陳長全

摘 要：隨著信息技術(shù)的不斷進步，虛擬現(xiàn)實技術(shù)的出現(xiàn)為職教實訓(xùn)教學(xué)的發(fā)展帶來了新的挑戰(zhàn)和機遇。文章分析了高職教育實訓(xùn)教學(xué)中存在的問題和虛擬仿真實訓(xùn)基地建設(shè)中的不足，介紹了虛擬現(xiàn)實技術(shù)的特點、優(yōu)勢和應(yīng)用趨勢。

關(guān)鍵詞：虛擬現(xiàn)實技術(shù);實訓(xùn)教學(xué);應(yīng)用

0 引言

2019年，國家提出“雙高計劃”，即建設(shè)一批引領(lǐng)改革、支撐發(fā)展、中國特色、世界水平的高等職業(yè)學(xué)校和骨干專業(yè)（群）的重大建設(shè)工程?！半p高計劃”類似于本科院校的“雙一流計劃”，也是一項國家重大戰(zhàn)略，對促進職業(yè)教育的快速發(fā)展具有重要的推動作用，也為我國經(jīng)濟轉(zhuǎn)型升級高質(zhì)量發(fā)展提供強大的人才基礎(chǔ)?！半p高計劃”中提出了10條重要的改革任務(wù)，其中之一是“提升信息化水平”，即加快智慧校園建設(shè)，促進信息技術(shù)和智能技術(shù)深度融入教育教學(xué)和管理服務(wù)全過程[1]。

虛擬現(xiàn)實技術(shù)作為一項全新的信息技術(shù)，它在教育教學(xué)中的應(yīng)用受到了前所未有的關(guān)注和重視。虛擬現(xiàn)實技術(shù) （Virtual Reality，又稱靈境技術(shù)）是利用計算機生成一種模擬環(huán)境并使用戶沉浸到該環(huán)境中的計算機仿真系統(tǒng)，它是既可以創(chuàng)建又可以體驗虛擬世界的全新種類。

1 高職院校實訓(xùn)教學(xué)發(fā)展中存在的問題和不足

目前，高職院校在實訓(xùn)教學(xué)發(fā)展中還存在較多的問題：第一，現(xiàn)有投入使用的實訓(xùn)設(shè)備更新速度往往跟不上技術(shù)更新的速度，至少比市場上的新設(shè)備落后半年以上。專業(yè)設(shè)備售價高且結(jié)構(gòu)模塊復(fù)雜，投入實訓(xùn)基地的建設(shè)經(jīng)費較大而產(chǎn)生的各項效益偏低。第二，每一位學(xué)生都應(yīng)接受實訓(xùn)，但由于場地和設(shè)備數(shù)量等原因，老師在上課時只能讓學(xué)生輪流操作，影響了教學(xué)進度。第三，各專業(yè)的實訓(xùn)教學(xué)相差較大，導(dǎo)致教學(xué)資源緊張并弱化總體的教學(xué)效果。第四，學(xué)生在操作實訓(xùn)設(shè)備時不可避免會出現(xiàn)人為失誤，也就存在失誤的風險隱患和機器故障，一些專業(yè)設(shè)備日常維護成本高。第五，有些昂貴且內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜的設(shè)備對學(xué)生來說光看視頻是難以理解的，而學(xué)校也不可能將此類設(shè)備拆解給學(xué)生觀看，學(xué)生的親身體驗感不強，導(dǎo)致實訓(xùn)效果不甚理想。第六，學(xué)生的安全意識較為欠缺，伴隨著較高的發(fā)生實訓(xùn)操作意外的風險系數(shù)[2]。

傳統(tǒng)的實訓(xùn)教學(xué)存在實訓(xùn)內(nèi)容枯燥、實訓(xùn)環(huán)境簡單、實訓(xùn)資源移植性弱、實訓(xùn)互動方式單一等不足。第一，老師在實訓(xùn)過程中，由于各種因素，很難讓學(xué)生親自體驗，所以只能不斷地強調(diào)一些理論知識，導(dǎo)致學(xué)生也無法理解其中的原理，實訓(xùn)課往往變成了理論課，再加上學(xué)生的理解能力有限，導(dǎo)致學(xué)生在學(xué)習(xí)上困難重重，實訓(xùn)教學(xué)質(zhì)量不盡人意。第二，國家提出高職擴招百萬學(xué)生，學(xué)生人數(shù)顯著增加，但學(xué)校設(shè)備經(jīng)費并沒有顯著增加，因而實訓(xùn)教學(xué)條件難以適應(yīng)實訓(xùn)需要和就業(yè)要求。第三，“因材施教”教學(xué)理念還沒有真正形成。一些自我管理能力不足、獲得新技能水平低、就業(yè)競爭力弱的學(xué)生，受成長環(huán)境、自身因素和外部環(huán)境的影響，個人素質(zhì)發(fā)展相對薄弱。為了提高教學(xué)效果，提高學(xué)生的綜合素質(zhì)和能力，有必要針對學(xué)生的實際情況開展教學(xué)服務(wù)，使全體學(xué)生都能更多地參與到實訓(xùn)操作中來，既有利于提高學(xué)生的綜合能力，也有利于他們今后繼續(xù)自主學(xué)習(xí)和提高。

2 VR虛擬現(xiàn)實技術(shù)的特點及優(yōu)勢

2.1 運動性

運動性是指虛擬現(xiàn)實技術(shù)使虛擬物體按真實環(huán)境中的物理運動規(guī)律來進行，而不是靜態(tài)或不符合真實規(guī)律的胡亂編造。

2.2 沉浸性

沉浸性是指用戶在虛擬現(xiàn)實技術(shù)創(chuàng)造的虛擬環(huán)境當中，仿佛置身于真實環(huán)境中，里面有“看”“聽”“聞”等五官感覺，這些和真實世界中幾乎完全一致，讓人們身臨其境。隨著技術(shù)的不斷進步，其沉浸性和體驗感會更加舒適、完美。

2.3 動作性

動作性是指用戶在操作虛擬系統(tǒng)時，發(fā)揮出的動作跟真實世界中幾乎相一致，比如跑步的動作，在虛擬現(xiàn)實環(huán)境中是一樣要做出跑步的身體反應(yīng)。

2.4 交互性

虛擬現(xiàn)實環(huán)境中有了運動性、沉浸性、動作性等這些基礎(chǔ)功能后，這就使得它必然有可以交互的特點。

3 ? VR虛擬現(xiàn)實技術(shù)對高職院校實訓(xùn)教學(xué)的促進作用

3.1 學(xué)生學(xué)習(xí)興趣得以增強

興趣是最好的動力，應(yīng)用虛擬現(xiàn)實設(shè)備和場地開展實訓(xùn)教學(xué)活動，通過虛擬仿真操作，讓枯燥乏味的訓(xùn)練變得有趣生動，能夠減輕實訓(xùn)學(xué)生的學(xué)習(xí)壓力。同時，能夠讓操作困難的實訓(xùn)變得相對簡單，操作容錯率高，學(xué)生不再擔心各種操作失誤，學(xué)習(xí)動力明顯增強。

3.2 實訓(xùn)教學(xué)質(zhì)量顯著提升

教學(xué)效果和質(zhì)量是衡量教學(xué)設(shè)備優(yōu)劣的尺子。如果可以利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)創(chuàng)造的環(huán)境和物體讓學(xué)生在操作訓(xùn)練后，在思維上、身體上和心理上都能夠得到體驗和提高，真正掌握原理和方法，那就說明這種實訓(xùn)條件達到了實訓(xùn)教學(xué)的目的。

3.3 教學(xué)手段豐富且完善

實訓(xùn)活動開展不再局限于特定的實訓(xùn)場所，進入虛擬現(xiàn)實教室后，只要借助專用的虛擬設(shè)備展示出具體的三維圖像，學(xué)生就可以進入豐富多樣的實訓(xùn)場景中。實訓(xùn)的各項流程有條不紊地進行，學(xué)生在其中可自行佩戴專用眼鏡或頭盔進行學(xué)習(xí)互動，在虛擬的環(huán)境中身臨其境地對虛擬設(shè)備進行操作，提高了學(xué)生的參與度，豐富了學(xué)習(xí)內(nèi)容，有利于學(xué)生掌握學(xué)習(xí)要點，基本原理及實訓(xùn)結(jié)果清晰易懂。

3.4 實訓(xùn)經(jīng)費投入效益提高

不僅是各種實訓(xùn)設(shè)備，還有實訓(xùn)場地等各項投入，實訓(xùn)經(jīng)費龐大且效益不高。采用虛擬現(xiàn)實技術(shù)后，學(xué)生不但可以深入觀看或摸索設(shè)備內(nèi)部構(gòu)造，更加理解其中的奧秘和規(guī)律知識，更重要的是能夠收獲較為真實的虛擬實訓(xùn)經(jīng)歷，較大幅度地減少相關(guān)實訓(xùn)設(shè)備的經(jīng)費支出，充分發(fā)揮實訓(xùn)經(jīng)費投入的使用效益。

4 基于虛擬現(xiàn)實技術(shù)實訓(xùn)基地建設(shè)存在的問題

目前虛擬現(xiàn)實技術(shù)的飛速發(fā)展，其在實訓(xùn)教學(xué)中的顯著作用正得到越來越多的學(xué)校、教師和專家的認可，來自各方面加強虛擬現(xiàn)實技術(shù)實訓(xùn)基地建設(shè)的呼聲也越來越多。當前國內(nèi)虛擬現(xiàn)實技術(shù)實訓(xùn)基地的發(fā)展還存在諸多亟須解決的問題，需進一步探索完善。

4.1 建設(shè)投入力度不夠

虛擬現(xiàn)實技術(shù)實訓(xùn)基地建設(shè)投入不足，力度不強，尚未普及。其原因有：一是，學(xué)校領(lǐng)導(dǎo)認識不足，還未真正認識到虛擬現(xiàn)實技術(shù)的優(yōu)勢和魅力，缺乏對這項新興技術(shù)的全面了解，因而難以下決心引進和使用;二是，經(jīng)費有限，建設(shè)虛擬現(xiàn)實技術(shù)實訓(xùn)基地前期經(jīng)費投入較大，而學(xué)校的辦學(xué)經(jīng)費有限，考慮到投入產(chǎn)出比等各種因素問題，對新技術(shù)的使用慎之又慎;三是，虛擬仿真實訓(xùn)基地建設(shè)優(yōu)秀范例較少，推廣有限，其成熟程度還缺乏一致的認可。

4.2 標準和規(guī)范較欠缺

高等職業(yè)教育是以提高學(xué)生的專業(yè)技能實踐能力為歸宿點，目的是提高學(xué)生的技能，使學(xué)生達到就業(yè)的目標，讓學(xué)生獲得全面的發(fā)展。不能單純?yōu)榱颂摂M仿真教學(xué)而開發(fā)，它的作用是為了達到教學(xué)過程的最優(yōu)化。但目前虛擬現(xiàn)實技術(shù)的軟件開發(fā)和應(yīng)用還欠缺一些規(guī)范性和標準性的內(nèi)容，由于各家供應(yīng)商技術(shù)力量參差不齊，且虛擬仿真實訓(xùn)系統(tǒng)的開發(fā)必須考慮成本效益，因而產(chǎn)品差異較大，無法有效推廣，無形中增加了采購成本。

4.3 應(yīng)用與實際不夠契合

目前基于虛擬現(xiàn)實技術(shù)的實訓(xùn)系統(tǒng)的產(chǎn)品良莠不齊。不同的專業(yè)課程，其實訓(xùn)教學(xué)內(nèi)容千差萬別，這就導(dǎo)致學(xué)校在開發(fā)應(yīng)用時要緊密聯(lián)系實際教學(xué)內(nèi)容。一方面需要開發(fā)人員和任課教師密切配合，相互協(xié)作，開發(fā)人員負責實訓(xùn)環(huán)境、物體、設(shè)備等要素的構(gòu)造，任課教師負責實訓(xùn)流程、操作要點、教學(xué)目的的把關(guān)設(shè)計，只有這樣開發(fā)出的應(yīng)用才與實際相匹配。但現(xiàn)實是，很多的應(yīng)用還無法達到應(yīng)有的效果。

4.4 師資力量薄弱

無論什么教學(xué)工具或產(chǎn)品，要發(fā)揮出它的優(yōu)勢還是要靠使用的教師?，F(xiàn)在不光是硬件投入不足，更重要的是目前還缺乏一批創(chuàng)新意識強、專業(yè)能力強，有探索使用新技術(shù)新產(chǎn)品意愿且熟悉實訓(xùn)教學(xué)的教師隊伍。要培養(yǎng)精通虛擬現(xiàn)實技術(shù)實訓(xùn)系統(tǒng)的教師隊伍，可采取如下路徑：一是校企深度合作，加強委派教師到企業(yè)中頂崗培訓(xùn)，或聯(lián)合開發(fā)虛擬現(xiàn)實技術(shù)相關(guān)課程模塊系統(tǒng)，或人才隊伍快速模擬訓(xùn)練系統(tǒng)等;二是進修學(xué)習(xí)，出臺各項鼓勵政策，動員年輕教師和骨干教師積極投入到虛擬現(xiàn)實技術(shù)的學(xué)習(xí)和研究當中，不斷提高他們的教學(xué)能力。

4.5 “虛”“實”互補不夠

雖然虛擬現(xiàn)實技術(shù)產(chǎn)品能夠幫助學(xué)生體會虛擬的課程教學(xué)過程，但并非所有的虛擬環(huán)節(jié)學(xué)生都能夠接受，因為個體差異，效果是不同的，所以虛擬實訓(xùn)教學(xué)并非無所不能，在實訓(xùn)技能教育過程中還需特別重視真實實訓(xùn)和虛擬實訓(xùn)的相互配合，該“實”的時候要“實”，能“虛”的時候也應(yīng)該“虛”，二者不可隨意偏廢其一。所以，虛擬仿真實訓(xùn)和真實實訓(xùn)操作訓(xùn)練是兩種不同的教學(xué)模式，它們優(yōu)勢不同，特點鮮明，無法相互取代[3]。

5 虛擬現(xiàn)實技術(shù)在高職應(yīng)用中的研究趨勢

虛擬現(xiàn)實技術(shù)的發(fā)展和研究正如火如荼地在各地開花結(jié)果，從各大數(shù)據(jù)平臺中搜索分析后可獲悉，其在高職教育應(yīng)用中的研究有如下一些趨勢。

5.1 虛擬實訓(xùn)系統(tǒng)開發(fā)

要將虛擬現(xiàn)實技術(shù)有效應(yīng)用于實訓(xùn)課程教學(xué)中，首先需要開發(fā)出適合各課程模擬實訓(xùn)的系統(tǒng)。這種系統(tǒng)集成了本地實驗實訓(xùn)平臺軟件和遠程在線實驗實訓(xùn)平臺。本地平臺和遠程在線平臺相互協(xié)作，學(xué)生實訓(xùn)可不再局限于固定的實訓(xùn)室，實訓(xùn)空間和時間將更加靈活自由，使用效率大大提高。相關(guān)系統(tǒng)開發(fā)和實踐應(yīng)用效果研究已成為重要趨勢。

5.2 虛擬實訓(xùn)教學(xué)資源開發(fā)

各種虛擬教學(xué)資源是開展實訓(xùn)教學(xué)的必備條件，包括虛擬設(shè)備、虛擬環(huán)境、虛擬人物、虛擬文化、虛擬流程圖、虛擬耗材等等，這些都要與真實世界相關(guān)教學(xué)資源一一對應(yīng)?？梢灶A(yù)見，大量開發(fā)基于虛擬現(xiàn)實技術(shù)的教學(xué)資源系統(tǒng)是未來研究的趨勢之一。

5.3 更多虛擬課程應(yīng)用研究

現(xiàn)在不僅僅是實訓(xùn)教學(xué)課程應(yīng)用虛擬現(xiàn)實技術(shù)，根據(jù)已有研究預(yù)測未來趨勢，越來越多的純理論課程也在不斷推出基于虛擬現(xiàn)實技術(shù)的虛擬課堂，這些應(yīng)用及研究已廣泛地影響了傳統(tǒng)的教學(xué)模式和方法。

5.4 虛擬教學(xué)方法和模式研究

虛擬課堂教學(xué)需要新的相對應(yīng)的虛擬教學(xué)方法和教學(xué)模式，在虛擬教育教學(xué)推廣普及過程中，用戶會摸索總結(jié)出可借鑒、可移植的新教學(xué)方法及教學(xué)模式?；谔摂M現(xiàn)實技術(shù)高效的教學(xué)實踐，也需要成熟教學(xué)方法、教學(xué)模式的引領(lǐng)和指導(dǎo)。因此對于相關(guān)虛擬教學(xué)方法和模式研究是未來研究趨勢。

5.5 虛擬教學(xué)評價研究

隨著虛擬現(xiàn)實技術(shù)在教育領(lǐng)域中的廣泛使用和深入互動，虛擬現(xiàn)實技術(shù)支持下的教學(xué)活動的評價策略及研究也必將蓬勃發(fā)展。

5.6 相關(guān)虛擬應(yīng)用實踐研究

跟高職教育密切相關(guān)的各類領(lǐng)域，包括面向未來教育的一些趨勢，都有可能應(yīng)用到虛擬現(xiàn)實技術(shù)。比如現(xiàn)階段較熱門的雙創(chuàng)教育，運用虛擬現(xiàn)實技術(shù)提高學(xué)生的雙創(chuàng)能力，或許也會成為未來此類相關(guān)研究的趨勢之一[4]。

6 結(jié)語

綜上分析，虛擬現(xiàn)實技術(shù)在職教實訓(xùn)教學(xué)中的應(yīng)用要得到較廣泛的推廣普及，還需要解決上述存在的問題和不足之處，從資金、人才、資源開發(fā)、教法、評價等各方面共同發(fā)力，解決面臨的每一個短板，才有可能將虛擬現(xiàn)實技術(shù)實訓(xùn)教學(xué)這盤棋下好?！半p高計劃”已經(jīng)開始逐步實施，相信以虛擬現(xiàn)實技術(shù)為代表的新技術(shù)將為“雙高計劃”的順利實施發(fā)揮出它們的巨大作用。

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（編輯 何 琳）