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元宇宙賦能職業(yè)教育：市政橋梁橫系梁施工實訓系統(tǒng)引領教學革新

發(fā)布時間：

2025-07-28 15:18

來源：

政策驅(qū)動下的職業(yè)教育數(shù)字化轉(zhuǎn)型

2025年，教育部等九部門聯(lián)合發(fā)布的《關于加快推進教育數(shù)字化的意見》明確提出，要在職業(yè)教育領域重點建設 “覆蓋各學科的精品數(shù)字課程、虛擬仿真實習實踐” 資源體系。這一政策導向標志著職業(yè)教育正從傳統(tǒng) “黑板+模型” 教學模式向 “虛實融合” 的新型教學范式躍遷。

同時，教育部印發(fā)了758項新修（制）訂的職業(yè)教育專業(yè)教學標準，將數(shù)字化和人工智能作為推動教學方式變革、提高教學質(zhì)量的重要手段，要求高職專科實踐性教學學時原則上不少于總學時的50%，職業(yè)本科實不少于總學時的60%。因此，市政工程領域的數(shù)字化教學實訓深度應用仍存在缺口。

傳統(tǒng)實訓教學的 “三高” 困境與 “三難” 痛點

1.在市政橋梁橫系梁施工教學中，傳統(tǒng)實訓模式面臨結構性矛盾：

高成本：單個實訓裝置昂貴，教學模型又不能體現(xiàn)重點，且無法開展真實現(xiàn)場教學。
高風險：支架搭設、高空作業(yè)等環(huán)節(jié)事故率高，實際教學并不能全情投入。
高損耗：單次實訓準備周期-實訓環(huán)節(jié)-后續(xù)維護時間久、消耗大。

2.教學組織存在三大難題：

難組織：需協(xié)調(diào)設備、場地、安全監(jiān)護等多方資源，單次實訓籌備周期長達 2-3 周。
難操作：學生虛多次實操才能掌握關鍵工藝，而實際教學中人均操作次數(shù)不足。
難評估：傳統(tǒng)考核依賴教師主觀評價，技能掌握度誤判率高。

元宇宙技術重構施工教學范式

（一）核心技術架構解析

1.多模態(tài)交互系統(tǒng)：

采用裸手識別技術，通過紅外傳感器、RGB攝像頭精確手部追蹤，支持鋼筋綁扎、模板安裝、養(yǎng)護等7項精細化操作。
采用跨終端登錄技術，采用VR/PC雙端登錄，實現(xiàn)跨地區(qū)、跨時間遠程教學實訓。
結合Meta quest3的110°視場角和120Hz刷新率，構建1:1比例的三維施工場景，材質(zhì)反光率、力學反饋誤差更加精準。

2.大空間協(xié)同平臺：

基于Unity引擎開發(fā)的多人協(xié)同系統(tǒng)，支持2人以上同時在線操作，實現(xiàn) “方案設計-施工模擬-質(zhì)量驗收” 全流程協(xié)作。
集成輕量化建模技術，模型、場景加載速度提升大幅提升。

3.智能評估體系：

運用AI人工智能技術構建學情分析模型，實時監(jiān)測操作規(guī)范性、精準評估。
自動生成包含操作軌跡、耗時、評分等數(shù)據(jù)報告，為個性化教學提供數(shù)據(jù)支撐。

（二）教學效益量化對比

指標	傳統(tǒng)教學	虛擬實訓系統(tǒng)	效能
單次實訓成本	極高且受限制	極低且反復訓練	大幅增強
安全事故發(fā)生率	高	極低	大幅增強
學生技能達標周期	周期長	周期短	大幅增強

教學場景創(chuàng)新與價值實現(xiàn)

（一）全流程虛擬仿真實訓

系統(tǒng)完整復現(xiàn)市政橋梁橫系梁施工規(guī)定的核心工序，學生可在虛擬環(huán)境中完成：

混凝土墊層施工：通過實操碰觸灌注管灌注混凝土，掌握混凝土灌注要點。
鋼筋綁扎表現(xiàn)形式：通過實操，綁扎焊接鋼筋，掌握鋼筋綁扎要點。
模板安裝表現(xiàn)形式：通過實操安裝模板，掌握模板安裝要點及模板處理工序。
養(yǎng)護表現(xiàn)形式：通過實訓進行灑水養(yǎng)護模擬及養(yǎng)護毯鋪設，掌握混凝土養(yǎng)護要點。
拆模表現(xiàn)形式：學生通過實訓進行拆模模擬，掌握混凝土拆模要點。

（二）分組協(xié)同教學范式

系統(tǒng)支持2人以上多人小組式在線協(xié)作訓練，實現(xiàn)：

角色分工：學生可分別扮演不同角色，培養(yǎng)職業(yè)角色認知。
實時交互：通過語音通訊功能，實現(xiàn)工種同步等協(xié)同操作。
學情分析：AI分析系統(tǒng)針對個人完成情況自動生成數(shù)據(jù)資料，提供個性化教學數(shù)據(jù)支撐。

（三）校企協(xié)同育人新生態(tài)

企業(yè)深度參與：系統(tǒng)內(nèi)置最符合實際工程案例施工工藝教學，接觸最新施工工藝和管理標準。
雙師協(xié)同授課：企業(yè)工程師通過系統(tǒng)可遠程指導實訓，實現(xiàn) “校內(nèi)實訓-企業(yè)實習” 無縫銜接。

結語

三興教育科技研發(fā)的市政橋梁橫系梁施工實訓系統(tǒng)，以行業(yè)內(nèi)專業(yè)的施工行為數(shù)據(jù)反哺數(shù)字化教學研發(fā)，推動產(chǎn)學研深度融合；不僅突破實訓資源時空限制，實現(xiàn) “人人可學、處處能學、時時可學”，更為市政工程行業(yè)輸送 “懂技術、會操作、能創(chuàng)新” 的復合型人才，助力基建產(chǎn)業(yè)升級。