摘要：本文利用数字孪生技术与物联网的结合，以学校物联网虚拟仿真实训基地建设为对象展开了研究。同时，提出“实训+创新+互动”原则，搭建虚拟仿真工作场景，打造虚实结合的沉浸式、体验式实训环境，建立“看得见、进得去、学得牢”的实践教学模式，建设优质教学资源，提升优化基础实训设施。
关键词：数字孪生；物联网；虚拟仿真；实训基地
物联网技术在智慧农业中已应用广泛，当前数字孪生等新一代数字技术正广泛应用于农业领域中，有利于推动现代农业向智慧农业方向快速发展。数字孪生[1]是充分利用物理模型、传感器更新、运行历史等数据，集成多学科、多物理量、多尺度、多概率的仿真过程，在虚拟空间中完成映射，从而反映相对应的实体装备的全生命周期过程。数字孪生是一种超越现实的概念，是一项用数字技术创建真实对象的数字等效物的技术，可以被视为一个或多个重要的、彼此依赖的装备系统的数字映射系统。物联网与数字孪生的结合将进一步增强孪生数据和应用结果的可信性。
1项目的提出
1.1项目的建设背景
以国家《职业教育改革实施方案》、《职业教育提优行动计划（2020-2023年）》、《“福建省高水平职业院校和专业建设计划”项目建设》和福建省职业教育发展政策为指引，结合国家乡村振兴发展战略和省供销社乡村振兴职责，将学校特色与“乡村振兴”作为行业背景，紧密结合物联网和数字孪生技术产业发展，建设具有鲜明供销特色的专业数字孪生物联网虚拟仿真实训基地；选取乡村振兴典型应用场景作为仿真题材，创新职业教育产教融合的教学理念，构建“理、虚、实”一体化教学模式，激发学生学习兴趣，培训学生动手能力，助力学校教学与研究工作，基地具备未来与行业结合将打造产教融合实训基地的能力。
1.2项目的建设思路
数字孪生物联网实训基地围绕乡村振兴，以产业振兴作为切入点，将“数字农业”为主题，建设与真实应用场景保持高度的一致性的数字农业虚拟仿真实训平台，打造“沉浸式”体验与交互的“理、实”一体仿真平台行业应用实训仿真系统，并配套教学资源等内容。使学生深入了解物联网技术的行业应用，做到虚实结合，以进一步提高学生的整体专业技能，实现专业课程、教学资源、教学管理、行业知识、行业应用等多维度的统一和融合，促进优质教学资源与信息化教学方法在专业群中的聚合、共享。一个按照分层构架思路的虚拟仿真实训基地和实训平台如图1和2所示。
1.3项目的建设目标
以《教育部关于开展国家虚拟仿真实验教学项目建设工作的通知》《关于开展职业教育示范性虚拟仿真实训基地建设的通知》[2]为指导，结合《福建省供销合作社“十四五”发展规划和二〇三五年远景目标》，和福建省供销合作社联合社创新服务乡村振兴工作方向，建设具有显著示范作用的物联网虚拟仿真实训基地。（1）线上线下融合的学习基地建立全要素虚拟仿真场景，线上购置数字农业等项目式教学平台。线下实训室营造与企业一致的办公环境，同时，将工作任务项目化，实现情境重现。通过平台搭建，为学校物联网专业构建虚实结合、实训即实战的实践教学体系，打造线上线下融合的智慧学习基地。（2）创新创业活动支持中心基于“数字孪生”物联网虚拟仿真实训基地，可与周边地区的中小微企业等进行深度校企合作，搭建学生创新创业与社会需求对接平台，承接数字农业、农业物联网等服务。学生经过平台训练，可参加物联网建设、物联网运维、农业数据分析等岗位实习，实施相关创业项目孵化。（3）技能竞赛训练平台学生在完成实训后，实训指导教师可以选拔成绩优异的学生组队参加相关的省级及以上大学生技能大赛，提升实践操作技能，在实现以赛促学目标的同时，为学校争得荣誉。（4）“双师型”师资赋能中心在“数字孪生”物联网虚拟仿真实训基地建设过程中，有效提升现有教师的实践教学能力。如引进和培养专职物联网教师，加强校企深层次合作，开展新课程研发，或是创新教学方法，并在此基础之上申报相关教育教学改革的研究课题，为教师个人的职业发展创造理论和实践的各方面环境条件。（5）开放性的校外培训及社会服务平台“数字孪生”物联网虚拟仿真实训基地建成后，可建立共享优质教育资源库，积极为区域行业企业提供人才培养、培训、咨询服务，为企业提供物项目规划、联网项目建设、物联网运维、物联网设备维修等技术技能服务，提供从规划、建设到运维一揽子物联网服务解决方案，不断增强服务经济社会能力，助力区域经济发展。将学校虚拟仿真实训基地建设成为高素质应用型、复合型、创新型物联网人才培养基地。
2项目的实施
2.1实施的路径
对接行业，业务仿真。实训基地建设将结合企业实际业务，运用虚拟仿真技术，“以虚助实、虚实结合”，构建以技术为支撑、以数据为驱动的数智化自循环教育科技生态，再现现代农业“真实”基地。多链交叉，仿真业务流程。实训基地将产业链、数据链、技术链、商业链融合，围绕数字农业、智慧仓储、智慧溯源等业务领域，仿真多岗位融合，将现代农业的生产管理业务流程和科学管理内容，通过“迁移”互联等方式，以新业态、新产业与新技术融合的节点、内容、特征为切入点，将信息技术嵌入现代农业生产，建立与企业“同步”的智能化流程，科学引导学习者，深入挖掘物联网技术在乡村振兴中的作用，建设可循环、可重演、可创新的物联网相关专业虚拟仿真基地。技术赋能，仿真业务数据。实训基地着眼于解决学生难以获取企业实际生产数据等敏感信息的困境，通过技术手段，实现数据的同步共享，供学生实训。同时以省供销社乡村振兴为背景，虚拟仿真数智化商业场景，构建实训项目，培养学生综合能力。
2.2具体实施内容
项目建设立足对学生专业核心素养的培养，贯彻落实立德树人的教育理念，以培养新时代具有工匠精神的社会主义技术人才为目标，以供销《福建省供销合作社“十四五”发展规划和二〇三五年远景目标》乡村振兴工作为重点，服务三农的智慧供销为应用场景，以数字孪生虚拟仿真实训基地建设为契机，搭建虚拟仿真工作场景，打造虚实结合的沉浸式、体验式实训环境，建立“看得见、进得去、学得牢”的实践教学模式，提升优化基础实训设施，建设行业应用实训系统和涵盖专业领域的优质教学资源。（1）物联网虚拟实训室从教学实际出发，按照“实训+创新+互动”原则，基于新经济、新业态、新技术的背景，贴近企业实际的应用场景和文化氛围等，形成高度仿真的实训环境，重点培养学生行业规划设计能力、系统建设、平台运维等核心能力，建设从基础到专业虚拟仿真实训室，服务物联网应用技术专业群教学工作，支撑专业群学生日常学习与实训工作，同时可为学生提供创业空间、为区域企业提供营销咨询服务。（2）虚拟仿真实训平台根据实训需要及行业应用场景需要，采用AR/VR技术，建设数字农业虚拟仿真实训，通过互联网、5G技术，将实验室、校外实训基地的物联网数据进行实时共享，通过“数字孪生”技术，实现物理实体的虚拟化映射，利用多种传感器和网络通信技术，实现农业生产生命周期的动态监测，以及生产环境的精准还原，通过数据孪生技术使学生能够实时体验，如图3所示。（3）实训软件支持平台建设数字孪生+数字农业实训平台。依托合作企业的行业经验和先进技术，结合传感技术、数字孪生技术，建设数字孪生+数字农业实训平台，实现农业生产环境的智能感知、智能预警、智能决策[3]等现代农业信息化、数字化、自动化、智能化的行业实训应用系统，支撑学生对物联网行业基础知识的理解；根据物联网知识体系层层递进的关系以及学习过程需由易到难，从物联网认知学习、关键技术学习、行业基础知识学习、行业应用实训、最后综合应用实训，让学生全方位的掌握所学知识，使学生能够快速地将理论和实践联系起来。（4）教学资源建设精准对接我省产业发展，遵循产教融合、服务产业升级的要求，面向现代农业企业，以数字农业、智慧农业虚拟仿真实训平台为依托，联合福建省区域企业共建数字孪生物联网虚拟仿真实训资源库，推进专业教学资源全面对接行业企业真实数据，实现人才培养和产业链相融合，教学活动与生产实践相结合，为区域经济创新发展培养高素质、高适应性物联网人才。
3项目的预期成效
项目建成后，主要服务于学校各专业专项技能实训、专业综合实训、跨专业综合实训、创新创业实践等需要，从物联网专业群共享，发展为其他相关专业共享的实训平台，最终成为学校创新创业课程体系中的组成部分，服务于全校师生。
3.1学校内涵发展实现新提升
本项目的建设，学校物联网专业的示范、带动和辐射作用更加突出，在工学结合人才培养模式、校企合作机制、实训实习基地建设等方面形成明显的优势，最大程度上增强学校在物联网人才培养的竞争力，服务于区域经济的发展，全面提升学校物联网专业群社会影响力及示范效应，全面提高教育教学质量。
3.2师资队伍综合素质得到全面提升
将围绕教师能力成长，实施名师战略，搭建产学研一体交流平台，打开教师能力提升通道。通过开展校企合作、校际交流、教师企业实践，继而将实践成果应用于教学，大幅度打开教师的企业实践空间，打开教师能力提升的通道，带动教学团队的成长。
3.3社会服务能力明显提高
依托数字孪生物联网虚拟仿真实训基地建设，加强与区域行业企业的联系，积极为行业、企业开展培训服务，为构建全社会终生教育体系作出贡献。使数字孪生物联网虚拟仿真实训基地既能满足校内外学生的综合实训及其开展课外活动的需要，又能为周边企业员工提供证书培训与资质认证、专业技能大赛、实践教学研讨会等各种形式的增值服务，成为具备教学、科研、培训、服务等功能于一体的区域共享型的多功能实训基地，打造校企合作和社会服务的良好品牌。
3.4全面提升学生就业质量
通过创新人才培养模式、优化课程体系、培养职业技能、修炼综合素质，全面提升学生专业岗位能力与就业能力。依托教学成果分析，对学生的学习情况、行为活动、兴趣特征等数据进行分析研究，帮助学校开展教学效果诊断、多维度评价学生，从中发掘学生潜质、价值倾向以及薄弱点，实现教育教学过程的精准指导、精准评价乃至精准教学，实现人才培养与人才输送的精准化，全面提升学生就业质量。
3.5助力“双高”建设
数字孪生虚拟仿真实训基地建设目标对接“双高”建设任务，在建设过程中打造具有突出特色优势的专业群，新增物联网技术应用和网络综合实训室，完善电子实训室，整合优化原有机器人、综合布线等实训室，进一步推进“四位一体”的实践教学，同时，充分利用现代信息技术实现优质教学资源开放共享，全方位助力“双高”建设。
4项目的保障措施
4.1组织保障
为保证数字孪生虚拟仿真实训基地建设项目保质保量地按时完成，将成立“数字孪生物联网虚拟仿真实训基地”建设项目组。全面负责项目建设领导工作，负责项目建设方案和招标文件的审定，负责施工进度的调度、监督和检查，协调解决建设过程中的实际问题。根据工作需要，项目组下设技术工作小组、综合协调小组、资金保障小组、监督审计小组。
4.2资金保障
为保障实训基地建设的顺利实施，除省级财政专项投入外，争取主管单位、行业企业、学校自筹资金等形式积极筹措项目建设资金。另外，在本专项资金拨付后，保证各项配套资金落实到位，并做到专款专用。
4.3制度保障
健全项目建设切实可行的实施方案和各项管理制度。加强人才建设、实验室建设、教学质量建设。建立并执行内部质量保障机制，成立工作领导小组，党委书记、校长任组长亲自抓。同时，建立专业群管理机制，根据项目建设任务成立项目组，专业群建设负责人为承建项目监督负责人，负责项目实施组织、推进和反馈工作，确保任务清晰、责任到位、考核到位。
参考文献：
[1]经理人学堂[J].国企管理，2021.
[2]李毅，向浩，周妮笛.产教融合背景下职业教育虚拟仿真资源体系构建研究[J].职教通讯，2021（03）.
[3]卢长鹏，李志川，何鑫.基于“互联网农业”的信息技术专业群建设——以黑龙江农业经济职业学院为例[J].电脑知识与技术，2019，15（31）.
作者:陈春华 单位:福建经济学校
