基于BOPPPS的職業教育虛擬現實教學模式研究

■趙麗佳，魏會超

2019年4月，教育部、財政部下發了《關于實施中國特色高水平高職學校和專業建設計劃的意見》。由此，“雙高計劃”正式啟動。“雙高計劃”要求促進信息技術和智能技術深度融入教育教學全過程，推進數字資源、優秀師資、教育數據共建共享，提升師生信息素養，建設智慧課堂和虛擬工廠，促進自主、泛在、個性化學習[1]。虛擬現實技術是一種可以創建和體驗虛擬世界的計算機系統，具有沉浸性、交互性和構想性的特點[2]，可以使學生全身心地投入，達到身臨其境的效果。而基于虛擬現實技術,學習者根據學習任務對外界環境體驗感知,在感知基礎上結合自身經驗獲得對問題的理解,有助于提升學習者的知識和技能學習體驗[3]。虛擬現實技術在職業教育課程實訓教學中應用的關鍵是構建兼具實用性與針對性的教學模式，由此，本研究將基于BOPPPS 教學理念構建虛擬現實課程實訓教學模式，以期為相關研究和實踐提供借鑒。

一、虛擬現實技術應用于職業教育教學的價值分析

虛擬現實技術可以從教學資源呈現、實踐能力訓練以及教學評價開展三方面深度融入職業教育教育的過程中，即提供情境化的教學資源，提高教學針對性；創設虛擬化的教學平臺，提高教學實踐性；構建多元化的教學評價，提高評價科學性。

（一）提供情境化的教學資源，提高實訓教學有效性

虛擬現實技術作為一種創新式的教學媒介，在教育領域應用中能夠充分利用技術手段將知識形象化、立體化、興趣化[4]，還可以創造具有物理、環境和行為真實感的學習環境,使學習者能在類似真實的情境中進行對知識的學習[5]，進而促進學生對于知識的意義建構，從而有利于消除傳統教學導致的學生與教材中學習內容的距離感，提高學習者的學習興趣，從而可以獲得更有深度的理解，提升學習的效果。應用虛擬現實技術將教學資源情境化更加符合學習者的個性特點與發展規律,更有利于激發學習者的學習興趣，調動學習者的積極性，與此同時，情境化的教學資源還將知識還原到了真實的空間中，將枯燥的知識賦予了現實意義，有利于學生對于知識的理解、建構和應用，達到事半功倍的效果，從而提高教學有效性。因此，通過虛擬現實技術提供情境化的教學資源，有利于提高職業教育教學的有效性。

（二）創設虛擬化的教學平臺，拓展實訓教學實踐性

應用虛擬現實技術可以創設虛擬化的教學平臺，學習者在虛擬化的教學平臺中可以通過手柄直接對虛擬現實系統進行操作和控制，可以提高學習者的動手操作能力。在實驗課程方面，借助虛擬技術完成課程教學中的相關實驗, 具有實驗效率高、設備費用低、實驗內容豐富、實驗性能有效、實驗安全性好等明顯優勢[6]；在實訓課程方面，虛擬現實技術可以營造與崗位環境相符的情景,從而逼真地反映實訓內容，并且能夠打破實訓設備、實訓場地、實訓經費等的限制,突破目前實訓課程的教學困境[7]。因此應用虛擬現實技術可以在創設的虛擬環境中進行例如危險性較高的實驗、對學生的人身安全造成威脅的實踐操作和現實中無法呈現的問題等，同時,學生在虛擬化的教學平臺中進行學習,增加了自主性和趣味性,有利于學生的技能訓練,有助于解決實驗和實訓過程中存在的危險性大、費用高、小概率事件再現和個性化導訓等問題[8]。因此通過虛擬現實技術創設沉浸性的教學平臺，有利于拓展教學的實踐性。

（三）構建多元化的教學評價，提升評價有效性

應用虛擬現實技術構建全階段、多角度的多元評價體系，能夠對學習過程和學習結果進行實時監控，實現學生自評、學生互評、教師點評以及虛擬現實系統的在線評價等多種評價方式的交叉進行，有利于提升教學評價的有效性。虛擬現實教學具有對學習者學習行為記錄的功能，其中涵蓋了學習時間、學習路徑、學習內容、學習具體知識所用時間、學習交互、體驗反饋、學習效果等學生在學習空間中的全部活動數據[9]，對學習行為進行記錄和統計分析，結合大數據的分析，可以提供實時的信息反饋與總結性評價[10]。在評價方式上，除了傳統的教師評價外，虛擬現實系統也可以對學習者的在線表現和結果進行客觀公正的評價，與此同時，通過虛擬現實平臺、交互性智慧教學、行為智能識別、大數據采集等信息技術，可以將學生完成課前、課中和課后的學習任務情況轉化成可視化數據和學生學習行為及其結果的結構圖[11]，從而使學習者自身以及學習者之間進行客觀、合理、標準的教學評價，更好地使學習者對學習內容加深印象，查漏補缺。因此，通過虛擬現實技術構建多元化的教學評價，有利于提升評價的有效性。

二、虛擬現實應用于職業教育實訓教學的路徑探討

虛擬現實技術在職業教育教學中的應用主要體現為實訓課程提供資源、進行交互、測試評估三方面，因此本文基于上述三個方面對虛擬現實應用于教學的路徑進行探討。

（一）三類資源

虛擬現實資源，即通過虛擬現實技術為教學提供具有三維性、動態性特點的資源庫，可以使所呈現的知識更加直觀，便于學習者對知識的理解和內化。虛擬現實技術可以為職業教育實訓教學提供仿真性資源、立體化資源、整合性資源三類資源。

仿真性資源，即在接近真實的靜態情景中呈現的教學內容，通過先進的信息技術營造了接近真實的學習環境，并將內容在真實的環境中加以呈現，使知識更加具有現實意義，有利于學生在真實的環境中理解并應用知識。

立體化資源，即在虛擬情境中立體化呈現的教學內容，通過應用虛擬現實技術可以呈現三維畫面的優勢，將學習的材料和內容立體化呈現，并且可以有學生控制隨意切換方位，使學生對所接觸的知識理解更加充分。

整合性資源，即在虛擬情境中動態化呈現教學內容，通過應用虛擬現實技術將知識和資源動態化處理，以便提高學生學習的積極性，同時又將動態的知識在靜態的情景中加以呈現，有利于學生對知識進行全面系統地理解和掌握。

（二）三類交互

虛擬現實技術可以為職業教育實訓教學提供主動式交互、沉浸式交互、實時式交互三種類型的交互。

主動式交互，即應用虛擬現實設備自主把握交互的整個過程，在VR 環境中，學生通過可移動手柄、數據手套和操縱桿等操控在虛擬現實環境中進行主動式交互。

沉浸式交互，即應用虛擬現實技術創設仿真交互環境并使學生全身心投入，可以使學生感覺自己置身于環境當中，把自己當作虛擬技術所創設出的環境的一部分，從而全身心地投入，提高了交互的效果。

實時式交互，即應用虛擬現實技術進行及時的交流和互動，可以使學習者通過使用交互設備針對理解不到位或操作不熟練的知識進行及時的交流和反饋，教師也可以針對學生的疑惑及時解答，提高了教學的效率。

（三）三類測評

虛擬現實測評，即應用虛擬現實技術對教學的過程和結構進行測試和評估。虛擬現實技術在沉浸式學習環境中評價學習者學習可實現評價方式多樣化、評價標準定制化和評價反饋靈活化，充分發揮評價對于學習者學習全程的反饋作用[12]。虛擬現實技術可以為職業教育實訓教學提供形成性評價、總結性評價、個性化評價三類評價。

形成性評價，即應用虛擬現實技術對學習者全部學習行為的記錄和評價，從而發現問題和獲得反饋的評價，教師可以根據形成性評價發現與修改教學中的問題與不足，同時學生也可以查看自己的學習記錄，進行自我評價，深刻認識到自己的不足并加以改進；總結性評價，即應用虛擬現實技術對學生是否完成教學目標的評價，可以在記錄學生的學習過程的同時，將學習結束后的學習效果進行記錄，并依據設定的評價標準對學生的學習結果進行成績的評定和等級的劃分；個性化評價，即應用虛擬現實技術針對每一個學習者的學習過程和結果的評價，學生根據自己的學習檔案記錄形成個性化的學習評價報告，進而可以為教師個別化教學提供依據。

三、基于BOPPPS 的職業教育虛擬現實教學模式構建

近幾年，虛擬現實技術逐漸應用于教育領域，國內的許多學者因此也研究出了一些應用虛擬現實技術的教學模式。然而在目前的虛擬現實教學模式中，多數只是注重了虛擬現實技術的應用，而忽視了教學設計。而BOPPPS 教學模式以建構主義為理論基礎，以學生為中心，強調學生參與式互動和反饋，其對教學過程采取單元化處理,分為導入、目標、前測、參與式學習、后測、總結6 大模塊[13]，本研究試圖以BOPPPS 教學模式為理論框架，構建六環節、十八要素虛擬現實教學模式（見圖1），從而提高虛擬現實教學模式的科學性和設計性，進而為虛擬現實技術在職業教育實訓教學中更好地應用提供參考。

圖1 基于BOPPPS 的職業教育虛擬現實教學模式

（一）虛擬現實教學模式的導入環節

BOPPPS 教學模式導入環節的任務是在教學活動中提高學生注意力以及突顯課程內容與學生之間的關聯[14]，強化這種關聯性，達到提高教學質量的目標和效果。教學導入是教學環節的開端,用來引出教學內容，因此需要合理地進行導入從而吸引學習者的注意力，激發學習者的動機，提升教學效果。常用的導入方式主要有故事導入法、情景導入法、問題導入法等[15]。

傳統教學BOPPPS 教學模式中的導入方式學生大多習以為常，因此應用上述方式導入對提高學生積極性的效果并不佳。在本文的虛擬現實教學模式中，應用虛擬現實技術創新上述三種導入方式，分別為仿真性情景導入、立體化故事導入以及整合性問題導入，通過虛擬現實技術提高學生在導入環節的參與感和互動感，從而提高學習者的學習興趣。仿真性情景導入，即應用虛擬現實技術使學生置身于模擬的情景中，通過模擬情景的可視化設計，以期達到身臨其境的學習體驗，從感官感知的角度進行導入，提升學生的體驗感；立體化故事導入，即應用虛擬現實技術將故事立體化、動態化呈現，改變以往單一的文字或視頻的敘述方式，豐富故事的表達與呈現方式，提高信息傳達的有效性；整合性問題導入，即應用虛擬現實技術創設問題情景，并將問題立體化、動態化呈現，不再是單一信息或者是個別元素的呈現，而是通過整體性的呈現達到交叉、互溶、滲透的綜合呈現效果，從而更加吸引學習者的注意。

（二）虛擬現實教學模式的目標環節

BOPPPS 教學模式目標環節的任務就是明確學習者在進行完某一知識點或單元的學習之后應達到的目標[16]。明確教學目標對于教師和學生來說都是十分必要的。對教師而言，明確教學目標有利于把握教學的重難點，合理安排教學節奏并進行評價；對學生而言，有利于明確學習任務，激發學習動機并更好地進行自評。在教學中通常用知識與技能、過程與方法和情感態度與價值觀的三維目標來進行闡述。

以往對于三維教學目標的闡述大多應用ABCD 目標闡述法并且都是以文字的形式呈現，讓學習者以默讀和閱讀的形式進行了解，這種方法并不能使學習者有效明確學習的方向以及所要完成的任務。而通過虛擬現實教學模式可以實現不同類型的虛擬現實資源的綜合呈現，展示仿真性的知識與技能、立體化的過程與方法、整合性的情感態度與價值觀，從而使學習者能夠能加直觀、具體地明確所要達到的目標。仿真性的知識與技能，即應用虛擬現實技術在仿真的情景中呈現知識與技能；立體化的過程與方法，即應用虛擬現實技術在實踐操作中明確、細化過程與方法；整合性的情感態度與價值觀，即應用虛擬現實技術在創設的情景中實踐來獲得情感態度和價值觀，在虛擬現實中，實現擬態環境的真實體驗，相比于傳統模式獲得的體驗更加真實，更加豐富和具體，這種體驗所保持的影響也更加持久。

（三）虛擬現實教學模式的前測環節

BOPPPS 教學模式前測環節的任務就是進行診斷評價，了解學習者的知識基礎，從而及時反饋、調整教學計劃[17]。通過前測，教師可以了解學習者已有的知識水平和學習能力，以便更好地進行教學設計，并且將前測的結果與后測的結果進行比較，可以更好地進行調整，不斷優化教學效果。前測一般采用非正式問答、問卷調查和摸底考試等形式[18]。

上述三種前測的方式只能了解到學習者的部分基于知識層面的水平，對全面地了解學生的知識水平、學習能力以及興趣和偏好有所欠缺。如今應該考察學習者多方面的能力和素質，從而促進學生的全面、個性化發展。因此在本文構建的虛擬現實教學模式中，通過應用虛擬現實技術使學習者利用移動手柄等設備進行交互以及系統對學習行為的記錄和分析，從而實現主動式問卷調查、沉浸式摸底考試以及實時式非正式提問等進行前測的形式。主動式問卷調查，即應用虛擬現實技術自覺、自主地進行問卷調查，在體驗過程中進行問卷的采集，調查與體驗的時間更加接近，獲得的調查數據也更加精準，反映的情況也更加真實；沉浸式摸底考試，即應用虛擬現實技術全身心地投入考試；實時式非正式提問，即應用虛擬現實技術實時提問并針對問題及時解答。

（四）虛擬現實教學模式的參與式學習環節

BOPPPS 教學模式參與式學習環節的主要任務就是采用積極的學習策略，使學習者深度參與到課堂中來從而實現教學目標的過程[19]。參與式學習體現了學生的主體地位，強調以學生為中心，注重學習者的積極主動地參與，是BOPPPS 教學模式中的核心環節。常見的參與式學習的形式一般為角色扮演、情景模擬、實地考察等[20]。

參與式學習就是讓學生參加與學習目標直接相關的活動，要求學生做出反應，這種有反饋的練習可以極大地促進學生對知識的掌握。上述三種傳統的參與式學習形式都是很難在傳統的教室中完成并取得預想的效果的。而虛擬現實教學模式可以通過虛擬現實技術創設的接近真實的環境，能夠讓學生有一種特定情境下的“緊迫性”和情緒感染的“空間情緒”意識[21]，從而保證學習者的積極參與和全身心投入。虛擬現實教學模式通過虛擬現實技術來改善參與式學習的形式，從而實現主動式角色扮演、沉浸式情景模擬、實時式實地考察等參與式學習的形式。主動式角色扮演，即應用虛擬現實技術自主選擇角色和刻畫角色形象；沉浸式情景模擬，即應用虛擬現實技術模擬真實情景，并使學生全身心投入；實時式實地考察，即應用虛擬現實技術創設仿真的環境進行考察，在仿真環境的體驗中進行學習，學習的過程就是虛擬環境不斷進行真實模擬和再現的過程。

（五）虛擬現實教學模式的后測環節

BOPPPS 教學模式后測環節是對完成教學以后學習效果的檢驗和評價，它與前測相對應，只是不包含起點行為的測驗項目，后測一般被用于評估學習者的行為表現，并給一個項目或課程的成功程度計分[22]。后測一般就是以師生問答或是課后練習以及測驗考試等形式來開展。

在以往的學習中，這些后測形式面向的都是大多數學生，不具有針對性，但是每個學習者的原有知識以及學習過程均不同,那么學生進行學習后的學習效果也會有一定的差距。因此該模型通過虛擬現實技術對于每一位學習者在上述四個環節中學習行為的記錄，從而使后測更具針對性和現實意義，記錄的元素更加豐富，評價的維度也更加綜合。該虛擬現實教學模式可以實現形成性師生問答、總結性測驗考試以及個性化課后練習等新型的后測形式。形成性師生問答，即應用虛擬現實技術在教學過程中為了發現問題而進行的問答；總結性測驗考試，即應用虛擬現實技術在教學結束后評判是否完成目標而進行的測驗；個性化課后練習，即應用虛擬現實技術對學生各自的問題而進行有針對性的課后練習。

（六）虛擬現實教學模式的總結環節

BOPPPS 教學模式總結環節的主要任務就是通過簡練地總結課堂教學的知識點或技能要點,整理并回顧授課內容以進一步鞏固學習目標，通過總結可以針對本次課講課目標的達成度情況進行簡要的分析[23]，并在分析的過程中進行教學反思，從而有效改進教學。總結一般分為收集數據、反思提問和提出建議三個方面。

在傳統的教學中，總結一般是教師在完成教學之后通過對教學過程的回憶來進行的記錄與反思，主觀程度較強，而且難免會對教學過程中的某些問題有所遺忘，并且很難對每一位學習者進行有針對性的總結和反思。而該虛擬現實教學模式通過應用虛擬現實技術實現更加客觀、全面的總結，從而實現形成性收集數據、總結性反思提問以及個性化提出建議等形式，使總結更具有參考價值和現實意義。形成性收集數據，即應用虛擬現實技術記錄學生學習過程的相關數據；總結性反思提問，即應用虛擬現實技術在教學結束以后進行總結和反思；個性化提出建議，即應用虛擬現實技術針對學生的學習過程和結果提出有針對性的建議。

隨著教育信息化的發展，在“互聯網+職業教育”的大背景下，充分發揮虛擬現實技術的沉浸性、交互性和構想性的優勢，推動職業教育教學的變革。BOPPPS 是一種以學生為中心的教學模式，將BOPPPS 與虛擬現實相結合，設計出基于BOPPPS的虛擬現實教學模式，旨在提高學生學習的興趣、合作意識、實踐操作能力以及解決問題的能力。本文只是對虛擬現實教學模式的初步的探索，今后將進一步完善該教學模式，以期促進虛擬現實技術在教學中的應用，提升職業教育教學效果。