袁貝貝

摘 ? 要：創(chuàng)新是動力，人才是資源，科技進步與人才培養(yǎng)相輔相成，共同推動經(jīng)濟社會迅猛發(fā)展。目前，以互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)及云計算為代表的新一輪信息科技革命方興未艾，虛擬現(xiàn)實技術(shù)正是新一輪科技革命的時代產(chǎn)物，其廣泛普及與深入發(fā)展為創(chuàng)新型人才培養(yǎng)提供了更多機遇?；诖耍饕芯苛水?dāng)前創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)現(xiàn)狀、虛擬現(xiàn)實技術(shù)在教育中的應(yīng)用現(xiàn)狀，探討將虛擬現(xiàn)實技術(shù)應(yīng)用到創(chuàng)新型人才培養(yǎng)中的必要性及可行性，為借助虛擬現(xiàn)實技術(shù)平臺切實有效地開展人才培養(yǎng)，培育學(xué)生創(chuàng)新能力，提供一定參考與借鑒。

關(guān)鍵詞：虛擬現(xiàn)實技術(shù);創(chuàng)新型;人才培養(yǎng)

1 ? ?研究背景

2018年9月10日，習(xí)近平總書記在全國教育大會上指出：“教育是民族振興、社會進步的重要基石，是功在當(dāng)代、利在千秋的德政工程，對提高人民綜合素質(zhì)、促進人的全面發(fā)展、增強中華民族創(chuàng)新創(chuàng)造活力、實現(xiàn)中華民族偉大復(fù)興具有決定性意義?！盵1]創(chuàng)新是我國經(jīng)濟由高速增長向高質(zhì)量發(fā)展轉(zhuǎn)變的動力，人才是實現(xiàn)創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展的第一資源?！秶抑虚L期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要（2010—2020年）》明確提出“高校要遵循教育規(guī)律和人才成長規(guī)律，深化教育教學(xué)改革，創(chuàng)新教育教學(xué)方法，探索多種培養(yǎng)方式，形成各類人才輩出、拔尖創(chuàng)新人才不斷涌現(xiàn)的局面”[2]。當(dāng)前高校教育使命在于培養(yǎng)多樣化、應(yīng)用型、創(chuàng)新型人才。

虛擬現(xiàn)實技術(shù)是一種人機交互方式的革新，它可以借助計算機系統(tǒng)處理極其復(fù)雜的數(shù)據(jù)，創(chuàng)建出一個虛擬世界，通過對人的視覺、聽覺、觸覺、味覺等感官器官進行作用，使人產(chǎn)生一種身臨其境的感覺，并可以通過自然的方式與虛擬世界中的對象進行交互，得到與現(xiàn)實世界幾乎同樣的感受。在科技信息時代，新思想新技術(shù)不斷碰撞出火花，虛擬現(xiàn)實技術(shù)已經(jīng)成為各行各業(yè)廣泛應(yīng)用和致力于開發(fā)的熱點。在教育領(lǐng)域，基于虛擬現(xiàn)實技術(shù)創(chuàng)建自然、直觀的學(xué)習(xí)場景和交互的學(xué)習(xí)方式，激發(fā)學(xué)生的求知欲和好奇心，使得教育形式更加多樣化，對培育創(chuàng)新型人才產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響。

2 ? ?教育現(xiàn)狀

2.1 ?創(chuàng)新型人才教育現(xiàn)狀

聯(lián)合國教科文組織關(guān)于21世紀(jì)教育發(fā)展的報告中提出，要求培養(yǎng)創(chuàng)新型的人才。目前，美國、英國、日本等發(fā)達(dá)國家對創(chuàng)新型人才的理解比較寬泛，強調(diào)在發(fā)展人個性的同時進行創(chuàng)新意識、創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，并將創(chuàng)新型人才培養(yǎng)提升至國家發(fā)展戰(zhàn)略層面。

國內(nèi)高校創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育的實施始于20世紀(jì)末。根據(jù)教育部《關(guān)于大力推進高等學(xué)校創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育和大學(xué)生自主創(chuàng)業(yè)工作的意見》，多年來，創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育逐步引起了各高校的重視，一些高校在國家有關(guān)部門和地方政府的積極引導(dǎo)下，進行了有益的探索與實踐[3]。

2.2 ?虛擬現(xiàn)實技術(shù)在教育中的應(yīng)用現(xiàn)狀

自1973年Myron Krurger提出了“Artificial Reality”一詞后，虛擬現(xiàn)實技術(shù)概念開始形成。1989年，美國的VPL公司的創(chuàng)始人拉尼爾正式提出虛擬現(xiàn)實（Virtual Reality，VR）一詞。隨著計算機技術(shù)的發(fā)展，虛擬現(xiàn)實技術(shù)發(fā)展也進入快車道，虛擬現(xiàn)實技術(shù)的應(yīng)用從最開始的航天航空逐漸進入其他領(lǐng)域，并取得顯著成果[4]。

在發(fā)達(dá)國家，虛擬現(xiàn)實技術(shù)在教育領(lǐng)域中應(yīng)用起步較早，早在20世紀(jì) 80年代，美國就已經(jīng)建立了虛擬現(xiàn)實教育系統(tǒng)，如北卡羅來納大學(xué)計算機系作為研究虛擬現(xiàn)實技術(shù)的先鋒，先后進行了分子建模、航空駕駛、外科手術(shù)仿真等方面的研究。英國、德國、日本等國家也都積極進行了虛擬現(xiàn)實技術(shù)的開發(fā)與應(yīng)用。

在國內(nèi)，虛擬現(xiàn)實技術(shù)研究始于20世紀(jì)90年代初，起步較晚，技術(shù)上有一定的差距。因此，我國政府有關(guān)部門和科學(xué)家們高度重視，根據(jù)我國的國情制定開展了一系列虛擬現(xiàn)實技術(shù)研究計劃，取得了不錯的成績。

北京航空航天大學(xué)國內(nèi)最早進行虛擬現(xiàn)實技術(shù)研究、最有權(quán)威的單位之一，2018年2月，軟件學(xué)院開始招收第一批虛擬現(xiàn)實技術(shù)與應(yīng)用專業(yè)研究生。浙江大學(xué)CAD&CG國家重點實驗室開發(fā)出了一套桌面型虛擬建筑環(huán)境實時漫游系統(tǒng)。清華大學(xué)計算機科學(xué)和技術(shù)系對虛擬現(xiàn)實和臨場感方面進行了研究。西安交通大學(xué)信息工程研究所對虛擬現(xiàn)實中的關(guān)鍵技術(shù)—立體顯示技術(shù)進行了研究。

2015年教育部在推進信息技術(shù)應(yīng)用教學(xué)中指出“在現(xiàn)場實習(xí)安排困難或危險性高的專業(yè)領(lǐng)域，開發(fā)替代性虛擬仿真實訓(xùn)系統(tǒng);針對教學(xué)中難以理解的復(fù)雜結(jié)構(gòu)復(fù)雜運動等，開發(fā)仿真教學(xué)軟件”。2018年，教育部辦公廳明確將虛擬現(xiàn)實技術(shù)列為教育信息化的年度工作重點。以虛擬現(xiàn)實技術(shù)為代表的新興技術(shù)，在教育中廣泛應(yīng)用，促進了教育模式、方法和辦學(xué)方式的轉(zhuǎn)變，加快了教育現(xiàn)代化建設(shè)。

3 ? ?基于虛擬現(xiàn)實技術(shù)人才培養(yǎng)模式的構(gòu)建

3.1 ?教學(xué)內(nèi)容虛擬化

課程教學(xué)過程中，傳統(tǒng)教學(xué)模式板書式或者PPT講授屬于單向傳輸型，講解方法過于扁平化，一些學(xué)科知識過于抽象晦澀，學(xué)生無法深入形象理解，例如涉及多維度教學(xué)內(nèi)容，限于學(xué)生想象、思考等先天能力，部分學(xué)生對于授課內(nèi)容理解不到位，與授課教師講授內(nèi)容產(chǎn)生“脫軌”現(xiàn)象，最終導(dǎo)致學(xué)生學(xué)習(xí)興趣不足，學(xué)習(xí)質(zhì)量不高，甚至可能產(chǎn)生“逆反厭學(xué)”心理，嚴(yán)重影響知識有效完整傳遞。

而虛擬現(xiàn)實技術(shù)則可以在某些方面改進傳統(tǒng)教學(xué)模式的短板，提高知識傳遞的完整性、有效性，改善教師授課環(huán)境，增強學(xué)生理解與領(lǐng)悟能力。結(jié)合虛擬現(xiàn)實技術(shù)，針對教學(xué)內(nèi)容進行模擬，特別是一些難以講解、理解晦澀的教學(xué)場景，借助虛擬現(xiàn)實技術(shù)進行模型構(gòu)建模擬演示，將知識點由文字轉(zhuǎn)換為圖形圖像，由二維空間轉(zhuǎn)換為三維空間，甚至是多維空間，由靜態(tài)轉(zhuǎn)換為動態(tài)，使得課程具有圖、聲、形并茂特點，知識的傳達(dá)更加形象、準(zhǔn)確、全面。學(xué)生通過視覺、聽覺、觸覺獲取知識信息，增強學(xué)生的好奇心與學(xué)習(xí)興趣，學(xué)生自主控制進行人機交互，實現(xiàn)雙向的立體教學(xué)，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)探索動力和實踐創(chuàng)新能力。

3.2 ?教學(xué)實驗多樣化

在實驗教學(xué)中，存在某些實驗受實驗環(huán)境、實驗經(jīng)費等客觀外在因素限制，致使實驗教學(xué)方式較為“粗糙”，甚至存在無法進行的情況，充分利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)的沉浸性、交互性、想象性的特點，構(gòu)建基于虛擬現(xiàn)實技術(shù)的實驗平臺。在實驗平臺里，學(xué)生可以根據(jù)老師講解預(yù)先進行模擬實驗，教師可以根據(jù)學(xué)生的實驗結(jié)果進行指導(dǎo)或者在學(xué)生進行實驗的同時跟進指導(dǎo)，實驗參數(shù)可以隨時修正。借助虛擬現(xiàn)實技術(shù)的實驗平臺，學(xué)生可以充分發(fā)揮自己的自主能動性，降低實驗的危險系數(shù)、實驗成本，徹底打破時間、空間、經(jīng)費的限制，可以完成現(xiàn)實中難以進行的實驗項目，大大提高學(xué)生的創(chuàng)新實踐能力。

在實訓(xùn)教學(xué)中，基于虛擬現(xiàn)實技術(shù)創(chuàng)建的實訓(xùn)環(huán)境可以進行不同內(nèi)容、模式的設(shè)計，學(xué)生根據(jù)自己的性格、思維習(xí)慣、學(xué)習(xí)水平及需求，選擇自己需要的學(xué)習(xí)內(nèi)容。由于虛擬環(huán)境的實時性、安全性，學(xué)生可以沒有壓力、全身心地進行反復(fù)練習(xí)，直至掌握操作技能為止。

基于虛擬現(xiàn)實技術(shù)的教學(xué)實驗中，生物科學(xué)專業(yè)的學(xué)生可以進入虛擬細(xì)胞分子里面進行學(xué)習(xí);彈藥工程與爆炸技術(shù)專業(yè)的學(xué)生可以實現(xiàn)武器設(shè)計、實驗一條龍服務(wù);土建類專業(yè)的學(xué)生可以隨時進行各種施工流程試驗等?；谔摂M現(xiàn)實技術(shù)的教學(xué)實驗實現(xiàn)了學(xué)生“不限時間、不限地點、不限次數(shù)”的學(xué)習(xí)，且交互性強，這使學(xué)生學(xué)習(xí)更加開放，思想更加活躍，極大提升其創(chuàng)新意識。

4 ? ?基于虛擬現(xiàn)實技術(shù)創(chuàng)新型人才培養(yǎng)面臨的挑戰(zhàn)

4.1 ?設(shè)備技術(shù)問題

目前，虛擬現(xiàn)實技術(shù)對教育的發(fā)展取得了令人矚目的成果，但仍然存在著不足。首先，虛擬現(xiàn)實技術(shù)的硬件方面，在舒適度、清晰度等方面，存在一定問題，特別是使用虛擬現(xiàn)實設(shè)備時會產(chǎn)生一定眩暈感，學(xué)生使用時學(xué)習(xí)體驗效果會受到一定影響。其次，在虛擬現(xiàn)實授課學(xué)習(xí)內(nèi)容方面，交互學(xué)習(xí)時間容易出現(xiàn)持續(xù)較短的情況，從而導(dǎo)致學(xué)生無法持續(xù)投入。最后，基于虛擬現(xiàn)實技術(shù)的學(xué)習(xí)平臺構(gòu)建較為復(fù)雜，個別成本過高，導(dǎo)致學(xué)習(xí)平臺推廣受限。

當(dāng)然這些不足只是暫時的，隨著科技革命的繼續(xù)深化，如5G、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)的異軍崛起，虛擬現(xiàn)實技術(shù)在教育方面的技術(shù)短板也終將會得到有效解決。

4.2 ?學(xué)習(xí)環(huán)境設(shè)計問題

學(xué)習(xí)環(huán)境設(shè)計環(huán)節(jié)繁雜，頂層設(shè)計難度較大，需要涵蓋方方面面?；谔摂M現(xiàn)實技術(shù)的創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)強調(diào)以學(xué)生作為中心，打破以往以教師為中心的教育模式，因此做好學(xué)習(xí)環(huán)境的設(shè)計至關(guān)重要。學(xué)習(xí)環(huán)境設(shè)計包含很多內(nèi)容，包括虛擬環(huán)境模型的創(chuàng)建、數(shù)據(jù)庫的搭建、界面的設(shè)計、交互的設(shè)計、教學(xué)環(huán)節(jié)的設(shè)計等，因此，設(shè)計難度大、工作量大，要求制作人員的相互協(xié)調(diào)性需一致。

5 ? ?結(jié)語

面對不斷發(fā)展的經(jīng)濟環(huán)境，社會對創(chuàng)新型人才的需求愈發(fā)強烈，對于人才培養(yǎng)的革新愈發(fā)迫切。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展進步，虛擬現(xiàn)實技術(shù)與教育相融合，改變傳統(tǒng)教學(xué)課堂、教學(xué)方式的局限，突破技術(shù)壁壘，使得學(xué)生可以在虛擬現(xiàn)實技術(shù)構(gòu)建的虛擬環(huán)境中進行更加直觀、形象的交互學(xué)習(xí)實踐，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高其創(chuàng)新思維能力，借助于虛擬現(xiàn)實技術(shù)，創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)將向深度教學(xué)模式改革方向發(fā)展。

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