虛擬現實技術在高職實踐教學中的應用探究

姚永聰

虛擬現實技術在高職實踐教學中的應用探究

姚永聰

介紹了虛擬現實技術的內涵，并在結合高職實踐教學特點的基礎上，探討了將其應用到高職實踐教學的意義和具體方式，提出虛擬現實技術實現了教育資源的共享，在高職實踐教學中發揮著重要的作用。

高職；實踐教學；虛擬現實技術

實踐教學是高職院校培養技能型人才的重要方式之一，它的成功與否是高職教育能否真正實現其培養技能型人才的關鍵。然而由于高職實踐教學經費投入的不足，雙師型教師的缺乏以及實訓基地設備的陳舊等方面的原因，限制了高職教育的發展。本文引入虛擬現實技術，試圖采用虛擬的方式來克服實踐教學資源不可還原性的缺點，實現各高職院校教育資源的共享，謀求高職教育的最優化發展，是職業教育發展的必然趨勢。

一、虛擬現實技術的內涵

虛擬現實（Virtual Reality,簡稱VR）技術是興起于20世紀90年代的一種新型的信息應用技術，它以計算機技術為核心，匯集了計算機圖形學、多媒體技術、人工智能、傳感器技術、高度并行的實時計算技術和人的行為學研究等多項技術，生成逼真的視、聽、觸覺一體化的特定范圍的虛擬環境，用戶借助必要的設備與虛擬環境中的對象進行交互作用，相互影響，從而產生如同真實環境的感受和體驗。[1]

虛擬現實技術能夠營造逼真的、模擬的學習情境，讓學生沉浸在虛擬世界中進行觀察、操作、交互、反饋等學習活動。它將高職實踐教學過程中比較晦澀難懂的實踐知識以及具有一定危險性的操作活動，以一種“身臨其境”的方式呈現給學生，使得學生主動進行學習探索，在動手操作過程中積極構建內在的知識結構體系，能夠進行深層次的知識學習與能力訓練，從而提高高職學生自主學習能力與崗位綜合操作技能。

二、虛擬現實技術應用于實踐教學的方式

使用虛擬現實技術是為了克服高職實踐教學中的不足，將一些現實教學中所需要的昂貴實訓設備和難以現場呈現的工作細節通過虛擬的方式來實現，主要是為了實現節省資金，減小危險性和進行重復訓練等目的。虛擬現實技術在高職實踐教學中的運用主要體現在以下幾個方面。

（一）基于虛擬現實技術的實踐教學課件制作

眾所周知，在高職教育中實踐性較強的課程如果只通過教師的講解和文字呈現，很難使學生明白其中的原理，而利用虛擬現實技術就能夠很好地解決結構型教學的難題。例如，汽修專業的學生在學習汽車發動機拆裝與調整這門課時，要求學生能夠懂得汽車發動機中各個組件的構造和它的工作原理，僅僅依靠書本上的文字和教師講解難以讓學生了解發動機的構造和它的工作過程，而且學習內容枯燥無味，難以激發學生的學習興趣。由此，教師可以制作三維演示空間的教學課件，利用3DMAX軟件創建發動機的三維模型，用交互技術制作交互場景，最后再將文字、聲音、圖片、動畫等幾種媒體表現形式進行交互合成，形成活潑生動的畫面。從而滿足學生能夠從各個角度對發動機的構造進行觀察和學習，對抽象的工作原理和概念進行理解，激發學生的學習興趣，以便更好地學習教學內容。

（二）利用虛擬現實技術構建模擬實訓基地

高職院校的實訓基地是承擔技術技能型人才培養的平臺，但許多昂貴的實訓器材由于受價格的限制或者是操作危險性較大，使得許多專業的實訓教學無法普及或是開展。利用虛擬現實技術構建虛擬實訓室，開展虛擬實踐教學可以很好解決實訓難題。所謂虛擬實踐是指通過虛擬現實進行的活動，具有實踐的本質特征，它是現實實踐的補充和擴展。[2]在虛擬實訓室里，學生運用頭盔、數據手套、鼠標等外在輸入設備，與虛擬世界進行嗅覺、聽覺、觸覺等方面的自然交互，學生身臨其境般操作虛擬設備，避免不恰當操作帶來的設備損耗和危險性，并可以反復操作練習，直至掌握技能。比如，高職院校的鐵道機車專業的實踐教學，學生在訓練駕駛火車的技能時，不可能提供一列真正的列車給學生駕駛，但是利用虛擬現實技術可以建立列車的虛擬操作裝置、訓練駕駛的仿真場景、緊急情況和突發事件的模擬訓練系統，學生通過操作模擬駕駛軟件系統在3D世界里駕駛列車，不僅能夠掌握駕駛技能，縮短培訓時間，減少培訓費用，而且培訓過程絕對安全，不會影響正常的行車。學生在虛擬操作軟件系統中幾乎可以對所有可能出現的故障、突發事件進行仿真處理，在特殊條件下的駕駛技能及應變能力也可以得到培養。

（三）利用虛擬現實技術創建3D虛擬社區

高職院校要想能夠培養出具有崗位綜合技能和職業素養的人才，符合企業用人需求，必須要讓學生能夠在企業中親身體驗生產過程，感受企業文化的熏陶。在實際辦學中，企業由于觀念問題，認為他們只是選擇人才，而不參與或很少參與人才的培養，把培養人才的主要責任推給了學校，校企合作出現尷尬局面，最終結果是學校培養出來的人才不能緊跟科學技術發展需求。利用虛擬技術創建3D虛擬社區，在模擬的公司環境里，學習者自己可以創建虛擬世界中的一切。具體做法是利用計算機通過注冊登陸虛擬社區客戶端，進入虛擬公司里，每位學習者可以設定自己的身份，從董事長到部門職員，每個人每天都有自己的工作任務。學習者在模擬公司里進行角色扮演，完成公司產品的設計、開發、生產、銷售、維護等一系列活動，體驗工作樂趣，培養學生工作能力、職業素養、團隊合作能力和創造思維。模擬公司要與現實公司環境相似，功能相同，可以吸引公司員工擔任兼職教師參與到模擬公司中來，這樣便于引進公司的先進文化和規章制度，使學習者在這個模擬世界里，可以像公司職員一樣進行日常交往活動，相互學習和互動交流，并且能夠運用遠程服務功能與其他虛擬公司開展業務合作和交易活動。學生通過與不同教育背景、職業、地域和種族的人進行交流，有助于他們多角度地全面理解問題，同時，也增進了其社會交往能力和自我表達能力。[3]3D虛擬社區能夠讓學生沉浸在虛擬環境中，使其產生真實感，并獲得自我價值的認同。

三、虛擬現實技術應用于高職實踐教學的意義

隨著科學技術的發展和教育手段現代化的要求，傳統教學模式在高職教育傳授技能的過程中很大程度上限制了學生創造能力和自學能力的發展，將虛擬現實技術應用于高職實踐教學，創造出栩栩如生的模擬工作環境，學習者通過切身的體驗和感受，積極構建屬于自己的知識形態，這樣獲得的技能會終身難忘。虛擬現實技術應用于高職實踐教學意義重大，主要體現在以下幾個方面。

（一）加強實踐知識教學的可視度，增加實踐教學的趣味性，調動學生學習的積極性

根據職業教育的特點和高職院校學生的心理特征，將書本知識設計成動態的教學課件，能夠激發學生學習興趣和接受知識的舒適度。職業教育中的實踐性知識是一種隱性知識，很難用文字來呈現給學生學習，而將虛擬現實技術運用于設計課件中的各種教學模型、各種動態教學過程等能夠改變傳統課堂教學的枯燥性和降低實踐知識的難理解度。高職院校的學生相對于普通院校來說，其注意力不容易集中，學習能力相對較差，他們在學習那些枯燥難懂的課程內容時很難理解并掌握。虛擬的動態教學課件能夠改變這一局面，增加實踐教學的可視度和趣味性，充分調動學生學習的積極性。

（二）解決了貴重實訓設備短缺和易受損的難題，避免實踐教學中的危險事故

高職院校的一些特殊專業，如鐵道機車專業、具有破壞性的化工專業等，由于實訓器材的昂貴，實訓過程的危險性和不易恢復性，使得這些專業的實踐教學很難順利開展。使用VR技術虛擬實訓設備代替現實中的實物進行實訓操作，能夠降低有效降低實訓投資、實訓過程的危險性，增加實訓過程的可重復性。而且，虛擬的實訓設備能夠根據現實教學的發展需求不斷更新自身的功能，生成新的儀器設備，以適應崗位需求。

（三）參與虛擬3D場景中的創造性生產活動，培養學生的職業素質和創造性思維

虛擬現實技術中的3D建模工具創造各種物體和場景，接近現實的企業環境，學生能夠沉浸在虛擬的企業環境中工作和學習，是真正實現以“學習者為中心”的教學模式。學生通過承擔企業中的工作角色，參與企業的經營，分擔盈虧責任，培養責任心；隨意創造企業里的商品和其他物體，開發他們的創造性思維；他們還可以和他人交流聊天，培養與人交往能力和合作能力。這些職業素質都是現實工作崗位中所需求的，讓學生提前接觸企業文化氛圍，是現代職業教育發展所提倡的。

（四）開展遠程教育，實現校內外教育資源共享，在一定程度上節省教育投資

虛擬現實技術為開展遠程教育提供平臺和技術支持，學習者通過登錄網站可以異時異地學習實踐教學內容，自主學習職業技能，擴展了實踐教學活動空間和時間，增加技能培訓機會，教育對象得以增多，從而提高全國教育水平。實踐教學向虛擬課堂發展，使教育資源從一校“獨占”變為多校“共享”，提高了教育資源的利用率，并節省了高職院校的實踐教育投資。

[1]劉世彬，劉興彥.虛擬現實技術在輔助課堂教學中的應用研究[J].網絡與信息，2009（9）：16.

[2]盧寧，盧輝炬.虛擬現實與緘默知識的獲得[J].廣西師范大學學報（社科版），2002（4）：71-74.

[3]曹俏俏.“第二人生”（Second Life）交互特點研究[J].現代教育技術，2009（9）：66-69.

姚永聰，女，浙江師范大學職業技術教育學院在讀碩士生，主要研究方向為高職課程與教學論。

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1674-7747（2012）15-0064-03

[責任編輯 徐晶]