在2025年，虛擬仿真行業技術呈現出蓬勃發展的態勢，其應用領域不斷拓展，對各行業的影響愈發深遠。在智能製造專業群人才培養方面，虛擬仿真技術正逐漸成為提升教學質量、培養符合行業需求人才的關鍵手段。隨著智能製造的快速發展，對人才的需求和規格不斷提高，傳統的教學模式難以滿足行業對高素質技術技能人才的要求。虛擬仿真技術憑藉其獨特的優勢，為智能製造專業群人才培養帶來了新的機遇和變革。

  一、虛擬仿真技術的概念及應用背景

  (一)虛擬仿真技術的概念

  虛擬仿真技術作為一種融合了多種先進技術的綜合性技術，通過計算機模擬、建模等手段，構建出與真實場景高度相似的虛擬環境。它具有前瞻性強、實用性強、可擴展性好和開放性突出等特點，能夠為用戶提供真實感、交互性和沉浸感的體驗。《2025-2030年全球及中國虛擬仿真行業市場現狀調研及發展前景分析報告》指出，自虛擬仿真實訓概念提出的20多年來，其發展迅速，不僅改變了人類從事科學研究、技術設計和生產實踐的方式，還為促進人類認知能力的全面發展提供了新工具，同時也改變了人們對世界、自我、時間和空間的認知方式。

  (二)虛擬仿真技術的應用背景

  從國外的情況來看，多媒體技術、遙現技術、3D 列印技術、增強現實技術、虛擬仿真技術、虛擬現實技術、可視化技術、人機互動技術等仿真技術，是國外虛擬仿真實驗教學應用較多的技術手段。不同高校對虛擬仿真實驗室的建設側重點也有所不同，有的注重發展虛擬實驗室的可移動性和即時性，有的可開放所有在線實驗室的實驗功能並實現遠程實驗，還有的注重發展教育遊戲類軟體。

  在國內，政策層面大力推動虛擬仿真技術在教育領域的應用。2019 年 1 月，國務院印發的《國家職業教育改革實施方案》指出，要堅持知行合一、工學結合，滿足 「網際網路 + 職業教育」 發展需求，推進虛擬工廠等網絡學習空間建設和普遍應用。2019 年 2 月，中共中央、國務院印發的《中國教育現代化 2035》提出，要加快信息化時代教育變革，建設智能化校園，利用現代化技術推動人才培養模式改革。2020 年 9 月，教育部等九部門印發的《職業教育提質培優行動計劃 (2020 - 2023 年)》，推動信息技術與教育教學深度融合，提升職業教育信息化建設水平。當前，虛擬仿真技術已廣泛應用於國民經濟各個領域，推動各行業構建開創發展新業態。

  二、智能製造專業群人才培養的重要性及實訓現狀

  (一)智能製造專業群人才培養的重要性

  頂層設計為智能製造專業群發展指明方向

  國家戰略發展方向和政策支持對專業群發展至關重要。國務院印發的《國家職業教育改革實施方案》明確高等職業學校要培養服務區域發展的高素質技術技能人才，重點服務企業技術研發和產品升級等。「十四五」 規劃提出促進數位技術與實體經濟深度融合，賦能傳統產業轉型升級。《聊城市 「十四五」 科技創新規劃》指出要推動裝備製造業向智能製造轉型，發展相關關鍵技術領域。這些國家和區域的頂層設計，為智能製造專業群的可持續發展指明了清晰的方向。

  產業轉型為智能製造專業群發展創造契機

  我國政策著力發展智能裝備和智能產品，並在十大重點產業領域尋求突破。《山東省新舊動能轉換重大工程實施規劃》要求改造傳統產業，發展高端裝備製造業。數字智能技術與傳統產業深度融合是未來趨勢，能提升生產效率和經濟效益。據統計，中國製造業企業總量突破 600 萬家，未來 10 年或 20 年，至少 20% 的企業要轉型自動化、智能化生產。人社部 2022 年 7 月發布的第二季度最缺工的 100 個職業排行顯示，超四成緊缺職業屬於生產製造領域技術技能人才，預計到 2025 年，我國製造業 10 大重點領域人才需求缺口達 3000 萬。產業轉型為智能製造專業群發展創造了良好契機。

  人才需求為智能製造專業群布局帶來挑戰

  隨著裝備製造業向精密化、智能化、集成化發展及產業鏈延伸，相關工作崗位和內容發生重大變革，人才需求高端化。維修、維護和維保等崗位對專業綜合性要求持續提升，但專業之間融合度不高，培養的專業人才難以滿足裝備製造領域智能化升級的複雜需求，給專業群整合發展帶來挑戰。專業群急需整合師資隊伍、優化平台建設、創新教學模式和完善人才培養體系，以培養符合社會需求的複合型技術技能人才。

  (二)智能製造專業群的實訓痛點及解決辦法

  實訓痛點

  實訓設備與場地不足：智能製造需要大量先進設備與場地，包括車間、實訓室、展示廳等，這涉及場地費、裝修費、設備購置費等。許多學校因資金、場地等原因，難以滿足實訓需求。

  實訓成本高昂：實訓成本主要源於智能製造設備的購置、維護與更新。智能製造涉及眾多高端設備，如數控工具機、機器人、自動化生產線、3D 印表機等，這些設備價格昂貴且技術更新迅速。高端設備不僅購置成本高，日常維護和保養也需大量資金，包括定期檢修、保養和易損件更換等。同時，在一些課程實訓中，學生需使用大量耗材，如原材料、刀具、夾具和量具等，進一步增加了實訓成本。

  實訓內容與實際需求脫節：一方面，智能製造技術發展迅速，新技術、新工藝、新材料不斷湧現，教師需不斷更新實訓內容;另一方面，學校實訓環境往往是模擬或簡化的生產環境，無法完全模擬企業真實生產場景。由於製造類實訓設備成本高且更新疊代快，學校設備和實訓內容常滯後，難以匹配企業實際需求。

  存在潛在危險性的實訓環節：智能製造專業群教學實訓內容涉及機械設備、自動化控制系統、電氣系統等。在數控工具機、機器人和自動化生產線等機械設備操作中，即便採取規範操作和穿戴防護設備等措施，仍可能因學生經驗不足、操作不熟練或設備故障等導致傷害事故。在自動化控制系統編程與調試過程中，可能因程序錯誤或操作不當導致設備失控或損壞，引發安全事故。在電氣系統維護與檢修中，學生接觸高壓電源和電線電纜等設備，可能因設備老化或操作不當導致觸電或火災等事故。總的來說，智能製造相關專業普遍存在 「高投入、高風險、高損耗、難實施、難觀摩、難再現」 的問題。

  解決辦法

  加強校企合作：高校與企業建立深度合作關係，針對製造產業中智能製造現場工程師等急需崗位，共建以高層次學徒制培養為主的現場工程師學院。全面落實立德樹人根本任務，制定現場工程師培養標準，緊密對接製造領域高端化、數位化、智能化和綠色化發展需求，整合校企資源，提升實訓內容的實用性與時效性。以體制機制建設為基礎，以人才培養為核心，以師資隊伍建設為保障，以課崗適配為抓手，為智能製造領域緊缺技術技能人才培養提供支持。

  爭取政府和行業支持：高校通過項目積極獲取專項資金和技術投入，充分發揮項目的多功能價值，獲得多重效益，達到多用途目標。對標國家職業教育實訓教學標準，深入調研，對標行業產業的生產線、工藝流程、設備選型等，提高實訓設備與場地的數量和質量。

  應用虛擬仿真技術：專業群結合自身專業優勢，應用虛擬現實、人工智慧等新一代信息技術，推廣虛擬仿真技術，降低實訓成本，提高實訓效果。深化 「三教改革」，以課程體系建設為抓手，改革課程資源建設模式和實訓教學方式，開發包含標準、課程、教材、培訓包和證書等資源的虛擬仿真開放性資源庫，拓寬人才培養路徑，提高人才培養質量。

  三、虛擬仿真技術在智能製造專業群人才培養中的應用

  (一)構建 「全鏈條進階式教學實訓模式」，賦能智能製造專業群教育教學改革

  高校堅持針對性、應用型、系統性、共享型有機結合的原則，基於智能製造專業群課程體系，構建 「專業知識可視化教學 - 互動探究 - 虛擬仿真實操 - 虛實結合實操 - 真機實訓」 全鏈條進階式教學實訓模式。該模式實訓目標層層遞進，符合學生認知規律。高校交互使用豐富的虛擬仿真資源，將課程思政覆蓋全過程，利用智能導學、智能評價系統跟蹤服務，逐步提高學生(學員)的實踐能力，提升教學效率和教學質量。虛擬仿真技術通過模擬真實生產環境和工藝流程，使學生能在無物理設備情況下進行操作練習和技能訓練，提高教學安全性和可及性;創新 「全流程三融合」 教學模式，實現 「立德目標與強技目標」「學生身份與學徒身份」「學習項目與生產任務」 的緊密融合。

  以 「工具機電氣控制技術」 課程為例，該課程採用企業典型安裝調試與檢修案例教學，系統設計了安全管理、車床、銑床、磨床等教學任務，利用 「知、引、識、析、練、檢、評、拓」 環節進行知識傳授和技能訓練，實施理實一體化教學，藉助微課、仿真模擬軟體、YL - JCZ 型四合一工具機電氣實訓考核裝置等資源輔助教學。但該課程存在設備占用物理空間大、電氣元件易損耗難更換、實際操作有安全風險等問題。隨著虛擬仿真技術的廣泛應用，課程可採用 「軟體虛擬仿真 - 硬體工藝實訓」 的實訓模式。學生先通過軟體再現維修電工實訓場景，模擬故障現象及檢測過程，真實模擬練習工具機操作、排查故障、理解工具機電氣線路圖。階段測試通過後，再進行硬體工藝實訓，訓練設備認知和動手實操能力。

  (二)建設 「育訓產結合，能力遞進」 智能製造實訓教學體系，優化教學資源

  高校以智能裝備與工業 4.0 「智能製造」 理念和內涵為出發點，綜合運用現代工業仿真技術和多媒體數位技術，遵循 「四個一體化」 原則，即理論教學與實踐操作一體化，虛擬仿真和真實環境一體化，課程軟體與實訓硬體一體化，教學過程與教學管理一體化，科學合理規劃實訓基地，構建由 「半沉浸式 / 沉浸式 MR 認知實訓 - 沉浸式 VR/AR 實訓 - 桌面式 VR 仿真實訓 - 虛實結合實訓 - 真機實訓」 組成的 「育訓產結合、能力遞進」 實訓教學體系。通過構建 「課程項目小流程 + 課程模塊中流程 + 專業項目大流程 + 專業群項目全流程」 的全流程項目貫通的課程體系，讓學生在不同學習階段接觸與實際生產環境相似的模擬場景。學生通過模擬環境的漸進式訓練，系統掌握從基礎操作到複雜任務的全流程技能體系，更好地理解和掌握智能製造的核心概念和技術。

  同步構建沉浸式、交互式、智能化的教學資源體系。圍繞 「資源動態化、資源實用化」 的開發原則，打造包含立體化教材、多媒體課件、教學視頻、動畫素材、習題庫、試題庫、系列參考書及輔助教材在內的綜合性教學資源包。基於共享型仿真實訓管理平台，開發模塊化學習項目，構建高效的智能製造專業課程教學空間。網絡教學資源面向在校學生與企業員工開放共享，最終建成 「資源豐富、互動性強、開放共享」 的智能製造專業網絡教學空間。

  (三)多元化推進開放式共享仿真實訓管理平台建設

  深化開放協同、多元融合的合作機制

  在平台建設中推動實訓資源共享，創建開放的實訓資源生態，吸納行業、企業、院校的資源，實現多元合作，突破時間和空間限制，營造在線、開放的教育資源，共建共享。共建虛擬仿真實訓基地和共同開發虛擬資源，加強校企聯繫，使學生接觸最新工業技術和設備，促進專業群與產業鏈的動態耦合。同時，企業參與教學內容設計和評價，提高教學內容實用性，增強人才培養針對性。

  強化教學功能，創新實訓教學管理機制

  以專業群為基本單元，構建在線教學資源共享平台，集成隨堂測驗自動生成、學習報告實時反饋、直播錄播雙模教學等功能模塊，強化師生教學互動。平台支持全流程在線教學管理，涵蓋備課授課、實訓實驗、答疑輔導、作業批改、在線測試及智能考勤等環節，並建立基於 「螺旋遞進」 原則的發展性評價體系。該體系通過模擬考核與實操考核有機結合，既契合學生認知發展規律，又能全面評估學生專業能力與綜合素養。建立一套完整的虛擬仿真實訓基地管理制度，基地由多方共享共建、共同開發，政府提供政策保障，行業制定工藝標準，院校提供專業學科內容和基地建設內容，企業提供技術支持、技術服務並協助院校進行基地管理、人員培訓等。

  促進資源共享

  加強校際、區域之間的合作互助，統籌設備、技術資源，充分利用有限資源，提高虛擬仿真實訓基地水平，並進行資源共享，減少重複投資，提高實訓基地資源使用率和增加效益。

  四、總結

  在新時代背景下，智能製造專業群人才培養的需求和規格持續提升。虛擬仿真技術在智能製造專業群人才培養中具有重要作用，通過構建全鏈條進階式教學實訓模式、建設育訓產結合的實訓教學體系以及推進開放式共享仿真實訓管理平台建設等多方面應用，為解決傳統實訓痛點、提升教學質量、培養符合行業需求的複合型技術技能人才提供了有效途徑。高校應以習近平新時代中國特色社會主義思想為指導，以立德樹人為根本，將虛擬仿真技術貫穿人才培養全過程，改革傳統教學模式和手段，為裝備製造產業 「數位化、智能化、信息化、網絡化」 轉型升級培養懂設計、精製造、擅操作、會維護的智能製造複合型高素質技術技能人才，以適應智能製造行業快速發展的需求，為我國製造業的高質量發展提供堅實的人才支撐。