姚永聰

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在高職實(shí)踐教學(xué)中的應(yīng)用探究

姚永聰

介紹了虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的內(nèi)涵，并在結(jié)合高職實(shí)踐教學(xué)特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，探討了將其應(yīng)用到高職實(shí)踐教學(xué)的意義和具體方式，提出虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)實(shí)現(xiàn)了教育資源的共享，在高職實(shí)踐教學(xué)中發(fā)揮著重要的作用。

高職；實(shí)踐教學(xué)；虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)

實(shí)踐教學(xué)是高職院校培養(yǎng)技能型人才的重要方式之一，它的成功與否是高職教育能否真正實(shí)現(xiàn)其培養(yǎng)技能型人才的關(guān)鍵。然而由于高職實(shí)踐教學(xué)經(jīng)費(fèi)投入的不足，雙師型教師的缺乏以及實(shí)訓(xùn)基地設(shè)備的陳舊等方面的原因，限制了高職教育的發(fā)展。本文引入虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，試圖采用虛擬的方式來(lái)克服實(shí)踐教學(xué)資源不可還原性的缺點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)各高職院校教育資源的共享，謀求高職教育的最優(yōu)化發(fā)展，是職業(yè)教育發(fā)展的必然趨勢(shì)。

一、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的內(nèi)涵

虛擬現(xiàn)實(shí)（Virtual Reality,簡(jiǎn)稱VR）技術(shù)是興起于20世紀(jì)90年代的一種新型的信息應(yīng)用技術(shù)，它以計(jì)算機(jī)技術(shù)為核心，匯集了計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、多媒體技術(shù)、人工智能、傳感器技術(shù)、高度并行的實(shí)時(shí)計(jì)算技術(shù)和人的行為學(xué)研究等多項(xiàng)技術(shù)，生成逼真的視、聽、觸覺一體化的特定范圍的虛擬環(huán)境，用戶借助必要的設(shè)備與虛擬環(huán)境中的對(duì)象進(jìn)行交互作用，相互影響，從而產(chǎn)生如同真實(shí)環(huán)境的感受和體驗(yàn)。[1]

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)能夠營(yíng)造逼真的、模擬的學(xué)習(xí)情境，讓學(xué)生沉浸在虛擬世界中進(jìn)行觀察、操作、交互、反饋等學(xué)習(xí)活動(dòng)。它將高職實(shí)踐教學(xué)過(guò)程中比較晦澀難懂的實(shí)踐知識(shí)以及具有一定危險(xiǎn)性的操作活動(dòng)，以一種“身臨其境”的方式呈現(xiàn)給學(xué)生，使得學(xué)生主動(dòng)進(jìn)行學(xué)習(xí)探索，在動(dòng)手操作過(guò)程中積極構(gòu)建內(nèi)在的知識(shí)結(jié)構(gòu)體系，能夠進(jìn)行深層次的知識(shí)學(xué)習(xí)與能力訓(xùn)練，從而提高高職學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力與崗位綜合操作技能。

二、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用于實(shí)踐教學(xué)的方式

使用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是為了克服高職實(shí)踐教學(xué)中的不足，將一些現(xiàn)實(shí)教學(xué)中所需要的昂貴實(shí)訓(xùn)設(shè)備和難以現(xiàn)場(chǎng)呈現(xiàn)的工作細(xì)節(jié)通過(guò)虛擬的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)，主要是為了實(shí)現(xiàn)節(jié)省資金，減小危險(xiǎn)性和進(jìn)行重復(fù)訓(xùn)練等目的。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在高職實(shí)踐教學(xué)中的運(yùn)用主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

（一）基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的實(shí)踐教學(xué)課件制作

眾所周知，在高職教育中實(shí)踐性較強(qiáng)的課程如果只通過(guò)教師的講解和文字呈現(xiàn)，很難使學(xué)生明白其中的原理，而利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)就能夠很好地解決結(jié)構(gòu)型教學(xué)的難題。例如，汽修專業(yè)的學(xué)生在學(xué)習(xí)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)拆裝與調(diào)整這門課時(shí)，要求學(xué)生能夠懂得汽車發(fā)動(dòng)機(jī)中各個(gè)組件的構(gòu)造和它的工作原理，僅僅依靠書本上的文字和教師講解難以讓學(xué)生了解發(fā)動(dòng)機(jī)的構(gòu)造和它的工作過(guò)程，而且學(xué)習(xí)內(nèi)容枯燥無(wú)味，難以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。由此，教師可以制作三維演示空間的教學(xué)課件，利用3DMAX軟件創(chuàng)建發(fā)動(dòng)機(jī)的三維模型，用交互技術(shù)制作交互場(chǎng)景，最后再將文字、聲音、圖片、動(dòng)畫等幾種媒體表現(xiàn)形式進(jìn)行交互合成，形成活潑生動(dòng)的畫面。從而滿足學(xué)生能夠從各個(gè)角度對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的構(gòu)造進(jìn)行觀察和學(xué)習(xí)，對(duì)抽象的工作原理和概念進(jìn)行理解，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，以便更好地學(xué)習(xí)教學(xué)內(nèi)容。

（二）利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)構(gòu)建模擬實(shí)訓(xùn)基地

高職院校的實(shí)訓(xùn)基地是承擔(dān)技術(shù)技能型人才培養(yǎng)的平臺(tái)，但許多昂貴的實(shí)訓(xùn)器材由于受價(jià)格的限制或者是操作危險(xiǎn)性較大，使得許多專業(yè)的實(shí)訓(xùn)教學(xué)無(wú)法普及或是開展。利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)構(gòu)建虛擬實(shí)訓(xùn)室，開展虛擬實(shí)踐教學(xué)可以很好解決實(shí)訓(xùn)難題。所謂虛擬實(shí)踐是指通過(guò)虛擬現(xiàn)實(shí)進(jìn)行的活動(dòng)，具有實(shí)踐的本質(zhì)特征，它是現(xiàn)實(shí)實(shí)踐的補(bǔ)充和擴(kuò)展。[2]在虛擬實(shí)訓(xùn)室里，學(xué)生運(yùn)用頭盔、數(shù)據(jù)手套、鼠標(biāo)等外在輸入設(shè)備，與虛擬世界進(jìn)行嗅覺、聽覺、觸覺等方面的自然交互，學(xué)生身臨其境般操作虛擬設(shè)備，避免不恰當(dāng)操作帶來(lái)的設(shè)備損耗和危險(xiǎn)性，并可以反復(fù)操作練習(xí)，直至掌握技能。比如，高職院校的鐵道機(jī)車專業(yè)的實(shí)踐教學(xué)，學(xué)生在訓(xùn)練駕駛火車的技能時(shí)，不可能提供一列真正的列車給學(xué)生駕駛，但是利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)可以建立列車的虛擬操作裝置、訓(xùn)練駕駛的仿真場(chǎng)景、緊急情況和突發(fā)事件的模擬訓(xùn)練系統(tǒng)，學(xué)生通過(guò)操作模擬駕駛軟件系統(tǒng)在3D世界里駕駛列車，不僅能夠掌握駕駛技能，縮短培訓(xùn)時(shí)間，減少培訓(xùn)費(fèi)用，而且培訓(xùn)過(guò)程絕對(duì)安全，不會(huì)影響正常的行車。學(xué)生在虛擬操作軟件系統(tǒng)中幾乎可以對(duì)所有可能出現(xiàn)的故障、突發(fā)事件進(jìn)行仿真處理，在特殊條件下的駕駛技能及應(yīng)變能力也可以得到培養(yǎng)。

（三）利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)創(chuàng)建3D虛擬社區(qū)

高職院校要想能夠培養(yǎng)出具有崗位綜合技能和職業(yè)素養(yǎng)的人才，符合企業(yè)用人需求，必須要讓學(xué)生能夠在企業(yè)中親身體驗(yàn)生產(chǎn)過(guò)程，感受企業(yè)文化的熏陶。在實(shí)際辦學(xué)中，企業(yè)由于觀念問(wèn)題，認(rèn)為他們只是選擇人才，而不參與或很少參與人才的培養(yǎng)，把培養(yǎng)人才的主要責(zé)任推給了學(xué)校，校企合作出現(xiàn)尷尬局面，最終結(jié)果是學(xué)校培養(yǎng)出來(lái)的人才不能緊跟科學(xué)技術(shù)發(fā)展需求。利用虛擬技術(shù)創(chuàng)建3D虛擬社區(qū)，在模擬的公司環(huán)境里，學(xué)習(xí)者自己可以創(chuàng)建虛擬世界中的一切。具體做法是利用計(jì)算機(jī)通過(guò)注冊(cè)登陸虛擬社區(qū)客戶端，進(jìn)入虛擬公司里，每位學(xué)習(xí)者可以設(shè)定自己的身份，從董事長(zhǎng)到部門職員，每個(gè)人每天都有自己的工作任務(wù)。學(xué)習(xí)者在模擬公司里進(jìn)行角色扮演，完成公司產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、開發(fā)、生產(chǎn)、銷售、維護(hù)等一系列活動(dòng)，體驗(yàn)工作樂(lè)趣，培養(yǎng)學(xué)生工作能力、職業(yè)素養(yǎng)、團(tuán)隊(duì)合作能力和創(chuàng)造思維。模擬公司要與現(xiàn)實(shí)公司環(huán)境相似，功能相同，可以吸引公司員工擔(dān)任兼職教師參與到模擬公司中來(lái)，這樣便于引進(jìn)公司的先進(jìn)文化和規(guī)章制度，使學(xué)習(xí)者在這個(gè)模擬世界里，可以像公司職員一樣進(jìn)行日常交往活動(dòng)，相互學(xué)習(xí)和互動(dòng)交流，并且能夠運(yùn)用遠(yuǎn)程服務(wù)功能與其他虛擬公司開展業(yè)務(wù)合作和交易活動(dòng)。學(xué)生通過(guò)與不同教育背景、職業(yè)、地域和種族的人進(jìn)行交流，有助于他們多角度地全面理解問(wèn)題，同時(shí)，也增進(jìn)了其社會(huì)交往能力和自我表達(dá)能力。[3]3D虛擬社區(qū)能夠讓學(xué)生沉浸在虛擬環(huán)境中，使其產(chǎn)生真實(shí)感，并獲得自我價(jià)值的認(rèn)同。

三、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用于高職實(shí)踐教學(xué)的意義

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和教育手段現(xiàn)代化的要求，傳統(tǒng)教學(xué)模式在高職教育傳授技能的過(guò)程中很大程度上限制了學(xué)生創(chuàng)造能力和自學(xué)能力的發(fā)展，將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用于高職實(shí)踐教學(xué)，創(chuàng)造出栩栩如生的模擬工作環(huán)境，學(xué)習(xí)者通過(guò)切身的體驗(yàn)和感受，積極構(gòu)建屬于自己的知識(shí)形態(tài)，這樣獲得的技能會(huì)終身難忘。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用于高職實(shí)踐教學(xué)意義重大，主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

（一）加強(qiáng)實(shí)踐知識(shí)教學(xué)的可視度，增加實(shí)踐教學(xué)的趣味性，調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性

根據(jù)職業(yè)教育的特點(diǎn)和高職院校學(xué)生的心理特征，將書本知識(shí)設(shè)計(jì)成動(dòng)態(tài)的教學(xué)課件，能夠激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和接受知識(shí)的舒適度。職業(yè)教育中的實(shí)踐性知識(shí)是一種隱性知識(shí)，很難用文字來(lái)呈現(xiàn)給學(xué)生學(xué)習(xí)，而將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)運(yùn)用于設(shè)計(jì)課件中的各種教學(xué)模型、各種動(dòng)態(tài)教學(xué)過(guò)程等能夠改變傳統(tǒng)課堂教學(xué)的枯燥性和降低實(shí)踐知識(shí)的難理解度。高職院校的學(xué)生相對(duì)于普通院校來(lái)說(shuō)，其注意力不容易集中，學(xué)習(xí)能力相對(duì)較差，他們?cè)趯W(xué)習(xí)那些枯燥難懂的課程內(nèi)容時(shí)很難理解并掌握。虛擬的動(dòng)態(tài)教學(xué)課件能夠改變這一局面，增加實(shí)踐教學(xué)的可視度和趣味性，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。

（二）解決了貴重實(shí)訓(xùn)設(shè)備短缺和易受損的難題，避免實(shí)踐教學(xué)中的危險(xiǎn)事故

高職院校的一些特殊專業(yè)，如鐵道機(jī)車專業(yè)、具有破壞性的化工專業(yè)等，由于實(shí)訓(xùn)器材的昂貴，實(shí)訓(xùn)過(guò)程的危險(xiǎn)性和不易恢復(fù)性，使得這些專業(yè)的實(shí)踐教學(xué)很難順利開展。使用VR技術(shù)虛擬實(shí)訓(xùn)設(shè)備代替現(xiàn)實(shí)中的實(shí)物進(jìn)行實(shí)訓(xùn)操作，能夠降低有效降低實(shí)訓(xùn)投資、實(shí)訓(xùn)過(guò)程的危險(xiǎn)性，增加實(shí)訓(xùn)過(guò)程的可重復(fù)性。而且，虛擬的實(shí)訓(xùn)設(shè)備能夠根據(jù)現(xiàn)實(shí)教學(xué)的發(fā)展需求不斷更新自身的功能，生成新的儀器設(shè)備，以適應(yīng)崗位需求。

（三）參與虛擬3D場(chǎng)景中的創(chuàng)造性生產(chǎn)活動(dòng)，培養(yǎng)學(xué)生的職業(yè)素質(zhì)和創(chuàng)造性思維

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)中的3D建模工具創(chuàng)造各種物體和場(chǎng)景，接近現(xiàn)實(shí)的企業(yè)環(huán)境，學(xué)生能夠沉浸在虛擬的企業(yè)環(huán)境中工作和學(xué)習(xí)，是真正實(shí)現(xiàn)以“學(xué)習(xí)者為中心”的教學(xué)模式。學(xué)生通過(guò)承擔(dān)企業(yè)中的工作角色，參與企業(yè)的經(jīng)營(yíng)，分擔(dān)盈虧責(zé)任，培養(yǎng)責(zé)任心；隨意創(chuàng)造企業(yè)里的商品和其他物體，開發(fā)他們的創(chuàng)造性思維；他們還可以和他人交流聊天，培養(yǎng)與人交往能力和合作能力。這些職業(yè)素質(zhì)都是現(xiàn)實(shí)工作崗位中所需求的，讓學(xué)生提前接觸企業(yè)文化氛圍，是現(xiàn)代職業(yè)教育發(fā)展所提倡的。

（四）開展遠(yuǎn)程教育，實(shí)現(xiàn)校內(nèi)外教育資源共享，在一定程度上節(jié)省教育投資

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)為開展遠(yuǎn)程教育提供平臺(tái)和技術(shù)支持，學(xué)習(xí)者通過(guò)登錄網(wǎng)站可以異時(shí)異地學(xué)習(xí)實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容，自主學(xué)習(xí)職業(yè)技能，擴(kuò)展了實(shí)踐教學(xué)活動(dòng)空間和時(shí)間，增加技能培訓(xùn)機(jī)會(huì)，教育對(duì)象得以增多，從而提高全國(guó)教育水平。實(shí)踐教學(xué)向虛擬課堂發(fā)展，使教育資源從一?！蔼?dú)占”變?yōu)槎嘈！肮蚕怼?，提高了教育資源的利用率，并節(jié)省了高職院校的實(shí)踐教育投資。

[1]劉世彬，劉興彥.虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在輔助課堂教學(xué)中的應(yīng)用研究[J].網(wǎng)絡(luò)與信息，2009（9）：16.

[2]盧寧，盧輝炬.虛擬現(xiàn)實(shí)與緘默知識(shí)的獲得[J].廣西師范大學(xué)學(xué)報(bào)（社科版），2002（4）：71-74.

[3]曹俏俏.“第二人生”（Second Life）交互特點(diǎn)研究[J].現(xiàn)代教育技術(shù)，2009（9）：66-69.

姚永聰，女，浙江師范大學(xué)職業(yè)技術(shù)教育學(xué)院在讀碩士生，主要研究方向?yàn)楦呗氄n程與教學(xué)論。

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1674-7747（2012）15-0064-03

[責(zé)任編輯 徐晶]