李真彥?馬旭?張書怡?田宇?方艷花

摘要；目前，我國教育正日益重視對學(xué)生的實際操作技能的培養(yǎng)。但是，在實際操作中存在著場地限制、操作危險性、設(shè)備數(shù)量不足、設(shè)備更新不及時、師資不足等諸多制約。為了更好地培養(yǎng)學(xué)生的動手能力，本研究突破了學(xué)科的界線，把VR/VA 虛擬現(xiàn)實技術(shù)引入到實訓(xùn)教學(xué)中，為學(xué)員搭建了一個交互、VR/VA 虛擬化、直觀的學(xué)習(xí)平臺。VR/VA 虛擬教學(xué)技術(shù)不受空間和時間的限制，更高的仿真設(shè)備的安全性，VR/VA 虛擬教學(xué)環(huán)境的實時更新，以適應(yīng)社會的發(fā)展，并能充分調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性、創(chuàng)造性和主動性。通過對VR/VA 虛擬現(xiàn)實技術(shù)和教學(xué)實務(wù)操作課程的深入結(jié)合，可以促進教學(xué)改革，并在教學(xué)中實現(xiàn)持續(xù)的突破和創(chuàng)新。

關(guān)鍵詞：VR；VA；虛擬場景；實訓(xùn)教學(xué)

一、VR/VA 虛擬場景在學(xué)生實訓(xùn)中的運用現(xiàn)狀

所謂VR/VA 虛擬技術(shù)，它以沉浸感、交互性、用戶參與環(huán)境、敘述三大要素為基礎(chǔ)，通過讓學(xué)生的學(xué)習(xí)過程變得有趣、有趣，在教育和教學(xué)中有著巨大的發(fā)展空間。在教學(xué)過程中運用VR/VA 虛擬現(xiàn)實技術(shù)，可以把沉浸式教學(xué)與傳統(tǒng)的教學(xué)相結(jié)合，并借助教育輔助的可視化手段，使學(xué)生獲得觸覺、視覺、聽覺等多種感官體驗。本文綜述了VR/VA 虛擬現(xiàn)實技術(shù)在實訓(xùn)中的應(yīng)用。20世紀60年代，美國首次采用VR/VA 虛擬現(xiàn)實技術(shù)，目的是為了引起受眾的關(guān)注。從80年代開始，VR/VA 虛擬現(xiàn)實技術(shù)已成為職業(yè)教育和訓(xùn)練的熱點。挪威為了提高航海專業(yè)中學(xué)員的實務(wù)操作技能，采用微軟 Kinect傳感器對學(xué)員在甲板作業(yè)過程中的真實運動軌跡進行分析。波蘭以叉車的實際操作為實例，將VR/VA 虛擬現(xiàn)實技術(shù)運用于學(xué)校技能實訓(xùn)教學(xué)中，經(jīng)實踐證明，與傳統(tǒng)的叉車教學(xué)相比，該課程節(jié)省了大量的時間，而且通過VR/VA 虛擬教學(xué)，學(xué)員對叉車的認識也得到了進一步的了解。波蘭也采用了最新的工業(yè)4.0模式，通過可重組生產(chǎn)系統(tǒng)和VR/VA 虛擬現(xiàn)實技術(shù)對學(xué)生進行實際操作能力的訓(xùn)練?？傊?，國外近幾年來，通過運用VR/VA 虛擬現(xiàn)實技術(shù)，加強了學(xué)生對知識的認識，提高了學(xué)生的綜合實踐能力，提高了院校的核心競爭力。

我國的VR/VA 虛擬現(xiàn)實技術(shù)還處在起步階段，在實訓(xùn)教學(xué)中的應(yīng)用還比較薄弱，同時也存在著許多問題：目前，VR/VA 虛擬現(xiàn)實技術(shù)已經(jīng)不能完全取代傳統(tǒng)的實訓(xùn)教學(xué)，新舊技術(shù)并存的時期如何實現(xiàn)優(yōu)勢互補，新舊交替階段如何實現(xiàn)對接與過渡；由于VR/VA 虛擬現(xiàn)實仿真的實訓(xùn)教學(xué)一直被限制在學(xué)校的教學(xué)中，并未與企業(yè)的研究開發(fā)部門進行聯(lián)系。為此，本文對傳統(tǒng)的實訓(xùn)與VR/VA 虛擬現(xiàn)實技術(shù)的優(yōu)缺點進行了比較，指出了該技術(shù)在實訓(xùn)中的應(yīng)用前景和優(yōu)越性，指出了該技術(shù)在實訓(xùn)中的應(yīng)用：在教學(xué)中要注意“傳統(tǒng)”和“新型”的轉(zhuǎn)換和融合，建立“校、企、研”三方協(xié)作平臺，為實訓(xùn)教學(xué)的實施提供支撐。

二、VR/VA 虛擬場景在學(xué)生實訓(xùn)中運用所面臨的問題

（一）實踐教學(xué)與現(xiàn)實需要脫節(jié)

隨著社會、經(jīng)濟的發(fā)展，工業(yè)的結(jié)構(gòu)也在不斷地調(diào)整，企業(yè)所使用的技術(shù)也在不斷地更新和發(fā)展，而有些學(xué)校的教學(xué)內(nèi)容卻還停留在原來的教學(xué)內(nèi)容上，并沒有隨著工作的需要而進行相應(yīng)的調(diào)整，也沒有能夠按照企業(yè)的要求進行實訓(xùn)項目的設(shè)計和開發(fā)，造成培養(yǎng)出來的學(xué)生在職業(yè)能力上無法滿足企業(yè)的實際需要。目前，我國高職實踐教學(xué)中仍存在著許多問題，主要在于自身定位不明確、不能與時俱進，無法適應(yīng)當(dāng)今社會和經(jīng)濟發(fā)展對人才的需求。

（二）實訓(xùn)計劃經(jīng)費不足

有些實訓(xùn)工程的施工，設(shè)備復(fù)雜，原料昂貴，材料消耗巨大，而目前學(xué)校經(jīng)費來源比較單一，以自籌和專項經(jīng)費為主，因此很多實訓(xùn)項目都是以走走過場為目的，取消了部分實訓(xùn)課程，讓學(xué)員們在教室里聽課，很少有實際操作的機會，不利于培養(yǎng)學(xué)生的職業(yè)技能，與實訓(xùn)教學(xué)目的背道而馳。

（三）實訓(xùn)條件尚待改善

實踐基地是教育教學(xué)中進行職業(yè)技能培訓(xùn)與素質(zhì)培養(yǎng)的必要前提，是辦出特色、提高質(zhì)量的基礎(chǔ)。當(dāng)前，絕大多數(shù)高職的實習(xí)基地基本都是基于“小而全”、“自力更生”模式，實踐基地的建設(shè)不能滿足高校的發(fā)展需要。此外，各高職在實際訓(xùn)練中所使用的器材明顯缺乏、技術(shù)落后、更新緩慢，無論在數(shù)量上、在技術(shù)上都無法滿足高職人才培養(yǎng)的要求，這會使實習(xí)教學(xué)效果下降。比如，目前高職后勤管理專業(yè)中，很多高校已有的實訓(xùn)設(shè)備和硬件實訓(xùn)設(shè)備尚未完全適應(yīng)現(xiàn)代物流企業(yè)的“準真實”教學(xué)環(huán)境，很難適應(yīng)高職專業(yè)教學(xué)的綜合能力培養(yǎng)。很多學(xué)校都在進行校外實習(xí)基地的建設(shè)，但都是走個過場，大學(xué)生課外實踐活動受多種客觀條件的制約。工讀交替、頂崗實習(xí)、校企結(jié)合、產(chǎn)、學(xué)、研結(jié)合等領(lǐng)域的深度不夠，畢業(yè)生在現(xiàn)代企業(yè)中從事相關(guān)的專業(yè)技能培訓(xùn)也不是一帆風(fēng)順。這主要是由于：一方面，企業(yè)擔(dān)心接收實習(xí)生會對企業(yè)的正常生產(chǎn)產(chǎn)生負面影響，使公司的內(nèi)部和技術(shù)秘密泄露，從而導(dǎo)致企業(yè)蒙受損失；另一方面，很多公司招收實習(xí)生，也只是讓他們在公司里轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)，或者讓他們?nèi)プ鲆恍┍容^簡單的技術(shù)培訓(xùn)，很難保證他們有充分的就業(yè)機會。

（四）實訓(xùn)存在安全風(fēng)險

在機械、電子、電氣、醫(yī)藥生產(chǎn)等領(lǐng)域進行實踐教學(xué)仍有安全隱患。造成安全問題的因素很多，有老師的因素，也有學(xué)生自己的因素。部分實習(xí)老師沒有經(jīng)過系統(tǒng)的安全訓(xùn)練，在某種程度上會缺少安全理論知識、技能和安全工作經(jīng)驗；此外，由于實習(xí)老師數(shù)量不足，學(xué)員與實習(xí)老師的比例往往不合理，一名實習(xí)導(dǎo)師要負責(zé)的學(xué)員太多，難以對每個學(xué)員的作業(yè)行為進行全方位的監(jiān)控，從而造成了安全隱患。在學(xué)生中，因自身的安全意識、自我防護、防范意識差，操作不當(dāng)、操作不當(dāng)?shù)纫蛩鼐幸l(fā)安全事故的風(fēng)險；另一方面，由于存在著嚴重的安全意識，忽視了職業(yè)能力的培養(yǎng)，導(dǎo)致了許多實習(xí)崗位的喪失。

三、院校實訓(xùn)中VR/VA 虛擬現(xiàn)實技術(shù)應(yīng)用的優(yōu)越性

（一）打破時間和空間的界限

在很多院校，由于實習(xí)環(huán)境的制約，目前已有的教學(xué)器材難以適應(yīng)學(xué)員的實際訓(xùn)練需要。通過使用VR/VA 虛擬現(xiàn)實技術(shù)，使傳統(tǒng)的課堂教學(xué)時間和空間都得到了極大的突破，使學(xué)生在VR/VA 虛擬世界中獲得了更為豐富的體驗。一方面，通過VR/VA 虛擬現(xiàn)實技術(shù)構(gòu)建VR/VA 虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境，使學(xué)生能夠更好地了解物體的內(nèi)在結(jié)構(gòu)，從而更好地了解所學(xué)的知識。比如，建立一個VR/VA 虛擬的汽車引擎維護學(xué)習(xí)系統(tǒng)，使學(xué)員能夠更好地了解引擎的構(gòu)造與功能，并能更好地理解整個保養(yǎng)流程。同時，在實際教學(xué)中，有些實驗過程和結(jié)果難以在短期內(nèi)得到有效的展示，利用VR/VA 虛擬現(xiàn)實技術(shù)，可以很好地解決這些問題，使課堂教學(xué)更加高效。比如，在過去的農(nóng)業(yè)、林業(yè)、林業(yè)等學(xué)科中，許多專業(yè)實踐活動都是按季節(jié)規(guī)律進行的，每年也只有一定的時間和一定的時間。如花卉栽培，動物繁殖，育種等。利用VR/VA 虛擬現(xiàn)實技術(shù)，可以解決這個問題，建立一個不受季節(jié)和時間約束的VR/VA 虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)，縮短了訓(xùn)練中的生物生長期，并著重研究了每個重要的知識和它們之間的關(guān)系。

（二）改進教學(xué)氛圍

許多高職往往面臨著資金短缺的窘境，導(dǎo)致實訓(xùn)基地難以建立，訓(xùn)練器材的更新也難以適應(yīng)社會發(fā)展的需要，難以適應(yīng)現(xiàn)實的教學(xué)需要。與實訓(xùn)基地的建設(shè)投入相比，利用基本的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、軟件技術(shù)，可以研制出既方便又實用的VR/VA 虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)，既節(jié)省了資金，又豐富了教學(xué)資源。此外，為滿足目前企業(yè)裝備快速更新的趨勢，在實訓(xùn)基地中適當(dāng)應(yīng)用VR/VA 虛擬現(xiàn)實技術(shù)進行實訓(xùn)教學(xué)是不錯的選擇，即便是在原有基礎(chǔ)上進行改進和完善，投入也不會太多。通過使用VR/VA 虛擬現(xiàn)實技術(shù)，在實際生產(chǎn)中進行模擬訓(xùn)練，使學(xué)員不再受到設(shè)備、場地等限制，隨時隨地進行實驗操作學(xué)習(xí)和實際操作訓(xùn)練，就像是在真實的環(huán)境中學(xué)習(xí)一樣，讓學(xué)員能夠更好地了解所學(xué)的知識。

（三）防范因作業(yè)而引起的安全隱患

對一些風(fēng)險較大、難度較大的實訓(xùn)項目，可以通過VR/VA 虛擬培訓(xùn)，讓學(xué)員們熟悉崗位的操作要領(lǐng)和技術(shù)要求，然后將其組織到實際的環(huán)境中進行實訓(xùn)，既確保了培訓(xùn)的安全性，又使學(xué)員有了實習(xí)的機會，同時也解決了一些實際中很難實施的實際問題。比如，VR/VA 虛擬電氣操作培訓(xùn)系統(tǒng)，能避免由于學(xué)生的操作失誤而導(dǎo)致的觸電事故、人身傷亡；通過VR/VA 虛擬手術(shù)，可以防止因?qū)W生操作不當(dāng)而導(dǎo)致的醫(yī)療事故；通過VR/VA 虛擬化學(xué)實驗，能夠有效地防止因化學(xué)反應(yīng)而引起的燃燒和爆炸對人體的傷害。

（四）加強實訓(xùn)的效果

將多媒體技術(shù)與VR/VA 虛擬現(xiàn)實技術(shù)相結(jié)合，創(chuàng)造出一個具有人文關(guān)懷的學(xué)習(xí)環(huán)境。它既可以提升學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，又可以激發(fā)他們的學(xué)習(xí)積極性。隨著教學(xué)方法和教學(xué)手段的變化，許多高職院校紛紛設(shè)立了各類專業(yè)VR/VA 虛擬實驗室。比如，在電子線路的教學(xué)中，利用VR/VA 虛擬現(xiàn)實技術(shù)，可以使學(xué)生對電路的結(jié)構(gòu)、狀態(tài)、功能有一個直觀的認識，并可以對其進行相應(yīng)的電路部件進行操作，并進行相關(guān)的實驗。再比如，通過VR/VA 虛擬的電子商業(yè)系統(tǒng)，可以為學(xué)生提供一個產(chǎn)品的數(shù)碼模型，讓學(xué)生通過網(wǎng)絡(luò)進入VR/VA虛擬的店鋪，從不同的角度觀察產(chǎn)品，并親自選擇物品，體驗購物的過程。在校期間，學(xué)生可以親身體驗工作環(huán)境，感受工作氣氛，進行相應(yīng)的工作技能培訓(xùn)，積累“工作經(jīng)驗”，以便在畢業(yè)后迅速適應(yīng)工作需要。

從總體上看，VR/VA虛擬現(xiàn)實技術(shù)是一種新興的信息技術(shù)，在教育和教學(xué)中得到了廣泛的運用，既豐富了傳統(tǒng)的教學(xué)媒介，又拓展了技術(shù)的延伸，為教育實踐教學(xué)提供了有力的支撐；學(xué)員們不用再受到訓(xùn)練場所、訓(xùn)練器材等方面的約束，不用太過擔(dān)心訓(xùn)練時間緊張、訓(xùn)練過程中的安全隱患，可以自由地在VR/VA虛擬學(xué)習(xí)世界中自由遨游，享受優(yōu)質(zhì)的教學(xué)資源，從而提升學(xué)習(xí)的效率。隨著VR/VA虛擬現(xiàn)實技術(shù)在教育實踐中的運用，將為教育教學(xué)的改革與發(fā)展帶來新的契機。

四、VR/VA 虛擬場景在學(xué)生實訓(xùn)中的運用建議

（一）適當(dāng)?shù)腣R/VA虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)的選用

VR/VA 虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)的設(shè)計與開發(fā)，所需的軟件和硬件平臺也是完全不同的。高職院校應(yīng)根據(jù)實訓(xùn)條件，根據(jù)實訓(xùn)目的、培訓(xùn)經(jīng)費、技術(shù)實力等因素，合理選用適合自己的實訓(xùn)教學(xué)。

（二）要正確對待VR/VA 虛擬和真實之間的關(guān)系

VR/VA 虛擬現(xiàn)實技術(shù)的實質(zhì)就是人與電腦之間的交流，它為人類提供了多種服務(wù)。無論使用何種VR/VA 虛擬現(xiàn)實技術(shù)，都與現(xiàn)實世界有著很大的區(qū)別，因為它并不能為學(xué)生們提供真正的視覺、聽覺、觸覺、嗅覺等方面的信息。在實踐教學(xué)中，必須正確處理VR/VA 虛擬實訓(xùn)與VR/VA 虛擬實訓(xùn)之間的關(guān)系，而不應(yīng)忽略“真實實訓(xùn)”和“VR/VA 虛擬實訓(xùn)”的重要作用。

（三）加強教師與學(xué)生之間的感情溝通

科技能夠提高人們的學(xué)習(xí)、生活、工作的效率和方便，但也會導(dǎo)致人們的懶散和過度依賴，削弱了人們的自主思維和探索精神。VR/VA 虛擬現(xiàn)實技術(shù)與高職教育相融合的過程中，也會產(chǎn)生這種技術(shù)對人文精神的沖擊，使其在某種程度上減弱了師生的情感交流，并不能促進學(xué)生的情感發(fā)展。由于VR/VA 虛擬現(xiàn)實技術(shù)在教學(xué)中的應(yīng)用，要求在計算機和網(wǎng)絡(luò)終端等多種軟件和硬件的支持下，使教師與學(xué)生之間的直接聯(lián)系更加復(fù)雜。由于VR/VA 虛擬現(xiàn)實技術(shù)的存在，教師與學(xué)生的溝通受到一定程度的限制，從而影響了教師與學(xué)生的情感交流。

（四）進一步加強VR/VA虛擬現(xiàn)實技術(shù)的應(yīng)用

當(dāng)前，VR/VA 虛擬現(xiàn)實技術(shù)在我國的應(yīng)用還不夠廣泛，對軟件和軟件技術(shù)的需求比較大，VR/VA虛擬技術(shù)的設(shè)備比較復(fù)雜，成本比較高；其次，VR/VA虛擬模擬系統(tǒng)的質(zhì)量還需要進一步完善。專業(yè)的軟件開發(fā)隊伍很難掌握其本質(zhì)；由于目前高職院校的師資力量較弱，難以研制和開發(fā)出一套完整、結(jié)構(gòu)良好的教學(xué)軟件。第三，沒有一個統(tǒng)一的行業(yè)標準，開發(fā)人員各自在自己的領(lǐng)域內(nèi)使用各自的技術(shù)，很難形成一個統(tǒng)一的行業(yè)標準，而且因為缺乏一個統(tǒng)一的體系，所以最終的產(chǎn)品在性能和技術(shù)指標上會有很大的差異。

（五）完善后期的管理和維修工作

只有保證VR/VA 虛擬現(xiàn)實教學(xué)體系能夠正常運行，合理使用，才能使其在教學(xué)中的技術(shù)優(yōu)勢得到最大程度的發(fā)揮。但在實際應(yīng)用中，很多學(xué)校僅僅將建成的VR/VA虛擬現(xiàn)實教學(xué)系統(tǒng)當(dāng)作擺設(shè)，沒有專門的人員進行維護。究其原因，在于學(xué)校相關(guān)部門對VR/VA虛擬現(xiàn)實教學(xué)系統(tǒng)的管理與維護工作缺乏足夠的重視，對其進行管理與維護也沒有嚴格的標準。有些地區(qū)僅僅將VR/VA虛擬現(xiàn)實教學(xué)體系建成作為一種“面子工程”，沒有相應(yīng)的后續(xù)維護計劃，對于提高高職實訓(xùn)的教學(xué)質(zhì)量沒有太大的幫助。

（六）調(diào)查研究應(yīng)用效果

從研究到實際運用，VR/VA 虛擬現(xiàn)實技術(shù)經(jīng)歷了一段相當(dāng)長的歷史，至今仍處在積極的探索和發(fā)展中。VR在教育、培訓(xùn)等領(lǐng)域的應(yīng)用還有很長的路要走，兩者之間的關(guān)系還很復(fù)雜，但也有很多技術(shù)和理論上的問題。

五、結(jié)束語

隨著VR/VA 虛擬現(xiàn)實技術(shù)的不斷發(fā)展，實踐訓(xùn)練的內(nèi)容和訓(xùn)練形式也會發(fā)生變化。將VR/VA 虛擬現(xiàn)實技術(shù)和實務(wù)操作課程相結(jié)合，將會推動教學(xué)改革，并在教學(xué)中實現(xiàn)持續(xù)的突破和創(chuàng)新。目前，關(guān)于 VR技術(shù)在實訓(xùn)教學(xué)中的實踐效果的研究還很少，比如 VR技術(shù)在實踐中的應(yīng)用、內(nèi)容的整合、手段的豐富、實訓(xùn)的效果等方面還需要進一步的探討和探討。

作者單位：李真彥 馬旭 張書怡 田宇 方艷花 云南城市建設(shè)職業(yè)學(xué)院

參? 考? 文? 獻

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李真彥（1980.01-），男，白族，云南昆明，本科，工程師，研究方向：信息計算及智能系統(tǒng)。