VR技術在“事故管理與應急處置”課程教學中的應用

曹鵬波

（西安開放大學教學處 陜西 西安 710048）

虛擬現實（Vitual Reality，簡稱VR）技術是一種利用計算機圖形技術和多媒體技術，仿真出一種可感知的、交互式的虛擬現實環境，學生通過VR眼鏡或VR頭盔能夠與虛擬環境中的事物進行交互作用，可以產生親臨對應真實環境的感受和體驗[1]。

“事故管理與應急處置”是安全技術與管理專業中實踐性較強的一門課程，該課程要求學生對典型事故的應急處置方法、措施及操作技能有一定的掌握。傳統的多媒體教學缺乏實踐操作的練習與交互，并且典型事故的應急處置過程本身存在較大的風險，如氯氣泄漏事故應急處置、液氨事故應急處置等，在現實中很難對其進行實際演練，而VR技術可以將虛擬現實技術與教學情景相融合，并通過教學設計將應急處置過程中的關鍵環節融入其中，為學生打造一個高度仿真、可交互的虛擬場景學習平臺，鞏固學生對重點知識的理解，調動學生的學習積極性，培養學生的空間思維能力、動手能力和創新能力，從而更好地實現課程的教學目的[2-3]。

1 “事故管理與應急處置”課程簡介

“事故管理與應急處置”是安全技術與管理專業的一門專業核心課程，主要包括事故現場的搶險與處置、事故現場的急救方法和技術以及典型事故的應急處置方法與措施等內容，需要學生掌握大量的現場應急處置技能，課程的實踐性和應用性較強。而目前該門課程仍以傳統的課堂講授知識灌輸為主，實踐性較強的內容多以配合視頻及圖片講解為主，教學手段以多媒體教學為主，缺乏一定的交互性。

2 VR技術在“事故管理與應急處置”課程教學中的應用設計與應用過程

根據課程教學大綱，筆者規劃了10個實踐性較強的重點內容的VR教學資源，設計了每個資源的教學設計腳本，對于操作要素、操作流程和實踐場景等方面進行了詳細的教學設計，并聯合技術人員進行了不斷的完善與改進。目前10個VR教學資源已全部建設完成并投入常規教學使用，見表1。

表1 “事故管理與應急處置”VR教學資源

下文以課程中“氯氣泄漏事故應急處置”教學資源（如圖1）為案例進行展示。

2.1 應用設計

本次教學設計主要從以下三個方面進行：第一個方面是課前分析，主要從學生特點分析、學習內容分析、教學目標分析這三個部分進行；第二個方面是課中導做，主要包括課堂教學、學生活動、教師活動三個部分；第三個方面是課后總結與評價，包括對課堂效果的評價以及對學生意見的總結與反思[4-5]。如圖2所示。

2.2 應用過程

2.2.1 課前分析

以“氯氣泄漏事故應急處置”這一節VR資源的教學為例。該節內容要求學生掌握最基本的劇毒氣體泄漏處置方法和措施，交互性較強，能夠更好地發揮VR教學的優勢。具體課前分析的教學設計如表2所示。

表2 “氯氣泄漏事故應急處置”課前分析

2.2.2 課中導做

“氯氣泄漏事故應急處置”的課中導做包括課堂教學、學生活動、教師活動這三個方面，下面從這三個方面分別進行介紹。

①課堂教學。課堂教學的具體步驟分為課前鋪墊、提出問題、形成假設、VR教學、得出結論、評價反思，如表3所示。

表3 “氯氣泄漏事故應急處置”課堂教學過程

②學生活動。學生作為課堂教學的主體，首先要在教師的引導下明確學習任務，并根據教師提出的問題進行討論，形成假設。在佩戴VR眼鏡進入虛擬環境前，要根據教師的講解掌握VR設備的使用方法。整個課堂教學中最關鍵的就是學生戴上VR眼鏡進入虛擬環境進行氯氣泄漏事故的應急處置操作，學生在這個環節可以直接感受獲取知識的過程，總結應急處置過程中的知識經驗與操作技能，并將其與之前形成的假設進行對比，最后與其他同學進行交流討論，傾聽教師對自己的評價，反思自己的表現和收獲，得出結論。

③教師活動。教師作為課堂教學的引導者，首先要對學生特點與學習內容進行分析，并根據分析結果制定合理的教學目標。教學過程中，在課前鋪墊結束后，教師要根據學習內容提出問題，讓學生進行思考與討論，并指導學生使用VR設備。在學生進入虛擬環境進行學習的過程中，觀察學生學習時的反應，學習結束后帶領學生一起對之前的假設進行檢驗對比，總結討論并分析出結果，最后對學生的表現情況進行評價，并對課堂教學的整體情況進行反思。

2.2.3 課后總結與評價

①課堂效果評價。課堂效果的評價主要從學生課堂表現、傳統課堂與VR教學的測驗結果對比來進行。從整體來看，大部分學生對VR教學的興趣度都很高，對教師提出的問題都進行了積極的討論，VR教學結束后都將學習內容與之前的假設進行了對比。為了進一步對課堂效果進行更為準確的評價，在VR教學完成后，運用測試題對學生進行了測驗，并設置了評價指標將測驗結果與傳統教學下的結果進行了對比，如表4所示。

表4 傳統教學與VR教學測試結果對比

通過對比可以看出，VR教學的教學目標完成度明顯高于傳統教學，學生對于這種新型的教學資源和學習方式也給出了很高的評價。

②總結與反思。VR教學作為一種基于先進技術的教學手段，相較于傳統教學，對于學生有著更大的吸引力，教學過程中的課堂氛圍也相對輕松活躍，能夠更好地實現“以學生為中心、教師為引導”的教學方式[6]。灌輸式和教條式的教學方式已不再適用于現代教育的發展需要，尤其對于開放教育來說，其學生多以成人為主，具有學習目的性強、注重互動等特點，而VR教學能夠更好地培養學生自主探索與合作交流的能力，是對傳統教學方式的發展與創新。然而，當前本學科的VR教學資源還不夠充足，且對于大部分理論性較強的課程，并不適用VR技術授課，因此教師在進行教學設計時，對教學內容要進行合理的研判，對于需要使用VR技術教學的內容，要提前準備好相應的VR資源，并且VR教學并不是完全摒棄傳統教學方式，而是將兩者相結合，使教學過程更加豐富。

3 結語

本文將VR技術應用到課程教學中，教學設計思路主要以課前分析、課中導做、課后總結與評價三個部分先后進行，教學過程中以教師提出的問題為引導，學生通過討論提出自己的假設，并在使用VR設備進入虛擬環境進行學習的過程中驗證自己的假設，總結學習過程中出現的問題與得出的經驗。學習完成后進行了測驗，將測驗結果與傳統教學下的結果進行了對比，結果顯示VR教學的課堂學習效率明顯高于傳統教學模式。最后，對VR教學的應用情況進行了總結與反思。