中職學(xué)校虛擬實(shí)踐教學(xué)軟件的研究

摘要在國家大力發(fā)展職業(yè)教育的今天，作為職業(yè)教育重要組成部分的實(shí)踐教學(xué)迫切需要一種更加有效的方法來使學(xué)生真正掌握實(shí)踐技能。對(duì)中職學(xué)校虛擬實(shí)踐教學(xué)軟件的優(yōu)勢(shì)、形式以及存在的問題進(jìn)行研究。

關(guān)鍵詞中職學(xué)校；實(shí)踐教學(xué)；虛擬實(shí)踐教學(xué)軟件

實(shí)踐教學(xué)在中等職業(yè)教育中起著不可替代的作用。中職學(xué)校是以培養(yǎng)職業(yè)技能型人才為目標(biāo)，重視實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)教學(xué)，強(qiáng)調(diào)學(xué)生實(shí)踐技能培養(yǎng)的中等教育。實(shí)踐教學(xué)是中職學(xué)校教學(xué)的重要組成部分。

虛擬現(xiàn)實(shí)就是采用以計(jì)算機(jī)技術(shù)為核心的現(xiàn)代高科技生成逼真的視、聽、觸覺一體化的特定范圍的虛擬環(huán)境，用戶投入到這種環(huán)境中，除了有身臨其境的感覺，還可以親自操作、實(shí)踐，通過形體、手勢(shì)或口令以自然的方式與虛擬環(huán)境中的對(duì)象進(jìn)行交互，從而產(chǎn)生等同真實(shí)環(huán)境的感受和體驗(yàn)。虛擬實(shí)踐教學(xué)軟件能夠?yàn)橹新殞W(xué)校實(shí)踐教學(xué)提供一種基于計(jì)算機(jī)的虛擬的實(shí)訓(xùn)平臺(tái)，解決實(shí)踐教學(xué)中突出的實(shí)訓(xùn)設(shè)備不足的問題，促進(jìn)學(xué)生們的學(xué)習(xí)效果。

中職學(xué)校實(shí)踐教學(xué)應(yīng)用虛擬實(shí)踐教學(xué)軟件的優(yōu)勢(shì)及形式

虛擬實(shí)踐教學(xué)軟件應(yīng)用于實(shí)踐教學(xué)的優(yōu)勢(shì)

如何最大限度地為社會(huì)輸出更多的掌握熟練技能的人才是中職學(xué)校實(shí)踐教學(xué)的主要教學(xué)目標(biāo)。但是，一方面由于一般實(shí)訓(xùn)設(shè)備體積比較大，加之價(jià)格昂貴，財(cái)力一般的學(xué)校很難大量購置；一方面很多實(shí)驗(yàn)受到時(shí)間、空間的局限，實(shí)驗(yàn)結(jié)果往往有很大差異；另外，近年來中職學(xué)校的招生規(guī)模越來越大，就使得中職學(xué)校實(shí)踐課程時(shí)實(shí)訓(xùn)設(shè)備不足，很多實(shí)踐性課程變成了由教師演示或單純講授的演示類課程，缺乏實(shí)踐性，不利于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)利用計(jì)算機(jī)技術(shù)將現(xiàn)實(shí)世界以虛擬的形式再現(xiàn)，從而達(dá)到用逼真、共享的資源形象生動(dòng)地表現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容、優(yōu)化教學(xué)過程，有效增加學(xué)生的實(shí)踐機(jī)會(huì)，進(jìn)而達(dá)到提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率和教師的教學(xué)質(zhì)量的目的。

綜上，虛擬實(shí)踐教學(xué)軟件的優(yōu)勢(shì)概括為以下三點(diǎn)。

1）將教學(xué)內(nèi)容呈現(xiàn)得更加生動(dòng)。虛擬教學(xué)軟件能夠?qū)鹘y(tǒng)的實(shí)踐教學(xué)的課堂上以文字、圖片、聲音、視頻、動(dòng)畫等單調(diào)形式呈現(xiàn)在學(xué)生們面前的教學(xué)內(nèi)容以三維立體的方式展現(xiàn)，并使學(xué)生產(chǎn)生身臨其境的感覺，極大程度地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，從而更好地促進(jìn)學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。

2）彌補(bǔ)客觀教學(xué)條件的不足，節(jié)約成本。利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)可以構(gòu)建虛擬仿真的實(shí)驗(yàn)環(huán)境，從而在最大限度地提高學(xué)習(xí)者技能為最終目標(biāo)的前提下，能夠節(jié)約一些貴重的實(shí)訓(xùn)設(shè)備的購置和維護(hù)費(fèi)用，從而極大程度地節(jié)約實(shí)踐教學(xué)的教學(xué)成本。

3）不再受時(shí)間和空間的局限。借助虛擬實(shí)踐教學(xué)軟件，中職學(xué)校教師在進(jìn)行實(shí)踐教學(xué)的時(shí)候，將不再受到時(shí)間和空間的限制。把本來一瞬間結(jié)束的事件慢慢展現(xiàn)在學(xué)生面前，學(xué)生感同身受，也可以模擬還原某個(gè)情境或者場(chǎng)景，使學(xué)生們能夠深刻體會(huì)課程內(nèi)容。

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用于實(shí)踐教學(xué)的形式

中職學(xué)校教師所進(jìn)行的實(shí)踐教學(xué)基于專業(yè)知識(shí)、職業(yè)崗位能力和職業(yè)素質(zhì)結(jié)構(gòu)要求，包括實(shí)驗(yàn)、實(shí)習(xí)和實(shí)訓(xùn)這三種不同的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，它們同時(shí)也是三個(gè)不同類型的實(shí)踐教學(xué)形式，同時(shí)也是相互關(guān)聯(lián)和相通的，各自在實(shí)踐教學(xué)中完成不同的任務(wù)。

目前中職學(xué)校教師的實(shí)踐教學(xué)基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的主要包括以下幾種形式。

1）虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)。虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)是指因教學(xué)條件有限等原因無法正常進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)，依據(jù)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的相關(guān)原理構(gòu)建的一個(gè)虛擬實(shí)驗(yàn)環(huán)境，學(xué)習(xí)者通過視頻窗口觀察或者操作實(shí)驗(yàn)過程，了解實(shí)驗(yàn)結(jié)果（圖1）。

2）虛擬技能培訓(xùn)。虛擬技能培訓(xùn)是指利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)和計(jì)算機(jī)多媒體技術(shù)，創(chuàng)造一個(gè)接近真實(shí)的訓(xùn)練環(huán)境，使學(xué)習(xí)者身處其中，自己動(dòng)手操縱儀器，獲得操作經(jīng)驗(yàn)，掌握實(shí)踐能力。利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)可以克服天氣、場(chǎng)地、器械、經(jīng)費(fèi)等各種條件的限制，使這種專業(yè)技能培訓(xùn)更加安全，且成本較低，可以循環(huán)反復(fù)操作，適合大范圍推廣（圖2、圖3）。

目前虛擬實(shí)踐教學(xué)軟件應(yīng)用于實(shí)踐教學(xué)的一些問題

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)雖然具有一些傳統(tǒng)教學(xué)方式無法比擬的優(yōu)點(diǎn)，但它并不能完全取代具體的真實(shí)的操作，它只是一種學(xué)習(xí)輔助手段，例如，從交互的真實(shí)性方面考慮，其學(xué)習(xí)效果與真正的動(dòng)手操作還是有差距的。

相關(guān)硬件設(shè)施難以到位，軟件開發(fā)技術(shù)亟待提高

一方面由于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是一種新興的技術(shù)，其應(yīng)用的相關(guān)設(shè)備局限性大；這些設(shè)備在使用時(shí)難以達(dá)到虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)所需的要求，效果有待改進(jìn)，因此也限制了推廣使用。另一方面由于多數(shù)虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)軟件存在語言專業(yè)性較強(qiáng)、通用性較差、易用性差等缺點(diǎn)，因此軟件所能實(shí)現(xiàn)的效果逼真度、自然交互性不夠、許多算法及相關(guān)理論與技術(shù)有待解決。

教師觀念急需改變，學(xué)生素質(zhì)參差不齊

教師是教學(xué)過程的主導(dǎo)，虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)要求教師具有熟練的多媒體操作水平和現(xiàn)代教育理念，以適應(yīng)教學(xué)的需要。與此同時(shí)，教學(xué)過程的主體是學(xué)生，他們的學(xué)識(shí)水平、技術(shù)能力、理解力、自控力直接決定了虛擬教學(xué)軟件的實(shí)際使用效果的差異。

一些真實(shí)問題難以模擬，影響學(xué)生創(chuàng)新能力提高

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在理論上是可以使學(xué)生的解決問題的能力和創(chuàng)新能力得以提高的，可是實(shí)際上由于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)模擬的實(shí)驗(yàn)已經(jīng)局限于預(yù)先設(shè)置的情境和程序之內(nèi)了，學(xué)生只能進(jìn)行固定操作得到固定結(jié)果。

結(jié)束語

虛擬實(shí)踐教學(xué)軟件可將理論具體化、直觀化，活躍課堂氣氛，達(dá)到優(yōu)化教學(xué)過程、提高教學(xué)質(zhì)量的目的。但就像其他新興技術(shù)一樣，也是許多相關(guān)學(xué)科領(lǐng)域交叉、集成的產(chǎn)物。雖然這個(gè)領(lǐng)域的技術(shù)潛力是巨大的，應(yīng)用前景也是很廣闊的，但仍存在著許多尚未解決的理論問題和尚未克服的技術(shù)障礙。

虛擬實(shí)踐教學(xué)軟件應(yīng)用于中職學(xué)校的實(shí)踐教學(xué)是必然趨勢(shì)，它將在探索和發(fā)展現(xiàn)代教育思想、提高教育技術(shù)水平、改造實(shí)驗(yàn)環(huán)境和優(yōu)化教學(xué)過程、培養(yǎng)具有創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新能力的中職人才等方面發(fā)揮重要作用。隨著虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的不斷發(fā)展和完善，以及成本價(jià)格的不斷降低，必將具有廣闊的應(yīng)用和發(fā)展前景。

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（作者單位：天津職業(yè)技術(shù)師范大學(xué)）