在2025年，虚拟仿真行业技术呈现出蓬勃发展的态势，其应用领域不断拓展，对各行业的影响愈发深远。在智能制造专业群人才培养方面，虚拟仿真技术正逐渐成为提升教学质量、培养符合行业需求人才的关键手段。随着智能制造的快速发展，对人才的需求和规格不断提高，传统的教学模式难以满足行业对高素质技术技能人才的要求。虚拟仿真技术凭借其独特的优势，为智能制造专业群人才培养带来了新的机遇和变革。
虚拟仿真技术作为一种融合了多种先进技术的综合性技术，通过计算机模拟、建模等手段，构建出与真实场景高度相似的虚拟环境。它具有前瞻性强、实用性强、可扩展性好和开放性突出等特点，能够为用户提供真实感、交互性和沉浸感的体验。《2025-2030年全球及中国虚拟仿真行业市场现状调研及发展前景分析报告》指出，自虚拟仿真实训概念提出的20多年来，其发展迅速，不仅改变了人类从事科学研究、技术设计和生产实践的方式，还为促进人类认知能力的全面发展提供了新工具，同时也改变了人们对世界、自我、时间和空间的认知方式。
从国外的情况来看，多媒体技术、遥现技术、3D 打印技术、增强现实技术、虚拟仿真技术、虚拟现实技术、可视化技术、人机交互技术等仿真技术，是国外虚拟仿真实验教学应用较多的技术手段。不同高校对虚拟仿真实验室的建设侧重点也有所不同，有的注重发展虚拟实验室的可移动性和即时性，有的可开放所有在线实验室的实验功能并实现远程实验，还有的注重发展教育游戏类软件。
在国内，政策层面大力推动虚拟仿真技术在教育领域的应用。2019 年 1 月，国务院印发的《国家职业教育改革实施方案》指出，要坚持知行合一、工学结合，满足 “互联网 + 职业教育” 发展需求，推进虚拟工厂等网络学习空间建设和普遍应用。2019 年 2 月，中共中央、国务院印发的《中国教育现代化 2035》提出，要加快信息化时代教育变革，建设智能化校园，利用现代化技术推动人才培养模式改革。2020 年 9 月，教育部等九部门印发的《职业教育提质培优行动计划 (2020 - 2023 年)》，推动信息技术与教育教学深度融合，提升职业教育信息化建设水平。当前，虚拟仿真技术已广泛应用于国民经济各个领域，推动各行业构建开创发展新业态。
顶层设计为智能制造专业群发展指明方向
国家战略发展方向和政策支持对专业群发展至关重要。国务院印发的《国家职业教育改革实施方案》明确高等职业学校要培养服务区域发展的高素质技术技能人才，重点服务企业技术研发和产品升级等。“十四五” 规划提出促进数字技术与实体经济深度融合，赋能传统产业转型升级。《聊城市 “十四五” 科技创新规划》指出要推动装备制造业向智能制造转型，发展相关关键技术领域。这些国家和区域的顶层设计，为智能制造专业群的可持续发展指明了清晰的方向。
产业转型为智能制造专业群发展创造契机
我国政策着力发展智能装备和智能产品，并在十大重点产业领域寻求突破。《山东省新旧动能转换重大工程实施规划》要求改造传统产业，发展高端装备制造业。数字智能技术与传统产业深度融合是未来趋势，能提升生产效率和经济效益。据统计，中国制造业企业总量突破 600 万家，未来 10 年或 20 年，至少 20% 的企业要转型自动化、智能化生产。人社部 2022 年 7 月发布的第二季度最缺工的 100 个职业排行显示，超四成紧缺职业属于生产制造领域技术技能人才，预计到 2025 年，我国制造业 10 大重点领域人才需求缺口达 3000 万。产业转型为智能制造专业群发展创造了良好契机。
人才需求为智能制造专业群布局带来挑战
随着装备制造业向精密化、智能化、集成化发展及产业链延伸，相关工作岗位和内容发生重大变革，人才需求高端化。维修、维护和维保等岗位对专业综合性要求持续提升，但专业之间融合度不高，培养的专业人才难以满足装备制造领域智能化升级的复杂需求，给专业群整合发展带来挑战。专业群急需整合师资队伍、优化平台建设、创新教学模式和完善人才培养体系，以培养符合社会需求的复合型技术技能人才。
实训痛点
实训设备与场地不足：智能制造需要大量先进设备与场地，包括车间、实训室、展示厅等，这涉及场地费、装修费、设备购置费等。许多学校因资金、场地等原因，难以满足实训需求。
实训成本高昂：实训成本主要源于智能制造设备的购置、维护与更新。智能制造涉及众多高端设备，如数控机床、机器人、自动化生产线、3D 打印机等，这些设备价格昂贵且技术更新迅速。高端设备不仅购置成本高，日常维护和保养也需大量资金，包括定期检修、保养和易损件更换等。同时，在一些课程实训中，学生需使用大量耗材，如原材料、刀具、夹具和量具等，进一步增加了实训成本。
实训内容与实际需求脱节：一方面，智能制造技术发展迅速，新技术、新工艺、新材料不断涌现，教师需不断更新实训内容;另一方面，学校实训环境往往是模拟或简化的生产环境，无法完全模拟企业真实生产场景。由于制造类实训设备成本高且更新迭代快，学校设备和实训内容常滞后，难以匹配企业实际需求。
存在潜在危险性的实训环节：智能制造专业群教学实训内容涉及机械设备、自动化控制系统、电气系统等。在数控机床、机器人和自动化生产线等机械设备操作中，即便采取规范操作和穿戴防护设备等措施，仍可能因学生经验不足、操作不熟练或设备故障等导致伤害事故。在自动化控制系统编程与调试过程中，可能因程序错误或操作不当导致设备失控或损坏，引发安全事故。在电气系统维护与检修中，学生接触高压电源和电线电缆等设备，可能因设备老化或操作不当导致触电或火灾等事故。总的来说，智能制造相关专业普遍存在 “高投入、高风险、高损耗、难实施、难观摩、难再现” 的问题。
解决办法
加强校企合作：高校与企业建立深度合作关系，针对制造产业中智能制造现场工程师等急需岗位，共建以高层次学徒制培养为主的现场工程师学院。全面落实立德树人根本任务，制定现场工程师培养标准，紧密对接制造领域高端化、数字化、智能化和绿色化发展需求，整合校企资源，提升实训内容的实用性与时效性。以体制机制建设为基础，以人才培养为核心，以师资队伍建设为保障，以课岗适配为抓手，为智能制造领域紧缺技术技能人才培养提供支持。
争取政府和行业支持：高校通过项目积极获取专项资金和技术投入，充分发挥项目的多功能价值，获得多重效益，达到多用途目标。对标国家职业教育实训教学标准，深入调研，对标行业产业的生产线、工艺流程、设备选型等，提高实训设备与场地的数量和质量。
应用虚拟仿真技术：专业群结合自身专业优势，应用虚拟现实、人工智能等新一代信息技术，推广虚拟仿真技术，降低实训成本，提高实训效果。深化 “三教改革”，以课程体系建设为抓手，改革课程资源建设模式和实训教学方式，开发包含标准、课程、教材、培训包和证书等资源的虚拟仿真开放性资源库，拓宽人才培养路径，提高人才培养质量。
高校坚持针对性、应用型、系统性、共享型有机结合的原则，基于智能制造专业群课程体系，构建 “专业知识可视化教学 - 互动探究 - 虚拟仿真实操 - 虚实结合实操 - 真机实训” 全链条进阶式教学实训模式。该模式实训目标层层递进，符合学生认知规律。高校交互使用丰富的虚拟仿真资源，将课程思政覆盖全过程，利用智能导学、智能评价系统跟踪服务，逐步提高学生(学员)的实践能力，提升教学效率和教学质量。虚拟仿真技术通过模拟真实生产环境和工艺流程，使学生能在无物理设备情况下进行操作练习和技能训练，提高教学安全性和可及性;创新 “全流程三融合” 教学模式，实现 “立德目标与强技目标”“学生身份与学徒身份”“学习项目与生产任务” 的紧密融合。
以 “机床电气控制技术” 课程为例，该课程采用企业典型安装调试与检修案例教学，系统设计了安全管理、车床、铣床、磨床等教学任务，利用 “知、引、识、析、练、检、评、拓” 环节进行知识传授和技能训练，实施理实一体化教学，借助微课、仿真模拟软件、YL - JCZ 型四合一机床电气实训考核装置等资源辅助教学。但该课程存在设备占用物理空间大、电气元件易损耗难更换、实际操作有安全风险等问题。随着虚拟仿真技术的广泛应用，课程可采用 “软件虚拟仿真 - 硬件工艺实训” 的实训模式。学生先通过软件再现维修电工实训场景，模拟故障现象及检测过程，真实模拟练习机床操作、排查故障、理解机床电气线路图。阶段测试通过后，再进行硬件工艺实训，训练设备认知和动手实操能力。
高校以智能装备与工业 4.0 “智能制造” 理念和内涵为出发点，综合运用现代工业仿真技术和多媒体数字技术，遵循 “四个一体化” 原则，即理论教学与实践操作一体化，虚拟仿真和真实环境一体化，课程软件与实训硬件一体化，教学过程与教学管理一体化，科学合理规划实训基地，构建由 “半沉浸式 / 沉浸式 MR 认知实训 - 沉浸式 VR/AR 实训 - 桌面式 VR 仿真实训 - 虚实结合实训 - 真机实训” 组成的 “育训产结合、能力递进” 实训教学体系。通过构建 “课程项目小流程 + 课程模块中流程 + 专业项目大流程 + 专业群项目全流程” 的全流程项目贯通的课程体系，让学生在不同学习阶段接触与实际生产环境相似的模拟场景。学生通过模拟环境的渐进式训练，系统掌握从基础操作到复杂任务的全流程技能体系，更好地理解和掌握智能制造的核心概念和技术。
同步构建沉浸式、交互式、智能化的教学资源体系。围绕 “资源动态化、资源实用化” 的开发原则，打造包含立体化教材、多媒体课件、教学视频、动画素材、习题库、试题库、系列参考书及辅助教材在内的综合性教学资源包。基于共享型仿真实训管理平台，开发模块化学习项目，构建高效的智能制造专业课程教学空间。网络教学资源面向在校学生与企业员工开放共享，最终建成 “资源丰富、互动性强、开放共享” 的智能制造专业网络教学空间。
深化开放协同、多元融合的合作机制
在平台建设中推动实训资源共享，创建开放的实训资源生态，吸纳行业、企业、院校的资源，实现多元合作，突破时间和空间限制，营造在线、开放的教育资源，共建共享。共建虚拟仿真实训基地和共同开发虚拟资源，加强校企联系，使学生接触最新工业技术和设备，促进专业群与产业链的动态耦合。同时，企业参与教学内容设计和评价，提高教学内容实用性，增强人才培养针对性。
强化教学功能，创新实训教学管理机制
以专业群为基本单元，构建在线教学资源共享平台，集成随堂测验自动生成、学习报告实时反馈、直播录播双模教学等功能模块，强化师生教学互动。平台支持全流程在线教学管理，涵盖备课授课、实训实验、答疑辅导、作业批改、在线测试及智能考勤等环节，并建立基于 “螺旋递进” 原则的发展性评价体系。该体系通过模拟考核与实操考核有机结合，既契合学生认知发展规律，又能全面评估学生专业能力与综合素养。建立一套完整的虚拟仿真实训基地管理制度，基地由多方共享共建、共同开发，政府提供政策保障，行业制定工艺标准，院校提供专业学科内容和基地建设内容，企业提供技术支持、技术服务并协助院校进行基地管理、人员培训等。
促进资源共享
加强校际、区域之间的合作互助，统筹设备、技术资源，充分利用有限资源，提高虚拟仿真实训基地水平，并进行资源共享，减少重复投资，提高实训基地资源使用率和增加效益。
在新时代背景下，智能制造专业群人才培养的需求和规格持续提升。虚拟仿真技术在智能制造专业群人才培养中具有重要作用，通过构建全链条进阶式教学实训模式、建设育训产结合的实训教学体系以及推进开放式共享仿真实训管理平台建设等多方面应用，为解决传统实训痛点、提升教学质量、培养符合行业需求的复合型技术技能人才提供了有效途径。高校应以习近平新时代中国特色社会主义思想为指导，以立德树人为根本，将虚拟仿真技术贯穿人才培养全过程，改革传统教学模式和手段，为装备制造产业 “数字化、智能化、信息化、网络化” 转型升级培养懂设计、精制造、擅操作、会维护的智能制造复合型高素质技术技能人才，以适应智能制造行业快速发展的需求，为我国制造业的高质量发展提供坚实的人才支撑。
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