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数字孪生助力产教融合创新,打造智慧高校综合教学平台

发布时间:2023-12-29

编辑人:灵图互动

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职业教育学校承担着培养学生职业技能的重要使命,这些技能对学生未来的职业发展具有深远的影响。然而,当前职业教育仍面临产教脱节的问题,学校的知识传授往往停留在纸面上,学生缺乏实际的生产体验,导致学习效果不尽如人意。数字孪生技术通过打造智慧高校数字孪生综合教学平台,为学生营造沉浸式的生产教学环境,让学生在实践中学习,真正做到学以致用,促进产教的深度融合。

一、目前职业教育存在的问题

在职业教育中,专业实践是人才培养的关键环节,不可或缺。然而,随着新技术的不断涌现,教育资源和教育方式逐渐显现出一些问题。

1.新技术应用教育不足

新技术赋能的智能制造涉及从数字化设计、工业设计开始的诸多环节,大量先进制造、控制和管理分析技术融汇其中。智能制造各环节对于各类新技术的掌握程度要求不一,不同行业对于技术需求和应用成熟度也有不同要求。因此,职业教育过程中,需要考虑教育培训的技能是否匹配当前产业和企业的需求,输出的学生是否满足区域产业的特点。目前的高职教育受到多种条件制约,新技术的应用教育受到很大限制。

2.有限预算与重复实践的矛盾

相较于自负盈亏的企业,职业院校更专注于教书育人的使命。因此,在学科建设、技能培养以及设备设施的投入上,大多采用预算制。然而,传统的教学模式在实践教学方面受到投入成本的制约,难以满足学生反复实践的需求。尤其对于预算有限的院校,开展实践教学活动变得遥不可及。

3.交流创新受限

对于人才培养而言,创新与验证是非常值得鼓励的。学生在掌握一定的知识和技能后,希望尝试创新式设计并加以验证,需要付诸教学实践。然而目前的高职院校教育方式下难以为这部分学生提供创新验证的实践平台。

二、数字孪生综合教学平台

基于高职人才和教育数字化的培养和发展需求,将数字孪生技术带入高校教学,打造数字孪生综合教学平台成为了新时代职业教育发展的明确方向。

数字孪生综合教学平台

1.数字孪生技术

数字孪生指以数字化的方式创建物理实体的虚拟模型,通过空间变换映射、叙事反馈交互、数据融合分析、检测判断评价和决策迭代优化等手段,全面精准高效智能地展示物理实体在信息环境全生命周期地过程行为。

数字孪生技术有三大特点:

①复制。虚拟模型是现实事物的完全复制,能够在虚拟世界复现和模拟仿真现实事物的全部状态和活动。

②实时。通过传感器对多元数据进行获取和分析,虚拟模型能够实时反映现实物体的具体情况。

③以虚代实和以实控虚。虚拟模型可以规避现实事物的复杂结构,通过虚拟模型的参数调整即可模拟现实事物的变化或直接操控显示物体。

2.数字孪生高校教学优势

基于数字孪生的技术特点,将其引入高校教学活动可以获得诸多优势。

2.1虚拟实境学习

数字孪生技术的可视化呈现为学生开启了虚拟实境学习的新纪元。尤其在制造业、农业等多元化教学资源和场景需求迫切的专业领域,该技术展现出了巨大的应用潜力。借助数字孪生,实际的车间、农田等环境及其设备得以三维可视化再现,为学生提供丰富的虚拟互动教学体验,从而深化学习成效。

此外,面对部分专业实践教学中潜在的实验安全风险,虚拟实境模拟实验不仅保障了实验的安全性,还能通过三维可视化手段使实验过程更加透明和直观,有助于学生全面理解实验内涵。

数字孪生高校教学优势

2.2再现和重复体验

数字孪生技术不仅能够对学生的学习过程进行详尽的记录与再呈现,为学生自主纠错、深入反思提供了有力的支持,更使优质的教学或操作案例得以长久保存和广泛分享,进一步推动教育资源的公平与普及。

此外,数字孪生教学场景的可重复载入特性,使得学生可以多次体验、不断深化学习,从而巩固知识、增强记忆。对于那些实践教学成本较高、难以重复实施的内容,数字孪生教学平台无疑为教育者提供了一个低成本、高效率的解决方案。

数字孪生教学场景

2.3智能学生画像

数字孪生高校教学平台通过采集学生学习数据,用数字化的方式创建学生个人学习的智能画像。画像不仅可以模拟和反馈学生的各种学习行为,帮助学生更加清晰立体地了解自身学习情况和状态。还能够为教师提供各种教学数据,使教师教学工作更具针对性、过程性和即时性。

数字孪生技术在高校教育中的智能应用,无疑对教育科技的发展起到了关键的推动作用。数字孪生教学的实际应用,不仅为整个教育领域的数字化转型提供了宝贵的经验和借鉴,还为学生融入产业实践提供了更广阔的平台。在教育信息化2.0的时代背景下,数字孪生技术的深度融入将高职院校与产业实践紧密结合,将为产教融合、持续发展开创更加美好的未来。

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