（二）反思与改进。进一步推进赛教融合，实现教学能力比赛成果转化。在现有课程教学的基础上，拓展延伸教学内容，不断探究新型混凝土材料的工程应用。以大赛为契机，展现“以学生为中心”的课堂教学，展示团队教师“能说会做”的业务水平，实现教学能力比赛成果有效转化，从参赛内容，到其他模块教学项目的课程内容，再到其他专业课程的教学内容，以获奖作品的高标准、严要求，上好每一堂课，实现比赛成果、比赛经验的多课程、多专业共享。进一步提升学生的自主发展能力，实现对学生的个性化指导。在有限的时间和有限的环境下，以小组为单位开展线上线下混合式教学，关注每个学生的学习动态，设置基础型、拓展型、研究型等不同层次的学习任务，基于超星学习通平台对学生进行过程性评价，针对每个学生的问题进行个性化指导。将学习目标与未来职业发展相结合，通过正面评价和奖惩措施，激发学生的自我提高内驱力，促进学生的自主全面发展。五、结语通过教学内容分析、教材分析、学情分析、教学目标及重难点分析，进行教学整体设计，不断更新教学设计理念，学习陈晓兵“伺候混凝土就像照顾自己的孩子一样”的工作态度，采用课前探学、课中训学、课后拓学的教学策略，实施理实一体化和线上线下混合式教学。在课程实践教学过程中不断反思诊改，持续提升常态化改进教育教学管理的能力，真正实现“以赛促教、以赛促研，以赛促建、以赛促改”的目标。【参考文献】王扬南 新时代职业院校教师教学能力提升的重要引擎 年全国职业院校技能大赛教学能力比赛述评 中国职业技术教育，：管卫华，林用满，廖中文等 基于教学能力大赛的课程改革与实践 以“舒适与安全系统的诊断与维修”汽车空调检修部分为例 晋城职业技术学院学报，（）产业与科技论坛2023年第22卷 第1期Industrial&Science Tribune2023（22）1“云工厂 ”平台，在满足专业需求下，工厂可以在全国甚至全世界选取，范围广，选择面宽，学习的知识点就丰富，学生的视角变宽，眼界开阔，更有利于学生创新能力培养和实践能力提高。通过此平台，线上随时随地学习，在平台中可以边看边操作，还可以跟企业工程师以及教师互动。根据装备制造类专业需要，教师在线上线下教学时，穿插使用“云工厂 ”平台，线上线下融合的教学模式，更有利于装备制造专业学生学习。一、技术在教育方面的运用国内对 技术在教育方面运用的研究主要包括以下几个方面。（一）虚拟仿真校园。校园文化环境和学习氛围对于教育教学活动开展有着重大影响。（二）虚拟教学。因 技术具有虚拟仿真、沉浸式、交互性等优点，在教育教学活动中的应用也十分被重视。二、传统装备制造类专业教学存在的问题（一）师生互动问题。在线教学，师生互动问题很难解决。（二）去企业实践的问题。因专业学习需要，学生去企业实践，可能会影响企业正常工作，还存在学生实践安全、人多设备少、学生吃住难等问题。（三）教学设备问题。某些传统类的装备制造类专业教学设备由于购置成本高无法及时更新，跟企业的某些设备比，还是有一定差距。三、装备制造类专业“云工厂 ”平台的建设（一）教学资源建设。需求分析。需求分析是以用户为中心，服务用户，因为投入虚拟的资源是有限的，不能把所有的功能都实现，所以需要对功能进行取舍。通过需求的分析，对欲实现的功能进行分级，优先实现等级高的功能，等级低的功能，为后续开发或者不开发。企业大型设备 度全景进行拍摄，并配有声讲解。并配有标示牌，学生可以在 状态下操作，三维旋转、爆炸图可以拆装。在全国范围，甚至扩大到全世界，选择典型工厂案例，构建“云工厂”。开发策划。根据需求分析，开发策划一个详细的方案。开发策划根据需求分析的结果对整个开发过程进行策划。首先针对整个 应用进行整体的开发策划，然后挑选关键部分做进一步的更详细的开发策划。对每一个欲实现的功能进行详细的研究探讨，得出实现这一功能的详细方案。建模开发。根据开发策划进行建模开发，是建构场景的基本环节，在建模期间还要进行模型的最优化处理。理想的 仿真，运行过程中要看上去流畅，给人以类似真实的感觉，当然了，所建的模型也不能太大了。建模的方法不只一种。采用全景拍摄，是指对拍摄对象进行 度环绕拍摄，最后将所有得到的拍摄图片合成一张全景图片，从而完成对拍摄对象的建模任务。度全景是指超过人眼正常视角的图像，即水平 度和垂直 度环视的效果，照片都是平的，通过软件处理之后得到三维立体空间 度全景图像，给人以三维立体的空间感觉。交互开发。模型建立后就可以开始进行交互开发，交互开发也是 项目的重要一环。所述 开发引擎，在整个场景中，负责交互功能开发。是将虚拟环境与用户连接在一起的开发连接，协调整个 虚拟系统。三维模型在导入 之前，必须先导入材质，然后再导入模型，以防止丢失模型纹理材质。渲染。在整个 开发过程中，交互是基本的，渲染是非常关键的。一个好的 资源项目，除了运行顺畅之外，场景渲染效果如何会影响整个项目。一个好的逼真的虚拟场景能给使用者带来真实的沉浸感，使用者很容易喜欢认可优秀的 资源项目。基本渲染是通过插件来完成的，在需要高亮地方设置，而渲染开发得到的就是看到企业设备运行的效果。测试与发布。经过以上步骤开发，可以得到一个完整的 资源。然后需要对该 资源进行测试，并对未通过测试的部分进行修改，直到该 资源通过所有的测试。接下来就可以发布 资源。（二）“云工厂 ”平台建设。互联网就是一朵云，其实最初云是网络的一种比喻说法。在网络拓扑结构中，通常用云表示各种网络，如局域网、互联网、电信网等，而随着信息技术的发展，云概念的外延越来越广。通过以工厂案例为载体，制作出跟知识点相对应的 教学资源，然后将 教学资源上传至网络平台，学习者可以在线或者下载后，通过 设备学习 教学资源，就是这里所谓的“云工厂 ”平台建设。以上是专业人士 教学资源建设的完美操作方法，还有简单的非 专业人士的操作方法，以某公司其中一案例为例，在手机安装如视 软件，安装完成后，打开此软件，然后按照操作步骤进行 教学资源制作，将 教学资源上传至网络平台，例如智慧职教平台，学生可以通过手机 眼镜学习 教学资源。四、基于“云工厂 ”平台的装备制造类线上线下融合的研究与实践以某公司 教学资源上传至网络平台为例，进行分析。（一）选择 设备。目前 设备按照硬件形态可分为三大类：主机 头显、一体机和手机 眼镜。主机 头显可以带来真正意义上的沉浸式 体验，但高性能意味着高价格，不仅头显和手柄价格不菲，还要花高价购买一台高性能的电脑或游戏主机。一体机属于中端产品。手机 眼镜是体验 入门级的产品，这种设备的优点是价格便宜，操作方便，放入手机即可观看。所以根据具体情况分析，手机 眼镜是首选。如图 所示。（二）装备制造类专业的线上线下混合式教学。在装备制造类专业教学中，在整体设计中，分为三个方面，一是学情分析，包括学生的来源、学生的学习特点、信息化素养等；二是教学资源建设，包括课程微课，企业案例教学资源等；三是教学活动设计，分为课前预习、课中教学、课后复习、考核四个阶段。线上线下融合式教学模式实施，应从自身特点和需求出发，科学分析，通过“云工厂 ”平台，把传统的项目教学中知识点和技能一一罗列出来，构建为实现的知识点和技2023年第22卷 第1期产业与科技论坛2023（22）1Industrial&Science Tribune图 手机 眼镜能，设计相对应的 教学资源，借助智慧职教，教师可以在网络平台上传 教学资源，在课前预习、课中教学、课后复习、考核四个阶段进行 教学资源的应用，从而达到理想的教学效果。课前预习：“云工厂 ”平台预习。该阶段是学生通过教材学习，然后到“云工厂 ”平台智慧职教预习，包括预习，观看 教学资源视频等内容。并且通过 知识问答的环节。课中教学：线下授课时，“云工厂 ”平台使用。该学习阶段通过传统课堂的面对面讲授、互动提问等环节，掌握部分知识点，其余知识点则通过“云工厂 ”平台，让学生通过穿戴虚拟外设设备，例如手机 眼镜，根据具体情况，可能还有教师、工程师都戴手机 眼镜，根据标识牌，可以 操作，参观学习。大家可以在此平台相互交流，沉浸的方式进入虚拟教学活动，完成重点难点的学习，提高课堂体验感，提高课堂教学效果。课后复习：通过“云工厂 ”课下复习及拓展。该阶段学生要完成线上复习和拓展作业，将工厂设备变化成虚拟实验的任务，完成该任务操作能够巩固课中所学知识点，教师可以设置答题，学生完成，检验所学知识点。在此基础上，继续通过 教学资源，拓展学习。考核：通过“云工厂 ”平台考核。通过“云工厂”平台可以考核学生操作过程，记录错点，针对性地进行再讲解。教师可以通过增加 仿真实验操作，实现学生线上 仿真实验，并给成绩。实现“线上 仿真实验 线下实验 平时成绩 期末考试”新型考核方式。五、基于“云工厂 ”平台的装备制造类线上线下融合教学模式优势（一）多个工厂案例，互动学习，扩展知识面。技术应用在在线教学中给学生营造一种良好的学习环境，虚拟的环境，让学生通过自身操作与 虚拟信息环境的相互作用来进行学习和相互操作；利用虚拟现实技术构建的虚拟企业设备让学生在虚拟环境中实现师生互动，并且可以在“云工厂”（多个工厂案例）互动学习。（二）在线教学时师生互动，如同面对面上课，提高学习效果。在线教学时，技术将显示出形象逼真的以及身临其境的超强交互操作，而且可以在 虚拟世界中师生互动，提高学习效果和兴趣。（三）在线上，获得跟去现场类似实践效果。通过 去企业实践，可以身临其境像工程师一样实操，通过“云工厂”平台，去多个工厂实践。减少学生交通及住宿等各方面花销。去企业实践，可能为安全担忧，在 中，免去此担心。（四）通过“云工厂 ”平台，弥补线下教学不足。通过“云工厂 ”