摘要：《基于虚拟仿真技术的城市轨道交通实训教学研究与应用》探讨了在城市轨道交通实训教学中应用虚拟仿真技术的可行性和优势。论文首先剖析了当前实训教学的现状与问题，如设备昂贵、实操风险高、训练资源有限等，这些问题制约了教学质量的提升与学生技能的培养。

关键词：虚拟仿真技术；城市轨道交通；实训教学；应用

引言

随着城市化进程的加速，城市轨道交通作为高效、便捷的公共交通方式，其重要性日益凸显。然而，轨道交通行业的发展离不开高技能、高素质人才的支撑，这使得实训教学在轨道交通教育体系中的地位愈发关键。传统的实训教学模式，受限于高昂的设备成本、安全隐患以及训练资源的有限性，往往无法提供充分、安全的实践环境，从而影响了教学效果与学生技能的培养。

1虚拟仿真技术在城轨实训中的应用现状

虚拟仿真技术在城市轨道交通实训中的应用现状日益广泛且深入。随着信息技术的革新和教育政策的推动，越来越多的院校与企业开始认识到虚拟仿真在提升实训效果、降低实训成本方面的潜力，并将其融入到日常教学中。一方面，虚拟仿真技术的应用有助于缓解实训资源的供需矛盾，特别是在设备昂贵、操作风险高、需要大量实操练习的轨道交通领域。通过创建高度模拟的虚拟环境，学生可以在不受实际场地、设备限制的条件下，进行反复操作和故障模拟，这极大地提高了实训的效率和安全性。

例如，华东交通大学的轨道车辆VR/AR研究室与企业合作开发的动车组技术教学考核虚拟仿真实训系统，就是一个成功的案例。该系统通过多级模拟，不仅让学生在安全的环境中理解动车组的关键部件和操作流程，还通过考核模块，量化评估学生的学习进度和技能水平，为教师提供了一种全新的教学和评价手段。系统层次分明，从结构认知到科学原理，再到虚拟拆装和检修实训，全面提升学生的理论与实践结合能力。

另一方面，虚拟仿真技术的应用也为轨道交通专业的教学内容带来了创新。传统的教学方式往往依赖于理论讲解和实地操作，而虚拟仿真则能够提供一个介于理论与实践之间的“中间地带”。这种混合式学习环境让学生能够在模拟的复杂情境中，学习和实践城市轨道交通系统的运行管理、设备维护和故障处理等技能，从而在虚拟与现实之间建立起更紧密的联系。

政策层面的支持也推动了虚拟仿真技术在城轨实训中的应用。国务院发布的《国家职业教育改革实施方案》等文件，明确要求加强虚拟仿真技术在实训室建设中的应用，以适应新产业对人才培养的需求。这种政策导向为虚拟仿真技术在轨道交通实训中的推广提供了有力的保障，也催生了更多基于虚拟仿真技术的实训课程和项目，如毛红梅教授主持的《基于虚拟仿真技术的城市轨道交通工程技术专业群实训体系重构研究》课题，这些项目旨在通过虚拟仿真技术的深度应用，重构实训体系，培养符合行业需求的高素质技术人才。

2虚拟仿真技术在城市轨道交通实训教学中的应用

2.1教学目标与内容设计

在设计基于虚拟仿真的城轨实训教学时，首要任务是明确教学目标与内容。教学目标应基于城市轨道交通行业需求和虚拟仿真技术优势，确保学生掌握核心技能、理解系统运行机理，并具备复杂情况下的决策能力。教学内容应涵盖城轨专业核心领域，如运营调度、设备维护、安全管理等，并结合虚拟环境设计实践操作与理论融合模块。教学目标为提升实践操作、系统思维和问题解决能力。实践操作包括模拟驾驶列车、监控信号系统，系统思维要求理解城轨整体机制，问题解决能力强调快速识别和正确决策。教学内容由浅入深，逐步转向模拟操作，包括基础知识传达和案例分析，在每模块设定学习目标和评估标准。多层次城轨仿真环境设计不同难度任务，满足不同学生需求。通过数据分析量化评估学生进步，持续优化教学效果。目标与内容设计决定教学方向和深度，提高学生专业素养，奠定成功职业生涯基础。

2.2教学方法与手段

情境教学法是一种将学生置于虚拟的城轨运营环境中，让他们亲身参与并解决实际问题的教学方法。通过模拟真实的运营场景，如高峰时段的客流管理、设备故障的应急处理等，学生能够在面对实际问题时运用所学知识进行决策，从而提高其问题解决能力和系统思维能力。这种方法强调学生在真实或模拟情境中的直接经验，有助于增强学习的趣味性和有效性。任务驱动法是通过设定一系列与实际工作相关的任务，让学生在完成任务的过程中学习和提高。在虚拟实训中，教师可以设计一系列逐渐提升难度的任务，如从简单的设备操作到复杂的系统故障诊断，让学生在完成任务的同时，掌握相关技能并加深对专业理论的理解。任务驱动法强调实践操作，有助于学生将理论知识转化为实践能力。互动式教学则是利用虚拟环境的互动特性，鼓励学生之间、学生与教师之间的交流与协作。例如，可以安排小组任务，让学生在模拟的城轨系统中协同工作，模拟不同岗位的职责，提高团队协作能力。通过讨论、分享和互相学习，学生可以在虚拟环境中培养良好的沟通技巧，这对于实际工作中的团队合作至关重要。自我评估与反馈是虚拟仿真教学中不可或缺的手段。系统应具备自动评估功能，能够在学生操作过程中实时监测其行为，提供即时反馈，如操作错误的提示，操作效率的评估等。同时，教师应及时收集学生在虚拟实训中的数据，如操作时间、错误率等，通过数据分析提供个性化的反馈，帮助学生明确改进方向，提升学习效率。

2.3教学平台构建

教学平台构建是基于虚拟仿真技术的城轨实训教学实施的关键环节，它不仅决定了教学环境的真实感和互动性，也直接影响到学生的学习体验和教学效果。一个完善的虚拟仿真教学平台应当具备以下要素：逼真的虚拟环境、精准的模拟模型、易用的交互界面、丰富的教学资源以及有效的评估系统。逼真的虚拟环境是教学平台的基础。通过三维建模技术，构建包括轨道、车辆、信号系统、控制室等在内的多层次场景，使学生在虚拟空间中感受到如同实地般的沉浸感。光线、阴影、声音等视觉和听觉效果的逼真模拟，能够增强学生的操作感受，提高学习的投入度。例如，利用Unity3D引擎，可以实现高精度的车辆模型和复杂的轨道网络，使学生在虚拟环境中能够体验到驾驶列车的真实感。精准的模拟模型是教学平台的核心。这涉及对城轨系统各组成部分的准确模拟，如列车的动力学模型、信号系统的逻辑模型以及设备的故障模拟。通过建立科学的数学模型，并借助先进的算法，使得虚拟环境中的系统行为能够高度还原现实，让学生在操作过程中能够理解和掌握实际工作中可能遇到的各种情况。以信号系统为例，通过精确的信号控制算法，学生可以在虚拟环境中学习如何在不同的线路条件和交通流量下进行有效地信号调整。交互界面的设计至关重要，它决定了学生与虚拟环境的互动效率。界面应简洁明了，操作直观，使得学生可以快速上手，专注于操作练习和学习，而无需过多关注控制细节。例如，通过触摸屏、手势识别或专用控制器，学生可以轻松进行列车驾驶、信号操作等任务。同时，界面应提供实时的反馈信息，如列车速度、信号状态等，帮助学生实时了解自己的操作效果。

结语

随着教育理念的不断更新，虚拟仿真技术将在城市轨道交通实训教学中发挥越来越重要的作用，推动轨道交通教育的现代化，乃至整个职业教育的改革与创新。这项研究为教育决策者、学校管理者和教师提供了理论依据和实践指导，以适应轨道交通行业对高素质人才的新要求，同时也对未来研究提供了新的视角和研究方向。

参考文献

[1]吴亮.虚拟仿真技术在机械基础加工实训教学的应用现状与发展趋势[J].《机电工程技术》，2022年第3期13-16，141，共5页

[2]张凯.虚拟仿真技术在职校教学中的应用——以轨道交通装备类专业为例[J].《中阿科技论坛（中英文）》，2022年第5期138-142，共5页

作者简介：陈熠晖（1996.12—），女，汉，福建厦门，助理讲师，本科

研究方向：城市轨道交通运营管理。

基金项目：2024年厦门市职业教育研究课题;新质生产力赋能下轨道交通“数智化”人才培养的实践研究;（课题编号：ZJKT202439）