李 愷，張倩菡

（廣州鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院，廣東 廣州 510430）

一、引言

隨著我國現(xiàn)代化進程加快，各大城市對人才需求愈加急切。尤其是我國“一帶一路”倡議和“中國高鐵走出去”戰(zhàn)略的提出，我國對軌道行業(yè)人才需求量激增。體現(xiàn)在不僅對人才數(shù)量需求巨大，同時，對人才質(zhì)量上又有新的要求[1-2]。

然而傳統(tǒng)的人才培養(yǎng)模式——以“教師為中心”的教學(xué)模式忽略了學(xué)生的個性，無法充分調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，教學(xué)效果不如人意。混合教學(xué)（Blended-Learning）借助現(xiàn)代信息科技，為學(xué)生營造便捷的學(xué)習(xí)環(huán)境，提供多樣化的學(xué)習(xí)資源，打破了傳統(tǒng)班級授課制的局限，將在線學(xué)習(xí)（E-Learning）與面對面教學(xué)相互結(jié)合。這充分發(fā)揮了傳統(tǒng)教學(xué)與在線教學(xué)的優(yōu)勢，將兩者綜合運用，對教學(xué)過程中用到的相關(guān)教學(xué)要素進行優(yōu)化選擇和組合，從而提高教學(xué)效果[3-5]。

近年來虛實融合技術(shù)（VR/AR）與教育相結(jié)合取得了良好的效果，彌補了現(xiàn)今高職院校因場地設(shè)備等原因無法提供有效的實訓(xùn)場所的缺陷，在虛擬世界為學(xué)生提供良好的學(xué)習(xí)環(huán)境，讓學(xué)生學(xué)習(xí)擺脫了場地限制，極大地提升了教學(xué)效果，增強了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提升了教學(xué)質(zhì)量[6]，因而人才培養(yǎng)質(zhì)量得到提高。同時，因應(yīng)用了虛實融合技術(shù)，計算機成為了新式的教師，有力支撐了人才培養(yǎng)數(shù)量的提升。

二、基于虛實融合技術(shù)的混合教學(xué)模式

虛實融合技術(shù)即VR、AR 技術(shù)的一體化技術(shù)，其良好的用戶體驗、沉浸式體驗以及無場地限制等特點，已經(jīng)在培訓(xùn)、教育、軍事方面大量應(yīng)用。其在高職教育中也有應(yīng)用，但大部分需要專用設(shè)備配合使用，再加上設(shè)備制造成本較高，所以在高職院校中難以普及。隨著互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，電腦、手機等智能終端設(shè)備已經(jīng)普及，筆者研究利用終端設(shè)備搭載虛實融合技術(shù)進行進一步開發(fā)，將虛實融合技術(shù)的優(yōu)勢與傳統(tǒng)教學(xué)模式長處相結(jié)合，嘗試建立基于虛實融合技術(shù)的混合教學(xué)模式，解決高職教育中師資少、教學(xué)場地不足、實訓(xùn)設(shè)備成本高等問題，借助計算機智能指導(dǎo)教學(xué)，輔助教師指導(dǎo)學(xué)生，同時充分利用虛實融合技術(shù)無場地限制的優(yōu)勢，建立虛擬實訓(xùn)場地，提供虛擬培訓(xùn)功能，使得學(xué)生訓(xùn)練實操技能沒有場地、時間的限制，提高學(xué)生動手能力，提升學(xué)生綜合素質(zhì)。

（一）混合教學(xué)模式設(shè)計的原則

混合教學(xué)源自于建構(gòu)主義，因此混合教學(xué)模式的設(shè)計也應(yīng)滿足建構(gòu)主義教學(xué)理論設(shè)計原則[7]。建構(gòu)主義以“情景”“合作”“互動”“自主建構(gòu)”為教學(xué)發(fā)生環(huán)境的四大組成部分。在此基礎(chǔ)之上，混合教學(xué)應(yīng)遵循以下原則。

1.雙主性原則

混合教學(xué)結(jié)合了傳統(tǒng)教學(xué)和在線教學(xué)的特征，將教師主導(dǎo)與學(xué)生主體有機結(jié)合在一起，因此混合教學(xué)既要堅持教師的主導(dǎo)作用，同時也要確保學(xué)生為中心的主體地位，即主導(dǎo)和主體結(jié)合，體現(xiàn)雙主性。

2.目標性原則

混合教學(xué)的本質(zhì)是為了提升教學(xué)效率，強化教學(xué)效果。因此在設(shè)計教學(xué)模式時，不能為了混合而混合，必須始終從教學(xué)目標出發(fā)，發(fā)揮傳統(tǒng)教學(xué)和在線教學(xué)各自的優(yōu)勢，針對學(xué)生情況選擇最合適的混合方式。

3.整體性原則

雖然混合教學(xué)包含了傳統(tǒng)的課堂教學(xué)和在線網(wǎng)絡(luò)教學(xué)兩種方式，但并不意味著兩者相互獨立，而應(yīng)綜合兩者各自的特點，考慮各方面因素完善教學(xué)體系，將兩者有機地融合為一個整體。這種整體性要囊括教學(xué)目標的統(tǒng)一性、教學(xué)內(nèi)容的系統(tǒng)性、教學(xué)組織形式的多樣性以及知識結(jié)構(gòu)的完整性等。

4.開放性原則

開放性原則要求是在把混合教學(xué)看作一個整體的基礎(chǔ)上，使之保持開放狀態(tài)。首先，教學(xué)方式的開放，具體包括教學(xué)硬件設(shè)施的開放和教學(xué)手段的開放，教學(xué)的方式面臨多樣化的渠道，教師、學(xué)生教與學(xué)的途徑擴寬，促進學(xué)習(xí)過程的高效完成；其次，教學(xué)內(nèi)容的開放，教學(xué)資源不局限于固定的書本、圖書館等有限的學(xué)習(xí)空間內(nèi)，而是為學(xué)生無限延展信息的接收源，課堂逐漸向社會、電子網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域延伸，促進學(xué)生學(xué)習(xí)的發(fā)生；再次，教學(xué)過程的開放，教育理念從機械、灌輸?shù)葍r值取向轉(zhuǎn)變?yōu)閷γ裰?、開放、探究、交互等理念訴求。

（二）基于虛實融合的混合教學(xué)模式構(gòu)建

基于混合教學(xué)模式設(shè)計的原則，同時借鑒傳統(tǒng)教學(xué)模式和網(wǎng)絡(luò)教學(xué)的特點，參照信息化教學(xué)的流程圖，構(gòu)建適合城市軌道交通車輛專業(yè)的混合教學(xué)模式，主要包括學(xué)前分析、資源建設(shè)、教學(xué)組織和教學(xué)評價4 個階段，其主要框架見圖1。

1.學(xué)前分析

針對教學(xué)對象進行分析，定制設(shè)計教學(xué)目標和教學(xué)內(nèi)容，其中教學(xué)對象的分析主要包括學(xué)生知識儲備分析、學(xué)生的專業(yè)方向分析、學(xué)生的綜合素養(yǎng)分析。

2.資源建設(shè)

針對教學(xué)對象需要掌握的教學(xué)內(nèi)容以及在課程中需要達到的教學(xué)目標，對教學(xué)資源進行篩選優(yōu)化，提高資源質(zhì)量，為良好的教學(xué)體驗奠定基礎(chǔ)。

3.教學(xué)組織

此環(huán)節(jié)是整個混合教學(xué)的核心內(nèi)容，主要分成三個部分：課前預(yù)習(xí)、課中研學(xué)和課后鞏固。課前預(yù)習(xí)在上課之前，教師可將上課內(nèi)容提前發(fā)給學(xué)生進行預(yù)習(xí)，利用虛擬平臺進行課前導(dǎo)學(xué)，引發(fā)學(xué)生思考。以問題為驅(qū)動，帶動整個課程。在課中環(huán)節(jié)，教師針對學(xué)生在預(yù)習(xí)階段產(chǎn)生的問題對學(xué)生進行引導(dǎo)，并與學(xué)生一起對問題進行探討，協(xié)作完成解疑答惑過程，調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)主動性，提升學(xué)生自主學(xué)習(xí)解決問題的能力。課后鞏固階段，對上課內(nèi)容進一步深入提問，引發(fā)學(xué)生思考，從而加深學(xué)生對知識的理解程度，提高教學(xué)效果。

4.教學(xué)評價

此過程對學(xué)生的學(xué)習(xí)情況做出科學(xué)評估，動態(tài)地調(diào)整整個教學(xué)過程，從而適應(yīng)各個不同階段的學(xué)生學(xué)習(xí)情況，更為科學(xué)地提高學(xué)習(xí)效率，提升教學(xué)效果。

（三）基于虛實融合技術(shù)的混合教學(xué)系統(tǒng)

為了更好地實現(xiàn)混合教學(xué)，筆者依托智慧職教的云課堂平臺，同時借助虛擬現(xiàn)實技術(shù)，搭建了基于虛實融合技術(shù)的混合教學(xué)系統(tǒng)。系統(tǒng)為C/S 與B/S 架構(gòu)相結(jié)合的混合組織架構(gòu)，系統(tǒng)總共分成三個部分：瀏覽器端（Browser）、客戶端（Client）、服務(wù)器端（Server）。其中各部分的關(guān)系以及整個系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框架如圖2所示。

圖2 基于虛實融合技術(shù)的混合教學(xué)系統(tǒng)框架圖

瀏覽器端利用智慧職教搭建的平臺，供學(xué)生在線學(xué)習(xí)，同時可檢測學(xué)生學(xué)習(xí)進度以及活躍度，以便教師掌握學(xué)生的實際學(xué)習(xí)情況，合理地調(diào)整教學(xué)進度和深度，從而提高教學(xué)質(zhì)量。

客戶端分為離線版和在線版。其中離線版供PC 端離線使用，但是課程資源不會進行更新；在線版分為PC 端和手機端，可供學(xué)生用于虛擬訓(xùn)練，如提供車輛設(shè)備的拆解訓(xùn)練、故障診斷、設(shè)備認知、檢修流程等等。

服務(wù)器端作為系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交換中心，用于處理交互數(shù)據(jù)、資源數(shù)據(jù)更新、用戶管理等數(shù)據(jù)庫管理工作。

（四）基于虛實融合技術(shù)的混合教學(xué)評價體系

由于混合學(xué)習(xí)是多方面、多層次的學(xué)習(xí)，因此評價方式也不能只局限于課程的考試成績，應(yīng)該是多元化、多方面的。在教學(xué)體系評價方面，利用云課堂網(wǎng)站以及虛擬培訓(xùn)系統(tǒng)提供的學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)管理功能，基本能夠?qū)虒W(xué)效果實現(xiàn)多元化、多方面的考核。詳細混合教學(xué)評價體系見表1。

表1 基于虛實融合技術(shù)的混合教學(xué)評價體系

混合教學(xué)評價體系主要分成三個部分：課程參與程度、知識技能考察和實操技能考察。

課程參與程度：高職院校學(xué)生基礎(chǔ)較差，學(xué)習(xí)主動性不高，因此需要鼓勵學(xué)生參與到課程中，故增加了課程參與程度的考核。增加了在線學(xué)習(xí)使用率的占分比例，鼓勵學(xué)生在線進行學(xué)習(xí)。

知識技能考察：主要是為了檢驗學(xué)生自主學(xué)習(xí)和在面授課堂學(xué)習(xí)的情況，考慮到高職院校學(xué)生主要以技能實操為主，因此此部分占分比例與實操技能考核相比較低。

實操技能考察：此部分分虛擬培訓(xùn)系統(tǒng)使用情況和實際技能訓(xùn)練情況考察兩方面，因高職院校存在學(xué)生多、設(shè)備少的情況，因此鼓勵學(xué)生多使用虛擬培訓(xùn)系統(tǒng)進行預(yù)訓(xùn)練，以便在實操過程中更高效地進行訓(xùn)練。此部分的考評分數(shù)最高。

三、實踐探索

（一）混合教學(xué)課程建設(shè)

筆者以城市軌道交通車輛專業(yè)（檢修方向）為例，對基于虛實融合技術(shù)的混合教學(xué)模式進行實踐探索。

在進行混合教學(xué)時，教師需要在智慧職教建立課程，上傳課程資源（如圖3所示），同時邀請學(xué)生注冊并加入課程，進行學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)監(jiān)督。

圖3 智慧職教建立課程截圖

教師在使用過程中可以對學(xué)生參與程度，學(xué)習(xí)情況進行監(jiān)督，其中涵蓋多種數(shù)據(jù)如學(xué)生參與作業(yè)人數(shù)、參與線上討論人數(shù)、學(xué)生學(xué)習(xí)課程資料次數(shù)、學(xué)生簽到率、小組成績、上課活躍度等等。

通過智慧職教對學(xué)生的學(xué)習(xí)情況進行分析，教師可以實時了解學(xué)生對課程內(nèi)容的掌握情況，同時可以動態(tài)調(diào)整教學(xué)內(nèi)容，以適應(yīng)學(xué)生學(xué)習(xí)進度。

（二）基于虛實融合技術(shù)的訓(xùn)練系統(tǒng)

在實操技能培訓(xùn)方面，筆者自主開發(fā)了虛擬培訓(xùn)系統(tǒng)，以車門技能訓(xùn)練為例進行介紹。整個訓(xùn)練分成三部分：認知學(xué)習(xí)、模擬訓(xùn)練和考試評估。系統(tǒng)主界面如圖4所示。

圖4 車門虛擬訓(xùn)練系統(tǒng)操作主界面

在車門認知學(xué)習(xí)訓(xùn)練中，學(xué)生可以通過虛擬手觸碰車門部件，在系統(tǒng)中可以彈出相關(guān)部件的名稱、功能、結(jié)構(gòu)組成等基礎(chǔ)知識。圖5為車門認知學(xué)習(xí)界面，對車門基本知識及分類進行介紹。與此同時，在認知學(xué)習(xí)模塊中，還可以學(xué)習(xí)車門的開關(guān)原理，學(xué)生可以在系統(tǒng)中從各個角度觀看各個零部件在開關(guān)門時的工作過程（如圖6所示）。

圖5 車門認知學(xué)習(xí)界面

圖6 車門工作原理演示

在模擬訓(xùn)練中，學(xué)生可以通過系統(tǒng)指引按照車門拆裝工藝流程進行拆裝訓(xùn)練。如拆解車門絲杠時，需要使用扳手固定螺母，之后用六角起子取出螺栓，在系統(tǒng)中會將需要拆解的零件標亮，提示學(xué)生鎖定關(guān)鍵位置。拆解過程如圖7所示。

圖7 車門拆解引導(dǎo)訓(xùn)練

在考試評估系統(tǒng)中，界面和操作與模擬訓(xùn)練一樣，只是在學(xué)生拆裝過程中不再有關(guān)鍵位置提示，并且會對學(xué)生拆裝進行計時，用于考核。

在移動終端如手機、平板電腦等設(shè)備上也可以使用開發(fā)的系統(tǒng)，如可以使用手機掃描列車設(shè)備如受電弓的圖片，即刻在手機上可以看到疊加在圖片上的受電弓模型，并且可以實現(xiàn)360°無死角觀看（如圖8所示），還可以在手機上拆解受電弓（如圖9所示）。

圖8 受電弓工作原理演示

圖9 受電弓爆炸視圖介紹

（三）教學(xué)效果

通過搭建基于虛實融合技術(shù)的混合教學(xué)系統(tǒng)，筆者帶領(lǐng)學(xué)生在多項賽事上獲獎，如第六屆中國國際“互聯(lián)網(wǎng)+”大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽總決賽銀獎、第十二屆“挑戰(zhàn)杯”廣東大學(xué)生創(chuàng)業(yè)計劃競賽金獎、2019年廣東省高等職業(yè)院校技能大賽“虛擬現(xiàn)實（VR）設(shè)計及制作賽項”三等獎。同時筆者依此出版了《城市軌道交通車輛電氣設(shè)備》新形態(tài)教材。

四、結(jié)語

針對當前高職院校教學(xué)存在的問題，借助在線網(wǎng)絡(luò)課堂、虛實融合技術(shù)與傳統(tǒng)面授課堂的相互結(jié)合，構(gòu)建了基于虛實融合技術(shù)的混合教學(xué)模式，同時依據(jù)城市軌道交通車輛技術(shù)專業(yè)的特點搭建了虛擬培訓(xùn)平臺，解決了實訓(xùn)設(shè)備不足的問題，也讓學(xué)生擺脫了場地的限制，激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，提高了學(xué)習(xí)效率和教學(xué)質(zhì)量。