3D虛擬實訓在高職院校實踐教學中的應用研究

夏秋

[摘 要]高等職業教育是我國教育體系的重要組成部分，以提高學生的職業能力作為教學的核心。本文以湖北交通職業技術學院物流與交通管理學院的3D虛擬實訓室為研究載體，以提高人才培養質量為目標，探索多樣化的教學手段和教學方法，研究如何將虛擬現實技術融入常規的實踐教學之中，從而切實提高虛擬實訓室的應用效果，達到進一步推廣的目的。

[關鍵詞]3D虛擬；高職院校；實踐教學

doi：10.3969/j.issn.1673 - 0194.2017.22.141

[中圖分類號]TP393.09 [文獻標識碼]A [文章編號]1673-0194（2017）22-0-02

高等職業教育是我國教育體系的重要組成部分，而實訓作為高等職業教育的重要環節，是實現教學與生產結合、理論與實踐結合、教師與技術人員結合的重要途徑。近年來，各地政府和學校都逐漸認識到實訓課程在職業教育中的重要作用，都不約而同地增加了實訓場地的投資與建設。傳統的實訓室建設周期長、資金投入大，相比于傳統的實訓室，虛擬現實技術的實訓基地投資要小得多，且設備更新換代或改進的成本也相對較低。

虛擬實訓是利用虛擬現實技術仿真或虛構某些情境，供學生觀察、操縱、建構其中的對象，使學生獲得體驗或有所發現。虛擬實訓室對現有的常規教學是一個有益的補充，也是未來實訓室建設的一個發展方向。

1 虛擬現實技術和虛擬實驗室

虛擬現實技術通過模擬生產環境和設備，能夠充分解決某些實訓環境不可視、不可摸、不可進入等問題，能夠有效地營造一個真實的訓練環境，提高學員掌握知識和技能的效率，從而優化培訓過程，提高培訓質量。越來越多的職業院校和培訓機構開始重視虛擬訓練實驗室的建設。然而，虛擬訓練實驗室的設備比較昂貴，建設與維護費用也高，所以開放程度受到很大程度的限制。

如果每個有需求的企業或院校都各自建立虛擬實驗室，會造成資源浪費。為了避免低水平重復建設或有水平卻無法共享的狀況，學校有必要建立一個既能“對內”又能“對外”的開放式虛擬訓練平臺，便可以很好地解決上述問題。

2 3D虛擬實訓室的優勢和局限性

2.1 可以彌補教學條件的不足

高職院校學生較多，由于場地或者資金投入的限制，很難保證教學質量。3D虛擬實訓室利用虛擬現實系統，可以彌補傳統實訓因實訓設備、實訓環境、實訓場地和教學經費等原因而無法進行實訓的不足。同時，3D虛擬實訓室利用虛擬現實技術建立起來的虛擬實訓場所，可以根據需要進行更新，省去了反復投資的困擾，能夠有效彌補教學條件的不足。

2.2 避免真實實訓實驗或操作帶來的各種危險

在以往的教學中，對于一些危險的實訓項目，大多是采取觀看視頻或者動畫的形式進行講授，而不是進行實際操作，教學效果并不理想。3D虛擬實訓室利用虛擬現實技術進行虛擬實訓或實驗，學生可以放心大膽地去做各種危險的或危害人體的實驗或實訓，能夠獲得在真實條件下難以獲得、甚至根本無法得到的關于客觀對象的信息。

2.3 提高學生的學習積極性及實訓效果

學生在3D虛擬實訓室可以完成各種實訓項目，獲得與真實實訓一樣的感受，通過使用各類先進的傳感器不僅能夠獲得逼真的感受。同時，學生還可以通過自身的語言、身體運動等自然技能，對虛擬環境進行考察或操作，從而提高學生學習的積極性，鞏固學生對于理論知識的理解，鍛煉在實訓中發現問題和解決問題的能力。此外，虛擬實訓室還可以進行一些在現實中無法進行的實訓，能夠進一步提高實訓的效果。

3 3D虛擬實訓在供應鏈管理課程中的實踐運用

供應鏈管理是一門理論性較強的課程，也是物流管理專業的專業必修課，開設在大二下學期，在學習該課程之前，學生需要對運輸、儲存、包裝、裝卸、搬運、流通加工、配送和信息處理等物流環節有比較清楚的認識。在此課程中，教師需要著重強調的是對于企業而言應該如何組織物流活動、銜接各個物流環節，使各級原材料和產成品等能夠在供應鏈上高效流通。但是，學生到企業真實去參與供應鏈的各個環節也不現實，這就需要用到3D虛擬現實技術，在3D虛擬實訓室中能夠模擬出真實生產環境的教學場景，讓學生身臨其境地去學習和練習，能夠達到事半功倍的效果。

3.1 課時計劃

供應鏈管理課程一共有52課時，課程授課分為3個階段：理論課教學（28課時）、3D虛擬實訓教學（12課時）、物流技能實訓教學（12課時）。

3.2 教學進度安排

在理論課教學階段，教學周為14周，每周2課時。專業教師一人授課，主要講授供應鏈基礎理論知識，如物流與供應鏈相關理論、采購物流、生產物流、銷售物流、逆向物流和精益供應鏈等。

在3D虛擬實訓教學階段，每天3課時，教學4天。在3D虛擬實訓室授課，同學們自由組隊，根據上一階段的理論學習成果選擇自己感興趣的物流環節，設計生產場景進行真實模擬，每個小組需要上傳各自的模擬視頻。

在物流技能實訓教學階段，每天3課時，教學4天。在物流技能實訓室進行，通過上兩個階段的學習，學生對理論知識和供應鏈各個環節有了一定的認識，本階段的實訓內容就是讓學生認識供應鏈環節中常見的物流設施與設備，同時還能學會一些基本物流工具的操作方法。

3.3 課程考核

供應鏈管理的課程考核按照表1進行。與傳統課程考核相比，考核內容增加了學生自評和小組互評環節，為提高學生的參與度，小組互評以小組成員的打分取平均值，教師打分的參考依據以小組提供的模擬視頻為主。

4 結 語

虛擬現實技術作為一項新興的科學技術，還處于應用與不斷完善階段，與之配套的實訓課程的建設也處于開發和磨合階段。隨著教育改革的深入和虛擬現實技術理論的不斷完善，實訓內容、實訓手段和實訓模式都將發生深刻變革。傳統的校內、校外實訓基地模式將向著校內、校外實訓基地與虛擬現實相結合的教育模式轉變。因此，筆者所在單位有必要將虛擬現實技術引入職業教育教學中，在現有的3D虛擬仿真實訓室的硬件基礎上，構建能夠模擬真實生產環境的教學場景，對于提高實踐教學效果具有重要的意義，是培養應用型、創造型人才，開創高職教育新未來的必經之路。

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