新基建背景下轨道交通智慧建造工程实训中心建设

罗立娜

（广州铁路职业技术学院铁道工程学院，广东广州 510430）

一、引言

2018 年12 月，中央经济工作会议指出“加快5G 商用步伐，加强人工智能、工业互联网、物联网等新型基础设施建设”[1]。此后，围绕新基建的政策和规划陆续出台，其中，作为新基建7 大重点建设领域之一的城际高速铁路和城际轨道交通引起了社会各界的广泛关注。新基建背景下，轨道交通朝高质量可持续方向发展，企业对岗位人员的素质要求明显提高，亟须补充更多创新复合型技术技能人才。与此同时，“互联网+”、大数据、云计算、智能化、虚拟现实技术等产业的兴起为轨道交通工程技术人才培养开辟了新途径，也为轨道交通工程实训中心建设提供了新视角。通过深度融合新一代信息技术，轨道交通智慧建造工程实训中心（以下简称“实训中心”）能有效解决工程实训教学综合性强、设备庞大、建造周期长、现场实训不易开展等难题，满足对复合型技术技能人才工程实践能力培养的需求。

广州铁路职业技术学院是广东省唯一一所以培养轨道交通特有专业人才为主的全日制高职院校，是华南地区轨道交通行业企业员工培训的重要基地。目前，广州铁路职业技术学院的铁道工程学院铁道工程专业群由铁道工程技术、高铁综合维修技术、道路与桥梁工程技术和工程检测4 个专业组成。为满足大湾区建设对轨道交通工程技术人员的需要，以及更好地发挥学院工程专业集群效益，学院拟与轨道交通设计、施工、检测、运营企业深度合作，共同构建实训中心。

二、建设思路

在新基建背景下，实训中心坚持“虚实结合、共建共享、技术引领、循序渐进”原则，发挥各协同单位在学科建设、人才培养、工程技术和应用创新等方面的特色，强强联合、优势互补、共同建设，以期对接产业需求，深化产教融合、专创融合、工学结合，推动传统行业改造升级[2]。

实训中心建设思路如图1 所示，具体内容如下。

图1 实训中心建设思路

1.虚实结合，搭建平台，开辟“学习—训练—实践—创新”一体化渐进式人才培养路径。实训中心借助虚拟仿真技术，以轨道交通建设全寿命周期为主线，构建“多层次、系统化、模块化”教学体系，通过营造真实的工作情境，让学生在特定环境下完成个性化学习和训练，并依托铁道工程专业群纵、横向项目和大学生创新创业项目，开展工程实践和技术创新。

2.统筹资源，共建共享，开拓培训、考证、科教、技术服务等多方面社会功能。实训中心由广州铁路职业技术学院主导，在整合学院实训资源的基础上，通过政府投入、社会参与等方式完成建设。为实现区域资源共享，实训中心建成后面向社会和其他职业院校开放，提供企业员工培训、1+X 证书考证、工程技术支持等服务，亦可作为区域内的青少年活动基地，发挥科普教育的功能。

3.技术引领，协同创新，开展以轨道交通智慧建造为主要方向的工程技术创新性研究。实训中心充分发挥高职院校学科建设、基础研究和科研人才的优势，为工程技术研究领域提供仪器设备和人员支撑；利用合作研究院在重大工程项目技术攻关方面的科研优势，突破工程技术应用创新瓶颈，加快技术集成与示范应用。通过逐步优化工程技术协同创新资源配置方式，推动产、学、研深度融合。

4.循序渐进，逐步推进，与学院新校区同步规划，同步设计，同步建设。目前，已建设完成虚拟仿真实训平台，制定实训中心的岗位职责、管理制度和操作规程，建设融合机械、信息、管理等多个学科具有轨道交通智能建造特色的实训教学体系，启动实训、培训的基本功能。通过打造公共服务平台，逐步实现实训中心使用与管理的信息化。未来1～2 年左右，建设智慧建造应用平台，在进一步满足考证、竞赛需求的基础上，对外开展安全风险评估、远程智能监测等技术服务，通过应用创新，解决企业在实际生产中遇到的工艺性、技术性难题。

三、实训中心功能及构架

根据高职教育的特点，学生在校期间需完成就业岗位所需的岗位能力训练。实训中心对接专业群13 门课程，提供与实际职业岗位贴近的技能训练平台，让学生根据工作任务进行模拟训练，培养学生运用理论知识解决实际问题的能力。除了面向高职学生开展实训教学外，实训中心还兼具培训、考证、竞赛、科教、技术服务、协同创新等功能，是一个具有系统系、开放性、扩展性和兼容性的平台（图2）。

实训中心在多年实训教学积累和产、学、研结合的基础上，将虚拟现实、人工智能等新一代信息技术和实训设施深度融合，充分考虑实训教学、社会服务和技术创新的不同特点，搭建虚拟仿真实训平台和智慧建造应用平台。其中，虚拟仿真实训平台以轨道交通建设全寿命周期为主线，按勘测、设计、施工、养护4 个阶段，设置11 个实训教学系统；智慧建造应用平台围绕工程应用和协同创新，设置3 个工程实践系统[3-4]。

四、平台建设方案

（一）虚拟仿真实训平台

虚拟仿真实训平台运用虚拟现实技术创建逼真的三维情境，用直观、立体的方式呈现工作场景，让学生根据实训要求，综合分析各种复杂因素，在可交互界面上完成各种操作或给出实施方案，掌握岗位技能和操作标准[5]。为了满足视、听、触等多感知应用的需求，平台拟配备BIMVR装备、智慧桌面台、虚实联调硬件控制工作台和多维感知性交互系统，集沉浸式、交互式、分布式于一体，可有效满足学生专业核心技能训练的要求，避免轨道交通建设高风险作业环境对学生造成的意外伤害。

实训平台以轨道交通建设全寿命周期为主线设置实训系统，并根据各工作岗位的典型工作任务对每个系统进行模块化设计。以养护阶段的工务虚拟仿真实训系统为例，系统根据线路工、桥隧工岗位典型任务，涵盖工务主要检修作业内容，包括道岔检修、钢轨打磨、桥面检修、隧道堵漏等18 个模块，通过“学习、训练、考核”的教学模式，培养学生标准化作业意识，提高学生技能水平。

实训中心采取整合、购置和个性化开发的方式配置实训系统，其中，整合已有的工程测量虚拟仿真系统、路基工程虚拟仿真实训系统、桥梁工程虚拟仿真实训系统，直接采购工程识图绘图实训系统、线路设计实训系统和工务虚拟仿真实训系统，个性化开发其他虚拟仿真实训系统。实训中心应积极向合作企业了解最新的岗位技能需求，搜集相关工程案例，选择合适的项目，利用可视化设计软件开发实训系统，丰富教学内容。以隧道与地下工程在虚拟仿真实训系统中浅埋暗挖法施工模块的开发为例，利用虚拟现实技术构建某一项目的施工场景（含周边建筑、地面交通、地下管线、地层等），借助“地层巡视”和“施工工况监视”，将学生带入虚拟工作环境（图3），使其身临其境地开展施工和现场监测工作；针对塌方、涌水、冒顶等施工生产事故，设计救援场景，开展突发事件应急演练；嵌入考核功能，对每个操作步骤进行测评，及时了解学生的实训情况。为避免重复开发，应在同一技术层上，集成环境、场景，构建结构、仪器、机具等仿真模型，使平台具有良好的自主性、交互性、扩展性和兼容性。

实训中心依托互联网，结合平台开放共享机制，构建高度信息化的实训管理体系，让学生和企业员工能够随时随地利用虚拟仿真实训平台提升专业技能，实现“人人皆学、处处能训、时时可训”，达到资源最优配置。

（二）智慧建造应用平台

智慧建造应用平台配有专业看板大屏显示系统、监控、电脑等设备，下设大学生创新+技能竞赛训练系统、轨道交通工程项目投资控制系统和BIM+智慧工地数据决策系统，除满足实训、培训、考证、竞赛等的需求外，更着眼于工程应用和协同创新。

1.大学生创新+技能竞赛训练系统。以“互联网+”“挑战杯”等大学生创新项目和技能竞赛项目为导向，该平台设计了BIM 建造和仿真实验模块。学生依托工程项目开展数字化应用和虚拟仿真实验，有助于激发创新意识，提高解决工程技术难题的能力。

2.轨道交通工程项目投资控制系统。基于BIM 技术，围绕路基、桥梁、隧道、轨道、工务等专业方向，完成轨道交通建设全寿命周期各阶段的计量、检查和审核工作。学生借助该平台完成概预算编制、工程投资管理等项目的实训和工程应用。

3.BIM+智慧工地数据决策系统。该平台将采集到的地形、建筑、道路、施工场地、地质构造、管线等轨道交通工程项目现场基础数据集成到BIM+智慧工地数据决策系统，形成统一呈现、相互关联的数据中心，通过安全风险识别和分级预警机制，帮助企业实现项目精细化管理，推动轨道交通建设高效、智能发展。

此外，智慧建造应用平台通过对接南方高铁产业学院，与轨道交通与土木工程安全监测监控应用技术协同创新中心和轨道交通安全建造与智慧运维工程技术研究中心兼容，搭建优势互补、开放共享的育人平台，形成“教学+科研+生产+培训”一体化体系，促进教学资源、培训设备、生产服务与科研成果间的互通和渗透，满足轨道交通产业链对人才链综合技术技能的需求。

五、实训中心内涵建设

（一）以学生为中心的实训教学体系

实训中心充分考虑跨专业交叉实训的特点，坚持以学生为中心，注重对学生实践能力和创新意识的综合培养，从教学方案、实训项目和评价体系3 个维度构建实训教学体系[6-7]。

1.按照一体化渐进式人才培养路径设计教学方案

新基建背景下，轨道交通建设要求从业人员具备较强的操作能力、实践能力和创新能力。广州铁路职业技术学院铁道工程专业群毕业生面向轨道交通工程建设相关的企事业单位，主要从事工程勘测、施工管理、维修养护、工程检测等专业技术工作，主要岗位有：绘图员、施工员、测量员、桥隧工、检测员、造价员等。实训中心从岗位要求出发，结合企业对复合型技术技能人才的需求，在分析教学目标、教学内容、教学对象、教学策略和教学条件的基础上，利用平台技术，整合校内资源，按照“学习—训练—实践—创新”一体化的人才培养路径设计教学方案。学生完成理论知识学习后，在虚拟仿真实训平台上进行项目训练，并依托工程项目，在智慧建造应用平台上参加工程实践，开展技术创新活动，最终实现轨道交通工程技术创新复合型技术技能人才一体化渐进式培养。

2.根据典型工作任务设置实训项目

实训中心紧密结合轨道交通建设的新技术、新工艺、新设备，根据岗位典型工作任务，设置与生产相匹配的实训项目，采用“实训即工作”的教学模式，让实训与职业岗位无缝对接，实现学生“零距离”上岗。以施工员为例，其典型工作任务有：会审图纸、施工调查、制定施工方案和施工质量检查等。根据施工员岗位技能要求，实训中心在虚拟仿真实训平台和智慧建造应用平台上开设工程识图绘图、路基施工、桥梁施工、隧道施工、轨道施工、BIM 技术应用等实训项目。

3.基于工作过程建立评价体系

结合岗位职业能力要求，按照“职业能力为主、知识为辅，过程为主、结果为辅”的原则，通过建立基于工作过程的多层次考核评价体系，对学生的素养、知识、能力进行全方位考核[8]。实训中心按工作流程设置考核，在准备阶段，通过课前测试、问卷调查等方式了解学生对相关知识的掌握情况；在工作过程中，通过为关键操作步骤和知识点赋分，评估学生的操作技能；工作完成后，通过讨论、头脑风暴等方式，激发学生创新思维，解决工程难题。在对反馈的数据进行量化分析后，教师根据考核结果和学生表现，针对主要问题进行讲解和指导；学生及时归纳总结，通过在平台上反复训练，熟练操作，提高技术技能水平。

（二）校企合作协同运行机制

实训中心以共同参与、共享成果、共担风险为准则，建立“工学结合、产学合作、校企一体”的管理体制与运行模式，其中，高职院校作为实施主体，行业企业、科研院所作为合作主体，协同参与实训中心管理、资源共享、人才培养和社会服务。具体举措如下。

1.明确参建各方在实训中心建设和运行中的职责，强化学院在实训中心建设中的统筹功能。同时，政府发挥监督、协调作用，促使各方形成建设合力。采取奖励、贴补、减免等优惠政策，积极吸引企业、社会力量投入资金、技术、设备等，参与实训中心建设与运行。

2.注重规范性和开放性，为教学实训、教学评价、学分互认等工作奠定基础[9]。实训中心应建立管理体系，实施全方位标准化管理，保证实训、培训、竞赛、科教、技术服务、应用创新等业务的顺利开展，促进规范化运行。

3.校企发挥各自优势，共同制定教学计划、教学内容和考核标准，进行职业技能等级认证，将实训教学与职业技能等级培训结合，对接专业岗位需求，不断提升实训中心教学资源的数量与质量。

4.完善开放共享环境，建立高校间成绩互认、学分转换的新机制，探索校企间共享资源、共担风险的新模式，打通“产、学、研、用、培”融通渠道，形成相互促进、协同发展的成长趋势，满足跨学科、跨学校、跨地区对实训资源和先进技术的需求[10]。

校企合作协同运行机制有利于实训内容与岗位需求融合、教学体系与人才培养融合、社会服务与行业需求融合，以及功能建设与管理机制融合，促进多方共同发展。

六、结束语

实训中心将学院铁道工程专业群的实践教学和虚拟现实技术有机结合，推动传统工科教育深度改革，为同类实训中心的建设提供了一套创新性的建设思路和建设方案。实训中心建成后，将在产、学、研深度融合下进一步拓展教学资源，丰富平台内容，继续探索人才培养新模式，充分发挥示范和引领作用，推动轨道交通行业产业升级改造，助力区域经济发展。