關(guān)于高職院校利用虛擬實(shí)訓(xùn)室的思考

摘要:作為一項(xiàng)新興的科學(xué)技術(shù)，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)，取得了良好效果。在分析虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)本身的特點(diǎn)、優(yōu)勢(shì)以及職業(yè)技術(shù)教育傳統(tǒng)實(shí)訓(xùn)室建設(shè)中面臨問(wèn)題的基礎(chǔ)上，認(rèn)為高職院校利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)構(gòu)建虛擬實(shí)訓(xùn)室，應(yīng)從課程體系改革、提高實(shí)訓(xùn)教師的素質(zhì)及合理開(kāi)發(fā)虛擬實(shí)訓(xùn)平臺(tái)等方面入手，從而切實(shí)提高虛擬實(shí)訓(xùn)室的效果，達(dá)到進(jìn)一步推廣的目的。

關(guān)鍵詞:高職院校;虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù);虛擬實(shí)訓(xùn)室;構(gòu)建

中圖分類號(hào):G64文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A文章編號(hào):1673-291X(2010)31-0297-02

教育部《關(guān)于全面提高高等職業(yè)教育教學(xué)質(zhì)量的若干意見(jiàn)》(教高[2006]16號(hào))文件中強(qiáng)調(diào)“要充分利用現(xiàn)代信息技術(shù)，開(kāi)發(fā)虛擬工廠、虛擬車間、虛擬工藝、虛擬實(shí)驗(yàn)。”目的是在加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)基地建設(shè)的同時(shí)，根據(jù)專業(yè)實(shí)踐教學(xué)的需要，開(kāi)展虛擬實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)，解決實(shí)驗(yàn)場(chǎng)地、設(shè)備不足的問(wèn)題，改善辦學(xué)條件，從而提高教學(xué)質(zhì)量[1]。如何充分利用現(xiàn)代教育技術(shù)，改革、優(yōu)化目前高職院校實(shí)踐實(shí)訓(xùn)教學(xué)，是擺在人才培養(yǎng)工程面前的重大而現(xiàn)實(shí)的新課題。本文針對(duì)如何利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)構(gòu)建虛擬實(shí)訓(xùn)室進(jìn)行探討，以期為高職院校開(kāi)展虛擬實(shí)訓(xùn)提供一些指導(dǎo)。

一、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)簡(jiǎn)述

虛擬現(xiàn)實(shí)(Virtual Reality，簡(jiǎn)稱VR技術(shù))，又稱靈境技術(shù)，是以浸沒(méi)感、交互性和感知性為基本特征的計(jì)算機(jī)高級(jí)人機(jī)界面[2]。虛擬現(xiàn)實(shí)是創(chuàng)建和體驗(yàn)現(xiàn)實(shí)世界的一種虛擬計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，它的核心設(shè)備仍然是計(jì)算機(jī)，即通過(guò)計(jì)算機(jī)圖形構(gòu)成的三維數(shù)字模型，以仿真的方式給用戶創(chuàng)造一個(gè)實(shí)時(shí)反映實(shí)體對(duì)象變化與相互作用的三維虛擬世界，并通過(guò)頭盔顯示器(HMD)、數(shù)據(jù)手套等輔助傳感設(shè)備，給用戶提供一個(gè)觀測(cè)與該虛擬世界交互的三維界面，使用者可以直接觀察、操作、觸摸、檢測(cè)周圍環(huán)境及事物的內(nèi)在變化，并能夠通過(guò)語(yǔ)言、手勢(shì)等自然的方式與之進(jìn)行實(shí)時(shí)交互，使人和計(jì)算機(jī)很好地“融為一體”，給人一種“身臨其境”的逼真性，而且能夠突破空間、時(shí)間以及其他客觀限制，感受到真實(shí)世界中無(wú)法親身經(jīng)歷的體驗(yàn)。

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用前景十分廣闊，已廣泛應(yīng)用于工業(yè)、模擬軍事演習(xí)、工程、教育、醫(yī)學(xué)、酒店、商品展示、娛樂(lè)等領(lǐng)域。與傳統(tǒng)的人機(jī)界面已經(jīng)流行的視窗操作相比，虛擬現(xiàn)實(shí)在技術(shù)思想上有了質(zhì)的飛躍。

二、高職院校利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)構(gòu)建虛擬實(shí)訓(xùn)室的必要性

近年來(lái)，各地政府與學(xué)校都逐漸認(rèn)識(shí)到實(shí)訓(xùn)課程在職業(yè)教育中的重要作用，都不同程度地加大了實(shí)訓(xùn)場(chǎng)地的建設(shè)。然而，由于某些方面的原因，實(shí)訓(xùn)課程的效果不是很理想。與此同時(shí)，有些院校將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)引入教學(xué)實(shí)訓(xùn)卻取得了良好效果。

(一)有利于克服傳統(tǒng)實(shí)訓(xùn)室建設(shè)中存在的問(wèn)題

1.校內(nèi)實(shí)訓(xùn)室建設(shè)方面。(1)資金問(wèn)題。高等職業(yè)技術(shù)教育所培養(yǎng)的是適應(yīng)現(xiàn)代生產(chǎn)一線需要的高等技術(shù)應(yīng)用性人才。為此，各高職院校均意識(shí)到建立健全教學(xué)實(shí)訓(xùn)場(chǎng)地的重要性，紛紛加大投入，為各個(gè)專業(yè)建設(shè)相應(yīng)的實(shí)訓(xùn)場(chǎng)所。很多院校雖然加大了投入力度，但由于實(shí)訓(xùn)基地建設(shè)的周期長(zhǎng)、前期投入與后期消耗都非常大，且隨技術(shù)的發(fā)展，常需要更新?lián)Q代，很少有學(xué)校有足夠的財(cái)力多次進(jìn)行投資的。相對(duì)于實(shí)際實(shí)訓(xùn)場(chǎng)所的建設(shè)投資，建立一套相應(yīng)的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的實(shí)訓(xùn)基地，其投資要小得多，且設(shè)備更新?lián)Q代或改進(jìn)的成本也可以大幅度降低。(2)場(chǎng)地問(wèn)題。高職院校實(shí)訓(xùn)基地是完成職業(yè)教育教學(xué)活動(dòng)中技能訓(xùn)練的重要場(chǎng)所，其功能是在模擬實(shí)際工作環(huán)境下，進(jìn)行規(guī)范的技術(shù)技能操作。可見(jiàn)，實(shí)踐教學(xué)需要有一個(gè)真實(shí)的實(shí)戰(zhàn)環(huán)境。但現(xiàn)有的高職院校的校園面積都不是很大，實(shí)訓(xùn)用地、用房相當(dāng)緊張，沒(méi)有足夠的土地來(lái)建設(shè)實(shí)戰(zhàn)型實(shí)訓(xùn)基地，更不可能為全院每個(gè)專業(yè)都建立起具有實(shí)戰(zhàn)環(huán)境的實(shí)訓(xùn)場(chǎng)所。(3)功能問(wèn)題。目前，高職院校的實(shí)訓(xùn)場(chǎng)所基本能滿足實(shí)訓(xùn)的需要，但實(shí)訓(xùn)場(chǎng)所與真實(shí)的工作環(huán)境差異較大。即使是功能齊全的實(shí)訓(xùn)場(chǎng)所，也會(huì)有一些實(shí)訓(xùn)活動(dòng)是無(wú)法開(kāi)展的，使教學(xué)活動(dòng)受到了一定的限制。而虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)通過(guò)對(duì)不同場(chǎng)景的模擬，能夠提供生動(dòng)、逼真的實(shí)訓(xùn)環(huán)境，讓學(xué)生專業(yè)實(shí)訓(xùn)獲得更好的效果。

2.校外實(shí)訓(xùn)基地建設(shè)方面。實(shí)訓(xùn)是培養(yǎng)學(xué)生專業(yè)知識(shí)綜合應(yīng)用能力，熟練掌握崗位技能的關(guān)鍵教學(xué)環(huán)節(jié)。目前，從事實(shí)踐教學(xué)的途徑大致有兩種:即校內(nèi)實(shí)訓(xùn)和校外實(shí)踐。日常教學(xué)過(guò)程中，一部分實(shí)訓(xùn)實(shí)驗(yàn)是可以通過(guò)校內(nèi)實(shí)訓(xùn)或?qū)嶒?yàn)室完成的，但很多專業(yè)的實(shí)訓(xùn)內(nèi)容受生產(chǎn)特點(diǎn)的限制，無(wú)法在校內(nèi)完成，必須借助企業(yè)的環(huán)境及工作間才能達(dá)到良好效果。但學(xué)生到企業(yè)實(shí)訓(xùn)時(shí)，在某種程度上會(huì)影響到企業(yè)的生產(chǎn)秩序和生產(chǎn)效率等，所以企業(yè)通常不樂(lè)意接受學(xué)生的實(shí)訓(xùn)實(shí)踐。雖然有的校企合作企業(yè)會(huì)提供實(shí)訓(xùn)機(jī)會(huì)，但在具體安排上可能會(huì)加以保留，實(shí)訓(xùn)的效果也會(huì)大打折扣。因此，為了切實(shí)提高實(shí)訓(xùn)效果，可以借助虛擬技術(shù)、仿真技術(shù)，為學(xué)生營(yíng)造一個(gè)虛擬生產(chǎn)環(huán)境，使之在校內(nèi)進(jìn)行模擬訓(xùn)練。

(二)有利于發(fā)揮虛擬實(shí)訓(xùn)室的優(yōu)勢(shì)

1.可以彌補(bǔ)教學(xué)條件的不足。利用虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)，可以彌補(bǔ)傳統(tǒng)實(shí)訓(xùn)因?qū)嵱?xùn)設(shè)備、實(shí)訓(xùn)環(huán)境、實(shí)訓(xùn)場(chǎng)地、教學(xué)經(jīng)費(fèi)等方面的原因而無(wú)法進(jìn)行實(shí)訓(xùn)的不足[3]。利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)建立起來(lái)的虛擬實(shí)訓(xùn)場(chǎng)所，其“設(shè)備”與“場(chǎng)景”多是虛擬的，且可以根據(jù)需要進(jìn)行更新，省去了反復(fù)投資的困擾。

2.避免真實(shí)實(shí)訓(xùn)實(shí)驗(yàn)或操作所帶來(lái)的各種危險(xiǎn)。以往對(duì)于危險(xiǎn)的或?qū)θ梭w健康有危害的實(shí)訓(xùn)或?qū)嶒?yàn)，一般采用看圖片或演示錄像的方式來(lái)取代實(shí)際操作，難以達(dá)到實(shí)訓(xùn)或?qū)嶒?yàn)的效果。利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)進(jìn)行虛擬實(shí)訓(xùn)或?qū)嶒?yàn)，學(xué)生可以放心大膽地去做各種危險(xiǎn)的或危害人體的實(shí)驗(yàn)或?qū)嵱?xùn)，使實(shí)訓(xùn)者或?qū)嶒?yàn)者能夠獲得在真實(shí)實(shí)驗(yàn)條件下難以獲得甚至根本無(wú)法得到的關(guān)于客觀對(duì)象的信息。

3.可以增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性及實(shí)訓(xùn)效果。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是根據(jù)人類視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)的生理心理特點(diǎn)，利用三維圖形生成技術(shù)、多傳感交互技術(shù)以及高分辨顯示技術(shù)，生成三維的逼真的虛擬環(huán)境。使用者戴上頭盔顯示器和數(shù)據(jù)手套等交互設(shè)備，便可將自己置身于虛擬環(huán)境中，成為虛擬環(huán)境一員。使用者不僅能夠通過(guò)各類先進(jìn)的傳感器來(lái)獲得逼真的感受，還可以通過(guò)自身的語(yǔ)言、身體運(yùn)動(dòng)或動(dòng)作等自然技能，就能對(duì)虛擬環(huán)境對(duì)像進(jìn)行考察或操作。虛擬現(xiàn)實(shí)的沉浸性和交互性，使學(xué)生像玩游戲一樣全身心地投入到學(xué)習(xí)環(huán)境中去，這非常有利于學(xué)生的技能訓(xùn)練。同時(shí)，在虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)中學(xué)生獲得了與真實(shí)環(huán)境一樣的體會(huì)，甚至可以使他們比在真實(shí)環(huán)境中更加投入，既保證了實(shí)訓(xùn)效果，又極大地促進(jìn)了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。

4.可以打破空間、時(shí)間的限制。比起傳統(tǒng)的教學(xué)模式，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在教學(xué)中的應(yīng)用主要以環(huán)幕版和單機(jī)版兩種模式體現(xiàn)，尤其是單機(jī)教學(xué)模式，是一種自學(xué)模式，可以實(shí)現(xiàn)場(chǎng)景漫游、自動(dòng)講解，并且有解說(shuō)的自動(dòng)錄音、自動(dòng)存檔、自動(dòng)回放功能，能讓學(xué)生提高學(xué)習(xí)的自主性，學(xué)生可以根據(jù)自己的時(shí)間根據(jù)自己的需要，在任何時(shí)間、任何地點(diǎn)都可以進(jìn)行反復(fù)練習(xí)，直至掌握操作技能為止。

三、高職院校構(gòu)建虛擬實(shí)訓(xùn)室的途徑

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)目前在軍事、航空、航天、建筑、交通等可視化領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用，而用于高職院校的實(shí)訓(xùn)教學(xué)，還處于初期階段，不管在技術(shù)還是在制度上都不完善。因此，為了提升高職實(shí)訓(xùn)教學(xué)的有效性，應(yīng)采取以下途徑來(lái)實(shí)現(xiàn):

(一)進(jìn)行課程體系改革

《教育部關(guān)于以就業(yè)為導(dǎo)向深化高等職業(yè)教育改革的若干意見(jiàn)》中指出，高職教育應(yīng)“堅(jiān)持培養(yǎng)面向生產(chǎn)、建設(shè)、管理、服務(wù)第一線需要的‘下得去、留得住、用得上’，實(shí)踐能力強(qiáng)、具有良好職業(yè)道德的高技能人才。”要達(dá)到這一培養(yǎng)目標(biāo)，就必須改革現(xiàn)有的課程體系，尤其是要依據(jù)專業(yè)特色和行業(yè)特點(diǎn)來(lái)構(gòu)建實(shí)踐教學(xué)體系。具體可采用:(1)課程設(shè)置模塊化，即將專業(yè)課程實(shí)行模塊化分配，學(xué)生每學(xué)完一個(gè)模塊必須進(jìn)行相應(yīng)的實(shí)訓(xùn)或?qū)嵙?xí)，達(dá)到基本具備該模塊所要求的工作能力;(2)實(shí)訓(xùn)教學(xué)情境化，即創(chuàng)設(shè)與專業(yè)學(xué)生未來(lái)工作的職業(yè)情境密切相關(guān)的教學(xué)情境，為學(xué)生掌握職業(yè)崗位營(yíng)造認(rèn)知環(huán)境和載體。同時(shí)，通過(guò)使用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)手段創(chuàng)設(shè)基于工作的、模仿從業(yè)者真實(shí)活動(dòng)的虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境情境，來(lái)提高學(xué)習(xí)的有效性和針對(duì)性。

(二)提高實(shí)訓(xùn)教師的素質(zhì)

實(shí)踐教學(xué)需要一大批具有實(shí)戰(zhàn)型的教師去支撐，而要利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)來(lái)提升高職院校專業(yè)實(shí)訓(xùn)教學(xué)的有效性，更離不開(kāi)一支掌握現(xiàn)代教學(xué)方法、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)和專業(yè)技術(shù)知識(shí)的專業(yè)教師隊(duì)伍。這就要求虛擬實(shí)訓(xùn)指導(dǎo)老師必須具備:(1)豐富的專業(yè)知識(shí)和行業(yè)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，具有敏銳的覺(jué)悟和超強(qiáng)的預(yù)測(cè)能力，能及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，并創(chuàng)造性地提出問(wèn)題，指導(dǎo)、引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行實(shí)訓(xùn)操作;(2)熟悉虛擬平臺(tái)的操作方法，并能夠自主開(kāi)發(fā)或更新虛擬平臺(tái)，不斷完善虛擬平臺(tái)。

(三)合理開(kāi)發(fā)虛擬實(shí)訓(xùn)平臺(tái)

為了切實(shí)提高虛擬實(shí)訓(xùn)的效果，合理設(shè)計(jì)虛擬實(shí)訓(xùn)平臺(tái)就成為關(guān)鍵。一般而言，實(shí)訓(xùn)虛擬平臺(tái)開(kāi)發(fā)應(yīng)符合專業(yè)人才培養(yǎng)要求，與崗位環(huán)境情景相符，逼真的反映實(shí)訓(xùn)內(nèi)容。首先，虛擬實(shí)訓(xùn)平臺(tái)的開(kāi)發(fā)需要來(lái)自企業(yè)的專業(yè)設(shè)計(jì)人員參與制定，使實(shí)訓(xùn)教學(xué)與企業(yè)崗位對(duì)接。其次，虛擬實(shí)訓(xùn)平臺(tái)的模塊結(jié)構(gòu)要合理，能充分反映崗位要求。最后，虛擬實(shí)訓(xùn)平臺(tái)的檢測(cè)功能要靈敏，當(dāng)一項(xiàng)訓(xùn)練任務(wù)完成后，能有效地對(duì)操作過(guò)程中的誤操作進(jìn)行點(diǎn)評(píng)和提示，及時(shí)糾正不規(guī)范的操作或錯(cuò)誤的操作，給出最佳方案[4]。

四、結(jié)論

作為一項(xiàng)新興的科學(xué)技術(shù)，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)還處于應(yīng)用與不斷完善階段，與實(shí)訓(xùn)、培訓(xùn)等領(lǐng)域也正開(kāi)始適應(yīng)、磨合，在實(shí)際應(yīng)用中，還存在很多需要解決的理論與技術(shù)上的問(wèn)題。但隨著教育改革的深入和虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)理論的不斷完善和發(fā)展，實(shí)訓(xùn)內(nèi)容、實(shí)訓(xùn)手段、實(shí)訓(xùn)模式都將發(fā)生深刻的變革，傳統(tǒng)的校內(nèi)、校外實(shí)訓(xùn)基地模式將向著校內(nèi)、校外實(shí)訓(xùn)基地與虛擬現(xiàn)實(shí)實(shí)踐實(shí)訓(xùn)相結(jié)合的教育模式發(fā)展，必將開(kāi)拓應(yīng)用性、創(chuàng)造性人才培養(yǎng)的新格局，開(kāi)創(chuàng)高職教育發(fā)展的新未來(lái)。

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[責(zé)任編輯 陳鶴]