周建釗，王宇

（陸軍工程大學(xué)野戰(zhàn)工程學(xué)院，江蘇 南京 210000）

1 前言

虛擬培訓(xùn)的概念最早在20世紀(jì)90年代由美國(guó)提出。它的出現(xiàn)引起了世界各國(guó)科研機(jī)構(gòu)、軍事界和企業(yè)界的廣泛關(guān)注，被認(rèn)為是保證大規(guī)模生產(chǎn)先進(jìn)產(chǎn)品的有效手段。世界上眾多高校、科學(xué)研究機(jī)構(gòu)及大型企業(yè)陸續(xù)進(jìn)行這方面的科學(xué)研究，并獲得了重大突破。虛擬訓(xùn)練（Virtual Reality Training)相關(guān)技術(shù)自2000年以來(lái)得到了飛速發(fā)展。自2011年以來(lái)，每一年都舉辦有關(guān)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的專(zhuān)業(yè)國(guó)際學(xué)術(shù)會(huì)議——IEEE VR（IEEE Virtual Reality Conference)，推動(dòng)行業(yè)內(nèi)學(xué)者之間的溝通交流。IEEE VR是專(zhuān)門(mén)為交流促進(jìn)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)而舉辦的專(zhuān)業(yè)國(guó)際會(huì)議，有效促進(jìn)了各國(guó)研究人員領(lǐng)域內(nèi)知識(shí)與經(jīng)驗(yàn)的交流互動(dòng)。我國(guó)也將虛擬訓(xùn)練技術(shù)列為《2017新媒體聯(lián)盟中國(guó)高等教育技術(shù)展望：地平線(xiàn)項(xiàng)目區(qū)域報(bào)告》之中教育技術(shù)的關(guān)鍵技術(shù)之一。目前，我國(guó)機(jī)械專(zhuān)業(yè)的培訓(xùn)和教育存在許多問(wèn)題。比如，教育成本相對(duì)較高，存在較高的安全隱患，教師示范的影響不是很好。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的發(fā)展可以有效地解決我國(guó)機(jī)械專(zhuān)業(yè)培養(yǎng)和教學(xué)中遇到的諸多問(wèn)題。其次機(jī)械專(zhuān)業(yè)教育非常重視實(shí)踐過(guò)程，其專(zhuān)業(yè)課程注重啟發(fā)、指導(dǎo)和塑造受訓(xùn)者的專(zhuān)業(yè)技能、邏輯思維能力和實(shí)用應(yīng)用技術(shù)，目標(biāo)明確，理論性強(qiáng)。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在機(jī)械教育領(lǐng)域的應(yīng)用改變了傳統(tǒng)的教育方式，使受訓(xùn)者能夠與虛擬場(chǎng)景的學(xué)習(xí)內(nèi)容進(jìn)行交互，解決了交互性差、情境性差和傳統(tǒng)課堂教學(xué)的問(wèn)題。逐漸在教育實(shí)踐中有著廣泛的應(yīng)用。

2 VR技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

為分析虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在機(jī)械專(zhuān)業(yè)實(shí)踐教育全過(guò)程中的應(yīng)用現(xiàn)狀，且因?yàn)榻陙?lái)我國(guó)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的快速發(fā)展，各類(lèi)平臺(tái)文獻(xiàn)資料數(shù)量巨大，本文選取知網(wǎng)CNKI數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)進(jìn)行歸納分析，采取內(nèi)容分析的方法，探討虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在機(jī)械專(zhuān)業(yè)實(shí)踐教學(xué)中的應(yīng)用現(xiàn)狀，截止日期是2022年2月，搜索主題為“虛擬現(xiàn)實(shí)”和“教學(xué)應(yīng)用”。共發(fā)現(xiàn)1066篇已發(fā)表文獻(xiàn)。我們對(duì)從數(shù)據(jù)庫(kù)中檢索到的文獻(xiàn)進(jìn)行量化分析，我們了解到這些文獻(xiàn)在教育領(lǐng)域中的應(yīng)用，目前分為2個(gè)階段：2002年至2016年，虛擬訓(xùn)練技術(shù)的發(fā)展相對(duì)穩(wěn)定，這表明，研究人員在論證虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與實(shí)踐教學(xué)的結(jié)合的同時(shí)，積極探索和拓展虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在教育教學(xué)各個(gè)領(lǐng)域的研究領(lǐng)域；自2016年以來(lái)，2016年被稱(chēng)為虛擬現(xiàn)實(shí)的元年。自2016年以來(lái)，發(fā)表的文獻(xiàn)數(shù)量迅速增加，虛擬現(xiàn)實(shí)與教學(xué)的結(jié)合也取得了快速進(jìn)展。將關(guān)鍵詞“機(jī)器”作為篩選主題后，共發(fā)現(xiàn)69篇相關(guān)文獻(xiàn)，內(nèi)容分析發(fā)現(xiàn)內(nèi)容主要集中在虛擬現(xiàn)實(shí)、實(shí)驗(yàn)教學(xué)、維修等方面。分析發(fā)現(xiàn)，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在機(jī)械教育中的應(yīng)用主要集中在使用虛擬仿真軟件創(chuàng)建虛擬場(chǎng)景和模型，然后進(jìn)行教學(xué)和實(shí)踐訓(xùn)練。

針對(duì)近些年國(guó)內(nèi)VR技術(shù)的快速發(fā)展以及VR技術(shù)在機(jī)械專(zhuān)業(yè)實(shí)訓(xùn)教育實(shí)踐全過(guò)程中的運(yùn)用現(xiàn)況，本文采用文獻(xiàn)研究法和內(nèi)容分析法對(duì)已發(fā)表的文獻(xiàn)資源進(jìn)行綜合分析，結(jié)合機(jī)械專(zhuān)業(yè)實(shí)訓(xùn)教學(xué)中的VR技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀展開(kāi)思考。文獻(xiàn)數(shù)據(jù)來(lái)自于中國(guó)知網(wǎng)，在CNKI數(shù)據(jù)庫(kù)中進(jìn)行文獻(xiàn)檢索，期限截止于2022年2月，檢索的主題是：“虛擬現(xiàn)實(shí)”和“教學(xué)應(yīng)用”，查找到的已發(fā)表文獻(xiàn)共有1066篇。對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)中搜索到的所有文獻(xiàn)進(jìn)行計(jì)量可視化分析，從歷年文獻(xiàn)發(fā)表數(shù)量變化分析（圖1）中可得知，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在教育領(lǐng)域的應(yīng)用正在快速普及，目前分為兩個(gè)階段發(fā)展：2002～2016年，虛擬訓(xùn)練技術(shù)發(fā)展較為平穩(wěn)，表現(xiàn)出科研教育人員對(duì)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與實(shí)訓(xùn)教學(xué)的結(jié)合展開(kāi)探索，積極探索和拓寬了虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在教育教學(xué)各領(lǐng)域的研究方向；2016年被稱(chēng)為“虛擬現(xiàn)實(shí)”元年，由2016年開(kāi)始，文獻(xiàn)發(fā)表數(shù)量快速增長(zhǎng)，虛擬現(xiàn)實(shí)與教學(xué)領(lǐng)域的結(jié)合發(fā)展開(kāi)始飛速進(jìn)步。再添加“機(jī)械”關(guān)鍵字為主題進(jìn)行篩選，共查找到相關(guān)文獻(xiàn)69篇，在對(duì)文獻(xiàn)內(nèi)容進(jìn)行分析后，發(fā)現(xiàn)內(nèi)容主要集中在“虛擬現(xiàn)實(shí)”、“實(shí)驗(yàn)教學(xué)”、“維修”、“加工”等方面，從中可以看出，在機(jī)械實(shí)訓(xùn)教育中虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的運(yùn)用主要側(cè)重于利用虛擬仿真軟件創(chuàng)造出虛擬場(chǎng)景和模型，繼而是進(jìn)行教學(xué)和實(shí)操的訓(xùn)練。

圖1 歷年發(fā)表文獻(xiàn)數(shù)量變化

3 VR教學(xué)現(xiàn)狀分析

3.1 教學(xué)指導(dǎo)

在虛擬現(xiàn)實(shí)學(xué)習(xí)環(huán)境中，受訓(xùn)者必須在基本學(xué)習(xí)流程中接受合理的教學(xué)指導(dǎo)，才能開(kāi)展有效的學(xué)習(xí)活動(dòng)。虛擬現(xiàn)實(shí)教學(xué)常用的教學(xué)模式包括教師教學(xué)、數(shù)字教學(xué)、學(xué)習(xí)手冊(cè)等。在69篇文獻(xiàn)中，有21篇文獻(xiàn)在虛擬場(chǎng)景中添加了數(shù)字化教學(xué)的設(shè)計(jì)，例如在柴油機(jī)拆卸和維修虛擬環(huán)境中設(shè)置各種培訓(xùn)方案的說(shuō)明，受訓(xùn)者可以根據(jù)說(shuō)明進(jìn)行選擇；培訓(xùn)方法包括視頻輔導(dǎo)、語(yǔ)音輔導(dǎo)和單個(gè)教學(xué)講解。有8篇文獻(xiàn)介紹了一種混合式指導(dǎo)設(shè)計(jì)，不僅由教師在虛擬場(chǎng)景前培訓(xùn)受訓(xùn)者，還指導(dǎo)受訓(xùn)者在虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境中通過(guò)各種形式的人機(jī)交互中完成培訓(xùn)教學(xué)。例如，在機(jī)械虛擬實(shí)驗(yàn)室的教學(xué)過(guò)程中，教師首先指導(dǎo)受訓(xùn)者使用設(shè)備并解釋任務(wù)。當(dāng)進(jìn)入虛擬培訓(xùn)系統(tǒng)時(shí)，學(xué)習(xí)過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)一個(gè)解釋動(dòng)畫(huà)，為完成任務(wù)提供關(guān)鍵信息。另有1篇文獻(xiàn)文件將培訓(xùn)系統(tǒng)的使用說(shuō)明和教材內(nèi)容轉(zhuǎn)化為視頻和音頻材料，提前指導(dǎo)受訓(xùn)者熟悉虛擬現(xiàn)實(shí)的操作，并解釋虛擬場(chǎng)景中的學(xué)習(xí)要求。此外，20篇文獻(xiàn)沒(méi)有提到教學(xué)指導(dǎo)的相關(guān)設(shè)計(jì)

在VR教學(xué)環(huán)境中，受訓(xùn)者開(kāi)展有效學(xué)習(xí)活動(dòng)需要在關(guān)鍵教學(xué)環(huán)節(jié)中獲得合理的教學(xué)引導(dǎo)。VR教學(xué)中常見(jiàn)的引導(dǎo)模式有教師指導(dǎo)、數(shù)字化引導(dǎo)、教學(xué)手冊(cè)等方式。在69篇文獻(xiàn)中，有21篇文獻(xiàn)是在虛擬場(chǎng)景中加入了數(shù)字化引導(dǎo)設(shè)計(jì)，例如在柴油機(jī)拆裝維修的虛擬環(huán)境中設(shè)置不同的訓(xùn)練場(chǎng)景選項(xiàng)的提示，受訓(xùn)者可根據(jù)提示進(jìn)行選擇；有10篇文獻(xiàn)描述教師應(yīng)在受訓(xùn)者進(jìn)入虛擬場(chǎng)景前開(kāi)展培訓(xùn)，培訓(xùn)方式包括視頻指導(dǎo)、口述指導(dǎo)和實(shí)際操作講解；有8篇文獻(xiàn)中采用混合式引導(dǎo)設(shè)計(jì)，既有在虛擬場(chǎng)景前由教師對(duì)受訓(xùn)者進(jìn)行培訓(xùn)，又在虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境中通過(guò)多種人機(jī)交互形式指引受訓(xùn)者完成培訓(xùn)任務(wù)。例如在某機(jī)械虛擬實(shí)驗(yàn)室中教授課程的過(guò)程中，首先由教師對(duì)受訓(xùn)者進(jìn)行設(shè)備使用指導(dǎo)以及任務(wù)講解，在進(jìn)入虛擬訓(xùn)練系統(tǒng)在學(xué)習(xí)過(guò)程中彈出講解動(dòng)畫(huà)，為完成任務(wù)提供關(guān)鍵信息。另有一篇文獻(xiàn)將訓(xùn)練系統(tǒng)操作說(shuō)明以及教材內(nèi)容制作成視頻和音頻資料，作為教學(xué)引導(dǎo)材料，引導(dǎo)受訓(xùn)者在虛擬場(chǎng)景中熟悉VR操作、明確學(xué)習(xí)要求。此外，有20篇文獻(xiàn)并未提及學(xué)習(xí)指導(dǎo)的設(shè)計(jì)（圖2）。

圖2 虛擬訓(xùn)練系統(tǒng)教學(xué)指導(dǎo)方式

3.2 教學(xué)策略

根據(jù)文獻(xiàn)內(nèi)容進(jìn)行分析，目前的虛擬訓(xùn)練系統(tǒng)設(shè)計(jì)者使用虛擬現(xiàn)實(shí)進(jìn)行教學(xué)實(shí)踐，主要采用以下教學(xué)策略：任務(wù)研究、分工協(xié)作、主題實(shí)踐和內(nèi)容展示?；谌蝿?wù)的研究性教學(xué)主要是基于任務(wù)的，它鼓勵(lì)受訓(xùn)者在虛擬環(huán)境中探索解決問(wèn)題的方法，例如拆卸和組裝機(jī)械零件的任務(wù)。分工協(xié)作是指受訓(xùn)者以小組形式完成教學(xué)任務(wù)，如小組成員協(xié)作的搬運(yùn)、安裝等活動(dòng)。該主題的實(shí)踐教學(xué)策略側(cè)重于培訓(xùn)技能，如機(jī)械故障排除和維護(hù)。內(nèi)容演示教程以三維形式向?qū)嵺`者展示肉眼看不見(jiàn)的物體及其轉(zhuǎn)換過(guò)程，例如使用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)進(jìn)行交互式漫游和顯示機(jī)械結(jié)構(gòu)。

近年來(lái)，不同學(xué)習(xí)策略的比例發(fā)生了顯著變化。在過(guò)去的10年中，包括教學(xué)任務(wù)策略在內(nèi)的培訓(xùn)體系所占的份額已從70%下降到41%。原因可能有兩點(diǎn)：第一，作業(yè)請(qǐng)求內(nèi)容的開(kāi)發(fā)需要大量的時(shí)間和精力；第二，學(xué)習(xí)作業(yè)請(qǐng)求的過(guò)程很長(zhǎng)，受訓(xùn)者培訓(xùn)的有效性得不到保證。近年來(lái)，文獻(xiàn)中包含分工協(xié)作內(nèi)容的培訓(xùn)體系逐漸發(fā)展壯大，但由于分工協(xié)作教學(xué)對(duì)設(shè)備要求高，技術(shù)支持不足，影響了基本培訓(xùn)需求，培訓(xùn)水平仍然較低。在力學(xué)教學(xué)中，學(xué)科實(shí)踐教學(xué)得到了廣泛的應(yīng)用。首先，具體科目的培訓(xùn)更符合獸醫(yī)的實(shí)際要求，其次，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的具體內(nèi)容制作更為成熟。在2000～2009年期間，包含文獻(xiàn)內(nèi)容的培訓(xùn)系統(tǒng)僅占13%，在接下來(lái)的10年中增加到36%。隨著虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在模型制作和內(nèi)容表現(xiàn)方面的更好發(fā)展，近年來(lái)使用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)可以更細(xì)致、準(zhǔn)確地顯示各種機(jī)械模型和場(chǎng)景。近年來(lái)文獻(xiàn)內(nèi)容的變化表明，學(xué)習(xí)策略的選擇取決于機(jī)械教育的實(shí)際需求和虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的發(fā)展，學(xué)習(xí)策略的改進(jìn)必須進(jìn)一步加強(qiáng)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的研究。

根據(jù)文獻(xiàn)內(nèi)容進(jìn)行分析，目前的虛擬訓(xùn)練系統(tǒng)設(shè)計(jì)者使用虛擬現(xiàn)實(shí)進(jìn)行教學(xué)實(shí)踐，主要采用以下教學(xué)策略：任務(wù)探究式、分工協(xié)作式、科目練習(xí)式及內(nèi)容呈現(xiàn)式。任務(wù)探究式教學(xué)主要以任務(wù)為導(dǎo)向，鼓勵(lì)受訓(xùn)者在虛擬環(huán)境中以問(wèn)題解決為目標(biāo)開(kāi)展探索，例如機(jī)械部件拆裝任務(wù)。分工協(xié)作式是指教學(xué)中受訓(xùn)者以小組為單位完成教學(xué)任務(wù)，例如小組成員合作進(jìn)行搬運(yùn)、安裝等動(dòng)作?？颇烤毩?xí)式教學(xué)策略側(cè)重于技能訓(xùn)練，例如對(duì)機(jī)械故障排查維修等技能訓(xùn)練。內(nèi)容呈現(xiàn)式教學(xué)將現(xiàn)實(shí)中肉眼不可見(jiàn)的物體及其變化過(guò)程以立體的形式向受訓(xùn)者展示，如利用VR技術(shù)互動(dòng)漫游以展現(xiàn)機(jī)械結(jié)構(gòu)等。

近年來(lái)，不同學(xué)習(xí)策略的比例發(fā)生了顯著變化（表1）。包含任務(wù)探究式教學(xué)策略的訓(xùn)練系統(tǒng)在近10年間的占比由起初的70%減少到41%，原因可能有以下2點(diǎn)：首先，開(kāi)發(fā)任務(wù)探究式內(nèi)容需要花費(fèi)大量時(shí)間和精力，其次，進(jìn)行任務(wù)探究式學(xué)習(xí)流程長(zhǎng)，受訓(xùn)者訓(xùn)練效率得不到保障。近年文獻(xiàn)中包含分工協(xié)作式內(nèi)容的訓(xùn)練系統(tǒng)逐步增長(zhǎng)，但仍處于較低水平，原因是分工協(xié)作式教學(xué)對(duì)設(shè)備要求高，技術(shù)支持不完善，影響訓(xùn)練的核心需求。科目練習(xí)式教學(xué)在機(jī)械專(zhuān)業(yè)教學(xué)中得到了更普遍的應(yīng)用，一是針對(duì)具體科目進(jìn)行的訓(xùn)練更加符合實(shí)際專(zhuān)業(yè)教育要求，二是關(guān)于制作具體內(nèi)容的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)更加成熟。2000—2009年間文獻(xiàn)中包含內(nèi)容呈現(xiàn)式內(nèi)容的訓(xùn)練系統(tǒng)僅占13%，而后十年增長(zhǎng)到了36%。隨著虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在模型制作和內(nèi)容表現(xiàn)方面的更好發(fā)展，近年來(lái)使用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)可以更細(xì)致、準(zhǔn)確地顯示各種機(jī)械模型和場(chǎng)景。近年來(lái)文獻(xiàn)內(nèi)容的變化表明，學(xué)習(xí)策略的選擇取決于機(jī)械教育的實(shí)際需求和虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的發(fā)展，學(xué)習(xí)策略的改進(jìn)必須進(jìn)一步加強(qiáng)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的研究。

表1 VR技術(shù)教學(xué)策略變化統(tǒng)計(jì)

3.3 教學(xué)數(shù)據(jù)分析

教學(xué)數(shù)據(jù)分析是機(jī)械專(zhuān)業(yè)教學(xué)的一個(gè)重要方面，可以用于分析和評(píng)價(jià)教學(xué)效果。教學(xué)效果評(píng)估是指根據(jù)預(yù)先確定的教育目標(biāo)，通過(guò)現(xiàn)有的成熟技術(shù)和方法，對(duì)教育教學(xué)中的實(shí)驗(yàn)和實(shí)踐活動(dòng)中不同的教育活動(dòng)、教育過(guò)程和教育結(jié)果進(jìn)行科學(xué)評(píng)估和評(píng)估；本文研究了文獻(xiàn)中收集學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)的方法。結(jié)果表明，虛擬訓(xùn)練成果的主要數(shù)據(jù)來(lái)源是問(wèn)卷調(diào)查，另外理論考核的成績(jī)也是一種常用的數(shù)據(jù)收集方法。一些文獻(xiàn)采用了課堂記錄和課后交流的方法。一般來(lái)說(shuō)，問(wèn)卷作為最方便的數(shù)據(jù)收集方法之一，因此為機(jī)械虛擬訓(xùn)練教學(xué)提供了最多的數(shù)據(jù)來(lái)源，但得出的結(jié)論是主觀(guān)的；教學(xué)記錄和課后交流相較于前兩種方式，能夠深入了解受訓(xùn)者的學(xué)習(xí)過(guò)程和學(xué)習(xí)體驗(yàn)，但需要花費(fèi)更多的時(shí)間。因此，我們需要更多的研究人員深入了解數(shù)據(jù)的收集和演變對(duì)職業(yè)教育教學(xué)效果的影響，并進(jìn)一步分析數(shù)據(jù)對(duì)教學(xué)的影響。

4 結(jié)論與思考

根據(jù)收集到的文獻(xiàn)研究結(jié)果，我國(guó)對(duì)虛擬現(xiàn)實(shí)教育的研究和應(yīng)用尚處于起步階段。以虛擬現(xiàn)實(shí)的簡(jiǎn)單應(yīng)用為主導(dǎo)，以創(chuàng)新能力為支撐的研究較少，教育培訓(xùn)影響評(píng)估體系也不完善。目前，國(guó)內(nèi)虛擬現(xiàn)實(shí)研究的重點(diǎn)仍然是虛擬仿真機(jī)械的具體結(jié)構(gòu)和場(chǎng)景。目前，利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)設(shè)計(jì)系統(tǒng)存在建模工作量大、仿真成本較高、現(xiàn)實(shí)與現(xiàn)實(shí)差距大等問(wèn)題。通用技術(shù)仍與西方國(guó)家相去甚遠(yuǎn)。

更具體地說(shuō)，從產(chǎn)品技術(shù)的角度來(lái)看，目前安裝的顯示設(shè)備操作體驗(yàn)較差，包括顯示視野狹窄、VR眼鏡體積大、重量重、受訓(xùn)者可移動(dòng)性低、一系列設(shè)備的硬件限制，導(dǎo)致交互體驗(yàn)不足等缺陷。在教學(xué)應(yīng)用層面，最大的挑戰(zhàn)是教學(xué)方法沒(méi)有根本改變，大多數(shù)培訓(xùn)系統(tǒng)仍然在虛擬環(huán)境中使用傳統(tǒng)的教學(xué)方法，沒(méi)有體現(xiàn)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在教學(xué)中的優(yōu)勢(shì)。在虛擬現(xiàn)實(shí)中傳遞過(guò)多種信息的創(chuàng)新方法使受訓(xùn)者無(wú)法專(zhuān)注于培訓(xùn)內(nèi)容。與培訓(xùn)過(guò)程相關(guān)的檢測(cè)數(shù)據(jù)尚未使用成熟的輔助技術(shù)進(jìn)行有效評(píng)估，受訓(xùn)者對(duì)虛擬現(xiàn)實(shí)訓(xùn)練系統(tǒng)使用的影響也無(wú)法量化。根據(jù)相關(guān)研究結(jié)果，提出以下四點(diǎn)建議，以期為虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在機(jī)械教育領(lǐng)域的應(yīng)用提供參考。

4.1 加強(qiáng)訓(xùn)練系統(tǒng)的教學(xué)指導(dǎo)

為了克服傳統(tǒng)教學(xué)模式中教師的精力和實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限的問(wèn)題，每個(gè)受訓(xùn)者必須能夠有效參與。首先，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)設(shè)備和技術(shù)必須進(jìn)一步提高各自技術(shù)的成熟度，提高設(shè)備和受訓(xùn)人員的適應(yīng)性，通過(guò)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)、混合現(xiàn)實(shí)等技術(shù)工具，創(chuàng)造更實(shí)用、更智能的虛擬現(xiàn)實(shí)學(xué)習(xí)環(huán)境，降低技術(shù)使用難度，提供更好的設(shè)備使用體驗(yàn)。同時(shí)，在大多數(shù)文獻(xiàn)中，關(guān)于虛擬現(xiàn)實(shí)在訓(xùn)練中的有效使用的教學(xué)研究較少。提供有效的虛擬技術(shù)使用方式，提高培訓(xùn)的有效性，確保用戶(hù)安全，并在虛擬培訓(xùn)前注意教學(xué)指導(dǎo)，可以解決虛擬訓(xùn)練系統(tǒng)上手困難，確保有效使用多種教學(xué)指導(dǎo)方法可以使虛擬訓(xùn)練方案與真實(shí)場(chǎng)景之間的協(xié)作更加有效。

4.2 強(qiáng)化VR技術(shù)在教學(xué)策略中的應(yīng)用

使用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)設(shè)計(jì)訓(xùn)練系統(tǒng)的技術(shù)應(yīng)該服務(wù)于教育和教學(xué)整個(gè)過(guò)程。針對(duì)以上問(wèn)題，系統(tǒng)設(shè)計(jì)者應(yīng)首先考慮虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在特定學(xué)習(xí)情境下可以教授什么內(nèi)容以及如何教授，即明確學(xué)習(xí)目標(biāo)，制定最有效的學(xué)習(xí)策略，創(chuàng)建詳細(xì)、完整、可行的課程，使課程與受訓(xùn)者的認(rèn)知過(guò)程更好地協(xié)調(diào)；根據(jù)實(shí)際教學(xué)進(jìn)行長(zhǎng)期的訓(xùn)練效果測(cè)試、監(jiān)控和評(píng)估，獲取數(shù)據(jù)規(guī)律，并根據(jù)評(píng)估結(jié)果改進(jìn)模型場(chǎng)景和所有基于虛擬現(xiàn)實(shí)的教學(xué)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)。

4.3 制定完善VR教學(xué)的評(píng)價(jià)體系

目前關(guān)于機(jī)械專(zhuān)業(yè)的虛擬訓(xùn)練文獻(xiàn)中，教學(xué)培訓(xùn)的數(shù)據(jù)收集方法以量化數(shù)據(jù)為主，對(duì)于虛擬訓(xùn)練系統(tǒng)的訓(xùn)練效果的評(píng)價(jià)仍然以傳統(tǒng)評(píng)價(jià)方式為主，通過(guò)問(wèn)卷、理論考核或訓(xùn)練記錄進(jìn)行衡量，并通過(guò)量化數(shù)據(jù)處理方式進(jìn)行分析。然而問(wèn)卷、考核和訓(xùn)練記錄等工具，其研究結(jié)果只提出達(dá)到顯著提高訓(xùn)練效果，但改善的程度和可靠性無(wú)法評(píng)估。因此，研究中可以開(kāi)發(fā)關(guān)于技術(shù)數(shù)據(jù)的輔助收集與評(píng)價(jià)功能，便于教學(xué)者評(píng)估受訓(xùn)者培訓(xùn)效果，并通過(guò)多元化的數(shù)據(jù)收集和分析、規(guī)范的量化數(shù)據(jù)匯報(bào)方式等措施來(lái)提高研究結(jié)果的可靠性，更好地指導(dǎo)VR技術(shù)在機(jī)械專(zhuān)業(yè)培訓(xùn)中的推廣和應(yīng)用。