將虛擬現實技術引入職業教育課堂的構想

黃春萍+郭剛

摘 要：現代職業教育在教育環節中占有比較大的比例，也是為社會發展起到了重要的作用。目前我國職業教育課堂面臨著諸多困境，其關鍵問題是如何將學生融入課堂之中激發學生在課堂上的積極性；虛擬現實技術具有很好地情景化，能夠將人帶入虛擬的“真實世界”里，讓人有一種身臨其境的感覺。將該技術運用于職業教育課堂就會更好地解決職業教育課堂中出現的問題，是職業教育課堂情景化發展的必由之路。

關鍵詞：虛擬現實技術 職業教育課堂 情景化

中圖分類號：G719.21 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2017）04（a）-0231-03

Abstract：Modern vocational education occupies a larger proportion in the education link，also plays an important role for the social development.At present，Chinas vocational education classroom teaching is facing many difficulties，the key problem is how to incorporate the students in the classroom and stimulate students enthusiasm in class； Virtual reality technology has the very good situation，to bring people into a virtual “real world”，let a person have a feeling of the personally on the scene.Apply this technology to vocational education class can better solve the problems arising of the vocational education class，it is the only of the development of vocational education classroom contextualized.

Key Words： Virtual reality technology； Vocational education classroom； Contextualization

現代職業教育在教育過程中有舉足輕重的作用，也是社會發展過程的奠基石?，F代社會大生產下的大部分技術操作人員都是來自于職業教育體系。為了更好地適應社會發展的需求，本著為社會培養具有一定的專業知識以及較強的技術的技能性人才，職業教育工作者通過各種方式去創新改革探索出一條適應我國國情的教學道路。該文通過對學生在課堂上的學習狀況的分析，結合現代科技發展，設想能否將虛擬現實技術（Virtual Reality，簡稱VR技術）引入職業教育課堂，通過三維虛擬的技術將抽象難懂的知識形象的展現在學生面前，提高學生在課堂上認知能力，同時在技術容許的情況下，甚至還可以將真實生產過程通過虛擬仿真技術演示在學生面前，以此來改變現有的課堂教學模式，就如同現在二維多媒體技術廣泛運用在教育課堂的模式，改變先前教師通過黑板將知識展示給學生的模式。

1 職業教育課堂上的困境

目前，職業教育課堂存在著各種問題，包括學生課堂紀律差、學生不能很好地配合教師教學、課堂上出現學生“開小差”等問題。這些問題一直是困擾著教師如何更好地將理論知識傳授給學生的重要因素，這些問題既在公共課堂中出現，也會在專業課程的課堂中顯現，最終影響的是學生的理論考試成績。這些問題的出現終歸是由以下幾個方面造成的。

1.1 職業教育學生本身因素

職業教育的學生一般都來自于無法進入高中或者大學教育的那部分學生，這里造成無法入高中或者大學的原因有學習成績達不到高中或者大學錄取分數線的、學生家庭的影響以及學生自身等原因。在以上原因中由于學習成績的影響占據絕大多數。恰恰就是這個因素，使得職業教育學生與中高等教育學生在學習能力方面、對知識理解能力方面以及考慮認識事物方面存在著很大的差距，面對同一個知識點，職業教育學生理解能力明顯要弱于中高等教育的學生。同時，由于職業教育學生在初等教育過程學習基礎弱以及在受教育過程中一直找不到適合于自己的正確的學習方法，對理論知識不能很好地做到預習和復習，就會出現職業教育學生的知識儲備薄弱，所以，在職業教育課堂上經常會出現學生在上一節課沒有聽懂然后影響下一節的聽課內容，長此以往下去就出現惡性循環。其次，職業教育中的學生由于在初等教育過程中成績一直處于偏低水平，再加上初等教育當中部分教師的影響，心理上漸漸就出現了自卑的心態，造成了學生在學習過程中抱有一種低人一等的態度，最后就會形成厭學的態度，學生自身就認為自己不是學習的材料。這些學生就把這種情緒直接帶入職業教育階段，從而影響了學生在職業教育的課堂上的學習能力。這些來自于職業教育學生自身的因素直接就影響了教師通過正確的方式將知識傳遞給學生。

1.2 課程教材的因素

由于受到學生自身的學習能力以及認知能力的影響，在職業教育階段其課程教材在編排時就有意地通過減少專業知識的章節以及知識點數目以此來降低知識理解的難度。但是，這種編排的方式反而加大了學生對知識點的理解難度，也加大了教師在課堂上的傳授難度，使知識點變得晦澀難懂?，F代大部分的專業知識是有較強的邏輯性以及完整性的。如果僅通過教材上的知識點，就會出現學生無法明白專業知識的本質及內涵。教師想讓學生理解的更透徹，就得通過各種手段增加知識點，這樣做又與教材的編排的意圖相悖。同時，這種教材也使學生減少了對學習知識的興趣，在學生預習或者復習的過程中，讓學生難于通過自身的知識儲備去理解課本的知識。

1.3 職業教育課堂教學模式的因素

現在的職業教育課堂已經大部分運用了多媒體的教學模式，這種模式雖然已經改變了以前的板書方式，通過圖片、視頻和PPT演示的方式，提高了學生在課堂上的學習興趣。但是，僅僅通過二維的模式還是無法使學生完全融入課堂中；教師為了進一步改變這種現狀，就會不得以增加視頻的播放時間，這種做法只能緩解課堂上枯燥乏味的課堂狀態。教師始終還是要言歸正傳，要將知識點通過講述的方式傳授給學生。而且，在網絡上關于專業知識的視頻畢竟是少數，也沒有專業機構專門去制作相關的教學視頻。有些視頻僅僅只是播放社會、企業以及制造車間的工作和生產過程，并不能完完全全將知識傳授給學生，視頻上的知識總歸是碎片式的，缺少完整性。學生始終是一種將自己置身于專業知識以外的場景。

2 虛擬現實技術的概述及應用特點

2.1 虛擬現實技術的概述

虛擬現實技術（Virtual Reality，簡稱VR技術）是隨著計算機技術發展到一定程度而衍生出的一種具有強大三維成像能力的綜合性的計算機技術。這種技術出現于20世紀末，最早是由Sutherland在名為《終極的顯示》的論文中提出，在論文里就提出了具有跨時代意義的圖形交互顯示、力反饋設備以及聲音提示的虛擬現實技術的概念。自此以后，人們就伴隨著計算機技術的發展同時對虛擬現實技術進行研究探索，到了20世紀90年代，計算機技術進入了飛速發展的階段，計算機圖形處理技術、數據處理技術以及多媒體技術應運而生，使得虛擬現實技術的產生變為現實。

虛擬現實技術是集成了由計算機圖形成像技術、傳感技術、人體工程學、人機交互技術等多學科為基礎的綜合性技術。就是通過計算機圖形技術創建出虛擬的三維空間造型，或者將真實的環境或者實物通過計算機技術繪制于計算機中，然后再由圖像顯像設備、力反饋傳感設備和聲音輸出設備將所創建的三維空間造型或者實物環境顯示在特定區域，從而使人在視覺、聽覺以及觸覺上產生一種身臨其境的感覺，并且虛擬現實技術還可以通過人機交互技術完成人與虛擬環境的交流。

2.2 虛擬現實技術的特點

介于虛擬現實技術是建立與計算機圖形技術、傳感技術、人體工程學、人機交互技術等多學科之上的一門技術，即虛擬現實技術融合了以上各個學科的基本特點，它包括以下幾個方面。

（1）真實的沉浸感，虛擬現實技術由于通過計算機圖形處理技術將真實的環境繪制在計算機中，它利用計算機的龐大的數據處理能力完成真實環境的三維點的計算，然后再通過多重輸出設備將計算機中的“真實環境”輸出。讓人感覺自己就像是身處于“真實環境”中，使人有一種身臨其境的境界。并且隨著計算機的運算能力的不斷加強，使得計算機所處理的“真實環境”更加逼真。

（2）感官的多樣性，由于輸出設備由力反饋傳感設備、聲音輸出設備以及成像顯像設備組成。使“真實環境”在視覺、聽覺以及觸覺層面上向人們展現出來，并且再加上由計算機控制，使這幾種感覺在時間以及空間上做到協調一致，使人們在感知的世界里沒有時差以及空間差的感覺。

（3）人機交互性，融入了人機交互技術之后，人們可以通過觸摸或者聲控模式對所處的“真實環境”進行控制，變換環境的位置、角度以及時間和空間上的位移。并且這種交互技術已經擺脫了計算機的鼠標或者鍵盤控制，它可以結合人們的說話聲音的采集、空間觸摸的方式以及力反饋的模式對計算機進行控制，完成人機交互的過程，同時也進一步加強了人們身臨其境的感觀。

2.3 虛擬現實技術的應用

目前，虛擬現實技術應用也非常廣泛，結合虛擬現實技術的特點，一般運用于建模與仿真、設計與分析、教學與實踐、醫學、軍事、生產制造、娛樂與商業等方面。

（1）軍事領域：虛擬現實技術在軍事方面廣泛運用與新式武器的研發、高尖端科技試驗以及軍事技術培訓。例如美國開發研制的FOG—M導彈模擬器運用于研制新型導彈、美國NASA的“虛擬風洞系統”對飛機以及航空器進行空氣動力學試驗、美國開發的NUSC海軍水下系統對艦員進行訓練實時待命和控制。介于虛擬現實技術的多重特點，從而減少了軍事領域武器開發周期以及研究成本，降低了軍事當中人員的傷亡幾率。

（2）醫學方面：虛擬現實技術在醫學方面一般運用在復雜手術研究會診以及醫學教學上。在不危害人體以及動物體的前提，最大限度的還原以及復制機體病變組織。并且通過遠程網絡技術，將不在同一空間的醫學專家進入虛擬環境里對復雜手術進行探討與規劃或者教學研究。從而避免了因醫生離患者較遠而錯過了搶救時間，同時也拉進了世界各地專家的距離。

（3）工業制造方面：計算機輔助設計（CAD）、計算機輔助分析（CAE）、計算機輔助制造（CAM）的出現，使虛擬現實技術在工業制造領域的應用更加完善。它可以輔助設計師和工程師對產品進行設計以及制造，這里包括虛擬設計與分析、虛擬制造與裝配，從而及時發現設計過程中的不足進行改正，這樣既縮短了生產周期，也減少了資源與能量的損耗，例如美國福特汽車公司利用虛擬現實技術對轎車內部設計，從而減低了汽車的生產成本。

（4）商業與娛樂方面：21世紀初3D電影的出現改變了人們對電影的要求。最早人們一直追求著電視、電影的清晰度，可是虛擬現實技術的出現讓人們有了新的感覺——真實感。現在各個商業電影都在追求3D以及4D效果，同時也增加了虛擬現實技術的商業價值。

3 將虛擬現實技術引入中職教育課堂的設想

早在2003年，由武漢大學、中國地質大學、浙江大學聯合承擔，南京師范大學，解放軍信息工程大學，中國科學院遙感應用研究所，東北大學，中國測繪科學研究院等單位協作，經過2年多的攻關，組建了具有自主知識產權的三維GIS平臺軟件Geo Scope的國家級重點虛擬現實實驗室。這個項目的創建實現了將虛擬現實技術理論變為實踐并且運用在教育過程的目的，改變了傳統教育理論中學生依托教師、學習環境、學習氛圍以及校園文化的影響，構建起新型的學校教學環境技術。

根據職業教育教學過程中出現的問題，打破職業教育中的教學困境，引入虛擬現實技術將會是很好的手段。虛擬現實技術就是一門利器，其自身具有的優勢將會改變職業教育課堂環境，會帶來職業教育新特性。

（1）課堂情景化。職業教育本身就是培養學生的綜合職業能力，其培養過程就是通過情景化來實現，一般這一過程都是通過職業教育中的工程實訓來完成。虛擬現實技術利用多重手段將這一過程轉移至課堂當中，改變傳統單邊講授模式。

（2）交互智能化。職業教育的本質在于培養學生的實踐能力，就是要求學生在教學過程具有實踐動手環節。虛擬現實技術將這培養要求帶入課堂之中，課堂互動過程讓學生在視覺、聽覺和觸覺上去感知實踐過程，讓學生身臨其境的感受理論知識的氛圍，有助于幫助學生在大腦中建立理論模型，更深層次的完成理論與實踐相結合。

（3）職業趣味化。虛擬現實技術本身就具有情景化、環境的真實化、操作的多樣化、技術先進化，充分的體現出自身的趣味化。學習的趣味化是現代職業教育工作者追求課堂生動的重要手法，更是職業教育中教學特色。趣味化的實質就是要求學生積極參與以及更快融入課堂，虛擬現實技術通過情景模式將教師以及學生拉入“真實環境”中，讓學生避免受到外界因素的干擾，增加學生在學習過程中的趣味性。

（4）職業專業化。通過虛擬現實技術避免教師以及學生在教學過程中出現與學習無關的問題。從開始上課到下課，教師與學生一直身處在課程要求的理論知識環境中，使職業教育課堂更專業化。

如何將虛擬現實技術進一步引進學校校園課堂，是擺在現在職業教育教研改革的新問題。在這個過程中還需要許多問題解決以及關鍵技術去研究；其主要問題就是在整個虛擬現實環境中都是由電、磁和光的存在，這些物質都會給身處其中的使用者的身體帶來一定的影響，會出現頭暈、目眩以及惡心的癥狀。其次目前裸視（不佩戴頭盔、傳感器或者眼睛）的虛擬現實技術還是不成熟，還做不到與佩戴頭盔、身穿傳感裝備的效果。這里需要解決的關鍵技術包括立體成像、空間傳感以及空間感應等相關虛擬技術。如果解決了虛擬現實技術給使用者帶來的電、磁和光的危害，以及完成了使用者不借助任何輔助裝置就能做到身臨其境的效果，那么虛擬現實技術將會改變現在教學課堂，板書的時代就會退出歷史的舞臺。

4 綜述

將虛擬現實技術引入職業課堂會給職業教育帶來深遠影響，會顛覆以往傳統的教學模式。虛擬現實技術給職業教育帶來的新特點，將會解決現在職業教育的困境。經過幾十年發展的虛擬現實技術，其較完善的軟硬件設施已經在其他領域得到了很好的驗證，將其運用于職業教育領域也將會成為現實。隨著科技的不斷發展，適應于職業教學過程的虛擬現實技術也將會應運而生。相信在未來虛擬現實技術將會全面性運用于職業教育方面，為人類的職業教育做出應有的貢獻，同時這也將是虛擬現實技術完善自身的最佳途徑。

參考文獻

[1] 曾芬芳，解洪成.虛擬現實技術及其應用[J].華東船舶工業學院學報，1995，9（1）：80-89.

[2] 余軍，張璐瑩.虛擬現實技術及其應用[J].天中學刊，2007 22（5）：56-57.

[3] 魏安順，周印，謝叻.虛擬現實技術及其在制造業的應用[J].模具技術，2004（5）：55-57.

[4] 李建榮，孔素真.虛擬現實技術在教育中的應用研究[J].實驗室科學，2014，17（3）：98-103.

[5] 張建武，孔紅菊.虛擬現實技術在實踐實訓教學中的應用[J].電化教育研究，2010（4）：109-112.

[6] 許愛軍，張文金.虛擬現實技術在職業教育中應用的現狀、問題及對策[J].中國職業技術教育，2011（8）：44-47.