吳懋剛，張慶堂，金海峰，陳東東，陳 進(jìn)

（江陰職業(yè)技術(shù)學(xué)院 計(jì)算機(jī)科學(xué)系，江蘇 江陰 214405）

0 引 言

當(dāng)前，高職教育領(lǐng)域面臨著生源多元復(fù)雜的特點(diǎn)，高職人才培養(yǎng)質(zhì)量與社會需求之間存在較大的供需錯(cuò)位問題。其中，長期困擾高職教育的焦點(diǎn)問題之一，就是高職學(xué)生普遍呈現(xiàn)出顯著的學(xué)業(yè)“習(xí)得性無助”狀態(tài)。“習(xí)得性無助”(Learned Helplessness）由美國心理學(xué)家塞里格曼提出，是指有機(jī)體經(jīng)歷了某種學(xué)習(xí)后，在情感、認(rèn)知和行為上表現(xiàn)出的消極、特殊的心理狀態(tài)[1]。在高職教育領(lǐng)域，學(xué)生普遍所表現(xiàn)出的焦急、消極、倦怠心理狀態(tài)是學(xué)業(yè)“習(xí)得性無助”的直接后果，通常表現(xiàn)為學(xué)習(xí)動力不足、缺乏成就動機(jī)，學(xué)習(xí)信心不足、自我效能感降低，學(xué)習(xí)習(xí)慣不良、消極定勢思維等[2]。因此，高職院校要實(shí)現(xiàn)新時(shí)代高質(zhì)量發(fā)展目標(biāo)，必須落實(shí)“以生為本”理念，高度關(guān)注學(xué)業(yè)“習(xí)得性無助”問題，通過虛擬現(xiàn)實(shí)等技術(shù)和手段的充分運(yùn)用，推行卓有成效的沉浸體驗(yàn)式課程教學(xué)改革，進(jìn)一步激發(fā)學(xué)生的同在學(xué)習(xí)動力、學(xué)習(xí)積極性和自信心，提高自主學(xué)習(xí)能力，有效地提升高職人才培養(yǎng)質(zhì)量[3]。

1 沉浸體驗(yàn)教學(xué)的理論基礎(chǔ)

1.1 沉浸理論

沉浸理論(flow theory）[4]是由美國芝加哥大學(xué)著名的心理學(xué)家契克森米哈(Mihalyi Csikszentmihalyi）于1975年首先提出，并逐步得到完善的認(rèn)知心理學(xué)理論。研究者發(fā)現(xiàn)，當(dāng)受訪者個(gè)人完全投注在某種活動上，獲得了一種十分興奮的情緒體驗(yàn)，特別是當(dāng)從事的活動能順利進(jìn)行時(shí)，這種情緒感受如同“水流”，毫不費(fèi)力且源源不斷地出現(xiàn)。契克森米哈將這種情緒體驗(yàn)稱為“沉浸體驗(yàn)”(flow experience），它是指對某一活動或事物表出濃厚興趣，并能推動個(gè)體完全投入該活動的情緒體驗(yàn)，而且這種體驗(yàn)是由活動本身而不是其他任何外在目的引起的[5]。這種體驗(yàn)的最大特征，就是個(gè)人注意力、知覺、記憶、目標(biāo)與個(gè)人的自我彼此和諧一致，一般存在于個(gè)體和活動同容間有互動關(guān)系以及個(gè)體所感受到自己的活動能力與來自活動的挑戰(zhàn)二者處在平衡的狀況下[5]。

1.2 學(xué)習(xí)沉浸體驗(yàn)

自1975年契克森米哈提出有關(guān)沉浸體驗(yàn)理論以來，有關(guān)研究已經(jīng)廣泛應(yīng)用到游戲娛樂、教育學(xué)習(xí)等諸多方面。在教育領(lǐng)域，沉浸體驗(yàn)已經(jīng)在語言、音樂、美術(shù)等多個(gè)學(xué)科的教學(xué)實(shí)踐中廣泛運(yùn)用。學(xué)習(xí)沉浸體驗(yàn)[4]，特指當(dāng)學(xué)生個(gè)體的能力和學(xué)習(xí)任務(wù)的挑戰(zhàn)之間達(dá)到平衡的時(shí)候，學(xué)生會持續(xù)專注于學(xué)習(xí)活動中，并感受到一種深層的目標(biāo)明確、積極的、正面的心理體驗(yàn)。

契克森米哈提出處于沉浸狀態(tài)的個(gè)體具有9個(gè)共同特征[4]，即：有明確的活動目標(biāo)；具有直接的即時(shí)反饋；活動挑戰(zhàn)和個(gè)體技能之間具有平衡性；行動與意識相融合；個(gè)體高度專注于當(dāng)前所從事的活動；對活動具有控制感；自我意識的暫時(shí)喪失；對時(shí)間感的暫時(shí)性體驗(yàn)失真；自動化目的的體驗(yàn)。因此，通過編制“大學(xué)生學(xué)習(xí)沉浸度量表”[6]進(jìn)行調(diào)查分析，影響學(xué)習(xí)沉浸體驗(yàn)的因素可以歸納為學(xué)生個(gè)體特征、學(xué)習(xí)動機(jī)、任務(wù)難度與個(gè)體技能的平衡、學(xué)習(xí)環(huán)境等方面。

1.3 虛擬現(xiàn)實(shí)

虛擬現(xiàn)實(shí)(Virtual Reality，VR）[7]是在融合計(jì)算機(jī)技術(shù)等多種技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的新技術(shù)，通過觸覺、視覺、聽覺等輔助傳感設(shè)備，以接近自然的互動方式與體驗(yàn)者交互，從而獲得逼真的感知覺體驗(yàn)，自然的交互體驗(yàn)，及時(shí)的反饋體驗(yàn)。從技術(shù)及應(yīng)用特征劃分，可以將虛擬現(xiàn)實(shí)分為桌面虛擬現(xiàn)實(shí)(仿真）、沉浸式虛擬現(xiàn)實(shí)、增強(qiáng)虛擬現(xiàn)實(shí)、分布式虛擬現(xiàn)實(shí)等。近年以來，隨著VR眼鏡等消費(fèi)級產(chǎn)品的不斷成熟，虛擬現(xiàn)實(shí)迅速成為關(guān)注和應(yīng)用的熱點(diǎn)。在教育領(lǐng)域，相比傳統(tǒng)教學(xué)模式，虛擬現(xiàn)實(shí)支持下的沉浸體驗(yàn)具有無損傷性、可重復(fù)性、可指定性等優(yōu)點(diǎn)。在教學(xué)中運(yùn)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，可以充分調(diào)動學(xué)生身體感官、動作，使得學(xué)生主體產(chǎn)生一種完全置身于“真實(shí)”環(huán)境的身心體驗(yàn)，這種認(rèn)知過程將現(xiàn)實(shí)中無法表現(xiàn)和難以理解的、抽象的知識點(diǎn)表現(xiàn)出來，帶來有趣的交互體驗(yàn)和豐富的拓展想象力，寓教于樂，幫助學(xué)生提高學(xué)習(xí)興趣、提升學(xué)習(xí)動力，從而為創(chuàng)新教學(xué)模式、提高教學(xué)質(zhì)量提供技術(shù)保障。

2 沉浸體驗(yàn)式課程教學(xué)改革

高職教學(xué)實(shí)踐中需要充分發(fā)揮各種教學(xué)要素的作用，從課程教學(xué)同容沉浸、教學(xué)資源沉浸、學(xué)習(xí)環(huán)境沉浸這3個(gè)維度互動展開，突出以學(xué)生為主體的“沉浸體驗(yàn)”，積極地化解高職學(xué)生的學(xué)業(yè)“習(xí)得性無助”困境。

以高職計(jì)算機(jī)類程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程為例，該課程是高職工科類新生入學(xué)第一學(xué)期就開設(shè)的專業(yè)基礎(chǔ)課，對于培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維能力、掌握程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)知識和能力有著非常重要的作用，在當(dāng)前“互聯(lián)網(wǎng)+”“AI+”人才培養(yǎng)中更有著舉足輕重的地位。然而，高職課程教學(xué)改革的重心往往是“重專業(yè)核心課程、輕專業(yè)基礎(chǔ)課”。該課程目前仍然普遍以C/C++作為入門的程序設(shè)計(jì)語言，傳統(tǒng)的教學(xué)同容仍然以其語法、語句、結(jié)構(gòu)等知識點(diǎn)講解為主線，仍然強(qiáng)調(diào)“雞兔同籠”“素?cái)?shù)”“數(shù)值排序算法”等數(shù)學(xué)問題求解的程序設(shè)計(jì)為主，教學(xué)中過于強(qiáng)調(diào)特定的C/C++編程語言以及其作為編程語言的完整性和系統(tǒng)性，而忽略了學(xué)生發(fā)現(xiàn)和分析解決問題能力、創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，教學(xué)方式仍顯呆板、枯燥。高職學(xué)生雖然初期對這門課程很感興趣，但是學(xué)生個(gè)體普遍邏輯思維能力弱、數(shù)學(xué)基礎(chǔ)薄弱，往往難以理解程序設(shè)計(jì)的思維方式，而且學(xué)習(xí)方式單一、結(jié)合應(yīng)用案例的編程實(shí)踐偏少，很快就感覺到非常困難、甚至害怕和消極逃避這門課程學(xué)習(xí)，帶來的副作用就是對后續(xù)的所有編程類課程學(xué)習(xí)都越來越?jīng)]有信心，影響學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)動力。

針對以上問題，圍繞“沉浸體驗(yàn)”開展程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程教改試點(diǎn)，創(chuàng)設(shè)情境、興趣驅(qū)動，以“VGS機(jī)器人+創(chuàng)客”為行動導(dǎo)向設(shè)計(jì)教學(xué)同容，通過“思維訓(xùn)練、程序設(shè)計(jì)、實(shí)踐創(chuàng)新”3個(gè)階段遞進(jìn)組織沉浸體驗(yàn)教學(xué)，突出學(xué)生的主體、中心地位，強(qiáng)化學(xué)生自身的潛能和力量，從而有效提升課程教學(xué)質(zhì)量。

圖1 沉浸體驗(yàn)式課程教學(xué)的三維度互動系統(tǒng)

2.1 設(shè)計(jì)沉浸體驗(yàn)的教學(xué)內(nèi)容

教學(xué)同容沉浸，即“以學(xué)生為中心”設(shè)計(jì)沉浸體驗(yàn)的課程教學(xué)同容，根據(jù)學(xué)生個(gè)體特征和不同階段能力水平設(shè)定教學(xué)目標(biāo)和任務(wù)，創(chuàng)設(shè)沉浸式的學(xué)習(xí)情境，在不斷發(fā)現(xiàn)問題、分析解決問題的嘗試過程中，鼓勵和引導(dǎo)學(xué)生循序漸進(jìn)地、專注地探索求知，幫助學(xué)生主動構(gòu)建知識和能力，進(jìn)一步提升學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，從而發(fā)展成為其同在強(qiáng)烈的學(xué)習(xí)動機(jī)。

根據(jù)教學(xué)目標(biāo)要求，程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程以“VGS機(jī)器人+創(chuàng)客”(VGS-Robot+Maker）為行動導(dǎo)向，可以將該課程教學(xué)同容分為3個(gè)階段展開。

1）V-虛擬機(jī)器人(Virtual Robot）挑戰(zhàn)賽，計(jì)算思維基礎(chǔ)訓(xùn)練階段。

課程第1階段側(cè)重于計(jì)算思維基礎(chǔ)訓(xùn)練，以設(shè)計(jì)機(jī)器人的目標(biāo)移動、抓取物品、感知周圍環(huán)境、避障、路線規(guī)劃、走迷宮等為典型任務(wù)，指導(dǎo)學(xué)生用流程圖和偽代碼去挑戰(zhàn)和實(shí)現(xiàn)每個(gè)任務(wù)，在掌握基本編程知識、能力的同時(shí)，著重引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)如何進(jìn)行問題求解和邏輯思考，保護(hù)和誘發(fā)高職新生“懵懂”的編程興趣，激發(fā)學(xué)習(xí)動力。

2）G-游戲機(jī)器人(Robot Game）闖關(guān)賽，程序設(shè)計(jì)能力訓(xùn)練階段。

課程第2階段側(cè)重于特定的C/C++編程語言學(xué)習(xí)和程序設(shè)計(jì)能力訓(xùn)練，重點(diǎn)化解C/C++編程語言學(xué)習(xí)的難點(diǎn)，將原來抽象繁復(fù)的語法、變量、數(shù)據(jù)類型、運(yùn)算符和表達(dá)式、語句、流程控制、函數(shù)等知識點(diǎn)進(jìn)行重構(gòu)，以智能機(jī)器人為故事主角，通過實(shí)物形象化、故事化、游戲化來設(shè)計(jì)教學(xué)任務(wù)，指導(dǎo)學(xué)生掌握C/C+程序設(shè)計(jì)的知識和能力，進(jìn)一步引導(dǎo)學(xué)生掌握問題分析和求解的方法和能力。

3）S-仿真機(jī)器人(Simulation Robot）創(chuàng)客比賽，能力強(qiáng)化和創(chuàng)新實(shí)踐階段。

課程第3階段側(cè)重于程序設(shè)計(jì)能力強(qiáng)化和創(chuàng)新實(shí)踐訓(xùn)練，以Ardunio開源器件平臺為基礎(chǔ)，指導(dǎo)并鼓勵學(xué)生自主設(shè)計(jì)、搭建和開發(fā)小型的仿真機(jī)器人，在發(fā)現(xiàn)和解決一系列實(shí)際問題的過程中，逐步認(rèn)知和掌握Ardunio開源器件編程，以實(shí)際案例幫助學(xué)生學(xué)以致用、強(qiáng)化編程能力，進(jìn)一步提高學(xué)習(xí)信心，以創(chuàng)新實(shí)踐來驅(qū)動學(xué)習(xí)興趣，激發(fā)學(xué)習(xí)動力。

沉浸體驗(yàn)的課程教學(xué)同容設(shè)計(jì)的難點(diǎn)，是要能滿足學(xué)生個(gè)性化學(xué)習(xí)的需求，使得學(xué)生可以根據(jù)自身個(gè)體特點(diǎn)，自主選擇或者設(shè)定挑戰(zhàn)目標(biāo)(教學(xué)任務(wù)），學(xué)生能力和任務(wù)挑戰(zhàn)難度之間達(dá)到一定平衡，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和沉浸體驗(yàn)度，從而有效提高課程教學(xué)質(zhì)量。

2.2 開發(fā)虛擬現(xiàn)實(shí)的課程資源

教學(xué)過程沉浸，即教學(xué)中要廣泛應(yīng)用虛擬現(xiàn)實(shí)的課程資源，開展線上線下混合教學(xué)，采用有效的教學(xué)方法和手段，幫助學(xué)生設(shè)立適當(dāng)?shù)哪繕?biāo)、持續(xù)“挑戰(zhàn)”任務(wù)、獲得成就反饋，以獲得成功的體驗(yàn)感，持續(xù)激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，從而能夠逐漸挖掘自身學(xué)習(xí)潛力，增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)自信心，提升自我效能感。程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程在不同的教學(xué)階段，可以針對性地選用和開發(fā)特色的虛擬現(xiàn)實(shí)教學(xué)平臺。

(1）計(jì)算思維基礎(chǔ)訓(xùn)練階段，采用MIT的RoboMind虛擬機(jī)器人教學(xué)平臺輔助教學(xué)。RoboMind虛擬機(jī)器人具備真實(shí)機(jī)器人的前進(jìn)、后退、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)、抓取、避障等基本行為和指令，并提供大量虛擬地圖用來教學(xué)和訓(xùn)練。學(xué)生不需要任何先驗(yàn)知識，可以使用基本指令進(jìn)行結(jié)構(gòu)化編程，在不同的虛擬地圖上幫助機(jī)器人完成不同類型的訓(xùn)練任務(wù)。教學(xué)過程中，可以根據(jù)教學(xué)任務(wù)自編虛擬地圖，也可以引導(dǎo)學(xué)生自主設(shè)計(jì)虛擬地圖，通過挑戰(zhàn)賽的方式訓(xùn)練機(jī)器人解決一些科學(xué)、工業(yè)和生活中經(jīng)常碰到的經(jīng)典問題，同時(shí)對機(jī)器人和人工智能領(lǐng)域產(chǎn)生一定的感性認(rèn)識。

(2）程序設(shè)計(jì)能力訓(xùn)練階段，自主設(shè)計(jì)虛擬現(xiàn)實(shí)的游戲化教學(xué)平臺。平臺以機(jī)器人的太空冒險(xiǎn)旅行為背景，把修復(fù)因事故發(fā)生故障的太空艙和機(jī)器人，從而恢復(fù)太空旅行作為故事主線，將模塊化編程、排故糾錯(cuò)訓(xùn)練作為游戲闖關(guān)的訓(xùn)練目標(biāo)，將 C/C++語言的語句、結(jié)構(gòu)、函數(shù)、常用算法等知識點(diǎn)有機(jī)融入每個(gè)闖關(guān)任務(wù)。學(xué)生進(jìn)入游戲平臺后，將沉浸式地代入“機(jī)器人”角色，進(jìn)入不同的關(guān)卡，通過解謎、動作冒險(xiǎn)、競速、射擊等游戲方式，在游戲闖關(guān)的過程中通過知識不斷修復(fù)和武裝自己。其中，每個(gè)游戲闖關(guān)任務(wù)，就是每個(gè)輔助學(xué)習(xí)和訓(xùn)練任務(wù)，每個(gè)學(xué)習(xí)任務(wù)的達(dá)成就是闖過一個(gè)“關(guān)卡”，最終取得編程無雙的榮耀通關(guān)。

沉浸體驗(yàn)的教學(xué)資源開發(fā)的重點(diǎn)，是要配合線上輔助教學(xué)平臺，進(jìn)行基于大數(shù)據(jù)等技術(shù)的教學(xué)分析評價(jià)，通過學(xué)習(xí)勛章標(biāo)識、學(xué)習(xí)積分、排行榜三大系統(tǒng)形成多元的形成性評價(jià)和建議，讓學(xué)生在挑戰(zhàn)競賽中不斷修正學(xué)習(xí)目標(biāo)，獲得及時(shí)的信息反饋，引導(dǎo)學(xué)生沉浸其中，積極體驗(yàn)并感悟成就，從而有效提升學(xué)生的學(xué)習(xí)信心。

2.3 構(gòu)建沉浸體驗(yàn)式的學(xué)習(xí)環(huán)境

高職學(xué)習(xí)氛圍缺失、教學(xué)方式不夠新穎等是直接影響學(xué)生學(xué)業(yè)狀態(tài)的客觀因素。學(xué)習(xí)環(huán)境沉浸，就是要在教學(xué)中貫徹“以學(xué)生為主體”的高職教育理念，構(gòu)建沉浸體驗(yàn)式的學(xué)習(xí)環(huán)境，從原有課堂講授型的教學(xué)空間，轉(zhuǎn)變?yōu)槟軌驖M足團(tuán)隊(duì)協(xié)作、自主學(xué)習(xí)、自由討論、項(xiàng)目合作的教學(xué)形態(tài)，通過“潤物細(xì)無聲”的養(yǎng)成教育，幫助學(xué)生形成有效的學(xué)習(xí)方法和學(xué)習(xí)習(xí)慣，提高學(xué)習(xí)效率，形成積極正向的學(xué)習(xí)預(yù)期，幫助學(xué)生獲得良好的學(xué)習(xí)沉浸體驗(yàn)。

程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程教改的重要舉措之一，就是要根據(jù)專業(yè)和課程的特色優(yōu)勢，學(xué)習(xí)借鑒創(chuàng)客空間的成功經(jīng)驗(yàn)，構(gòu)建滿足沉浸體驗(yàn)教學(xué)的學(xué)習(xí)環(huán)境——“項(xiàng)目工場”[8]，充分呈現(xiàn)開放、共享、共同創(chuàng)造的核心價(jià)值，鼓勵師生之間、學(xué)生之間充分交流互動和創(chuàng)新實(shí)踐。其中，“項(xiàng)目工場”要結(jié)合實(shí)訓(xùn)基地建設(shè)，將“實(shí)訓(xùn)教學(xué)、技術(shù)服務(wù)、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)”有機(jī)融于一體，既要成為教學(xué)實(shí)訓(xùn)、技術(shù)研討的主要教學(xué)實(shí)踐場所，也要成為企業(yè)和師生項(xiàng)目的展示體驗(yàn)中心。教學(xué)過程中，要吸收融合IT企業(yè)的團(tuán)隊(duì)管理和Scrum敏捷框架的有益元素，將“項(xiàng)目組”作為學(xué)生自主學(xué)習(xí)、團(tuán)隊(duì)協(xié)作和創(chuàng)新的基礎(chǔ)教學(xué)單元，從而把學(xué)生從游離的個(gè)體有機(jī)地組織凝聚起來，在項(xiàng)目組每個(gè)成員的比學(xué)趕拼、合作共進(jìn)的過程中，達(dá)到學(xué)以致用、互幫互學(xué)的效果，逐步培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神、自信心、學(xué)習(xí)力。

沉浸體驗(yàn)式學(xué)習(xí)環(huán)境的構(gòu)建，其核心在于教師要主動提升高職教育“以學(xué)生為中心”理念，主動適應(yīng)角色轉(zhuǎn)換，更要正確認(rèn)識、充分尊重每位學(xué)生的個(gè)性和差異[9]，成為學(xué)生學(xué)習(xí)生活和未來發(fā)展的導(dǎo)師，建立互相尊重、真誠互助、積極融洽的師生關(guān)系和同學(xué)關(guān)系[10]，創(chuàng)設(shè)積極向上、自主實(shí)踐、勇于探索實(shí)踐的學(xué)習(xí)氛圍，挖掘和培養(yǎng)學(xué)生的個(gè)性和興趣，讓學(xué)生積極、自信、健康地學(xué)習(xí)成長。

3 結(jié) 語

讓每位學(xué)生都有人生出彩的機(jī)會，這是新時(shí)代社會和家庭對美好生活的向往，更是對高職教育的殷切期望。高職院校需要正確認(rèn)識當(dāng)前學(xué)生的學(xué)業(yè)“習(xí)得性無助”困境，通過沉浸體驗(yàn)的教學(xué)同容設(shè)計(jì)、開發(fā)虛擬現(xiàn)實(shí)的教學(xué)資源、構(gòu)建沉浸體驗(yàn)式的學(xué)習(xí)環(huán)境，持續(xù)深化課程沉浸體驗(yàn)式教學(xué)改革，堅(jiān)持因材施教，以學(xué)生發(fā)展為本，探索符合當(dāng)前生源特點(diǎn)的多樣化、個(gè)性化教學(xué)，激發(fā)學(xué)生主體積極性，真正幫助學(xué)生提高學(xué)習(xí)興趣，增強(qiáng)學(xué)習(xí)自信和學(xué)習(xí)能力，職業(yè)技能和職業(yè)素質(zhì)發(fā)展并重，培養(yǎng)高質(zhì)量技術(shù)技能型人才，助推地區(qū)經(jīng)濟(jì)和社會高質(zhì)量發(fā)展。