面向職業(yè)教育高質(zhì)量發(fā)展的VR 實(shí)訓(xùn)教學(xué)模式研究*

卞金金

（深圳職業(yè)技術(shù)大學(xué) 傳播工程學(xué)院，廣東 深圳 518055）

因教育數(shù)字化轉(zhuǎn)型發(fā)展而推動(dòng)教育變革和創(chuàng)新，是當(dāng)前教育現(xiàn)代化發(fā)展的關(guān)鍵。近年來，人工智能、元宇宙、大數(shù)據(jù)等信息技術(shù)日新月異，給職業(yè)教育領(lǐng)域帶來了前所未有的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。中共中央辦公廳、國(guó)務(wù)院辦公廳于2021 年印發(fā)的《關(guān)于推動(dòng)現(xiàn)代職業(yè)教育高質(zhì)量發(fā)展的意見》第五部分強(qiáng)調(diào)“深化教育教學(xué)改革”創(chuàng)新教學(xué)模式與方法是重要環(huán)節(jié)。構(gòu)建現(xiàn)代職業(yè)教育體系，培養(yǎng)更多高素質(zhì)技術(shù)技能人才、能工巧匠、大國(guó)工匠，需要將新技術(shù)與職業(yè)教育雙向融合，形成新的教學(xué)模式和方法。虛擬現(xiàn)實(shí)（VR）技術(shù)作為元宇宙、數(shù)字孿生、具身體驗(yàn)等新興概念的核心技術(shù)，利用三維圖像、多路傳感輸入等手段，計(jì)算生成和控制虛擬空間的車間、設(shè)備、工地和展廳等，形成虛擬的崗位環(huán)境，讓學(xué)生在虛擬崗位空間里體驗(yàn)真實(shí)環(huán)境中的視覺、聽覺、動(dòng)感等感知覺，產(chǎn)生身臨其境的感受。將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在職業(yè)教育實(shí)訓(xùn)教學(xué)中應(yīng)用有助于突破現(xiàn)有職業(yè)教育實(shí)訓(xùn)設(shè)備能耗高或不能完全配備，特殊條件和情況在教學(xué)中難以復(fù)制，安全性難以保證及管理不便等困境。因此，開展面向職業(yè)教育高質(zhì)量發(fā)展的VR 實(shí)訓(xùn)教學(xué)模式研究，推動(dòng)新技術(shù)與職業(yè)教育深度融合，提升職業(yè)教育質(zhì)量，具有重要的理論意義和實(shí)踐價(jià)值。

一、研究現(xiàn)狀

（一）國(guó)外研究

國(guó)外關(guān)于面向職業(yè)教育高質(zhì)量發(fā)展的VR 實(shí)訓(xùn)教學(xué)模式相關(guān)研究趨向有兩方面：一方面關(guān)注VR技術(shù)在職業(yè)教育實(shí)訓(xùn)環(huán)境中的應(yīng)用，如Kevin Gonyop Kim（2020）認(rèn)為沉浸式虛擬現(xiàn)實(shí)（IVR）為設(shè)計(jì)專業(yè)的職業(yè)教育學(xué)生提供更多的真實(shí)感和參與感，從而增強(qiáng)了學(xué)習(xí)體驗(yàn)[1]。Breitkreuz，KR等（2021）針對(duì)護(hù)理專業(yè)人員設(shè)計(jì)了虛擬現(xiàn)實(shí)無菌導(dǎo)尿管插入的實(shí)訓(xùn)軟件（VR-SUCIG），并和護(hù)理人員一起對(duì)其可用性進(jìn)行了研究[2]；Thornblade，LW（2021）應(yīng)用VR 技術(shù)實(shí)訓(xùn)外科醫(yī)生的基本功，完成復(fù)雜的手術(shù)步驟，以及與整個(gè)手術(shù)室的工作人員協(xié)調(diào)手術(shù)的方法[3]。另一方面，關(guān)注沉浸理論對(duì)職業(yè)教育VR 實(shí)訓(xùn)教學(xué)過程的影響，如，Novak、Hoffman 和Yung 等認(rèn)為，有別于原始的沉浸模型，在人機(jī)互動(dòng)中的沉浸除需要一定程度的挑戰(zhàn)與技巧，還必須加上專注[4]。

（二）國(guó)內(nèi)研究

本研究采用“虛擬現(xiàn)實(shí)”做主關(guān)鍵詞，通過添加過濾條件從中國(guó)知網(wǎng)上篩選數(shù)據(jù)，時(shí)間為2010 年至今，得到“虛擬現(xiàn)實(shí)+職業(yè)教育”論文410 篇，“虛擬現(xiàn)實(shí)+職業(yè)教育+實(shí)訓(xùn)”論文203篇，“虛擬現(xiàn)實(shí)+高職”論文541 篇，“虛擬現(xiàn)實(shí)+高職+實(shí)訓(xùn)”論文221 篇，去重后剩余622 篇相關(guān)文章；使用Citespace 軟件進(jìn)行關(guān)鍵詞熱點(diǎn)可視化分析，從結(jié)果上可見，VR 與職業(yè)教育的相關(guān)研究已形成一定程度聚集，在職業(yè)教育中的應(yīng)用已較為廣泛；熱點(diǎn)主要集中在職業(yè)教育、高等職業(yè)教育、實(shí)訓(xùn)基地和高職院校等領(lǐng)域。本研究再將研究論文關(guān)鍵詞分為10 個(gè)大類進(jìn)行聚類分析后發(fā)現(xiàn)，VR 相關(guān)技術(shù)正廣泛應(yīng)用于職業(yè)教育專業(yè)教學(xué)實(shí)踐中，如動(dòng)漫設(shè)計(jì)專業(yè)、汽修專業(yè)和服裝設(shè)計(jì)專業(yè)等。

通過對(duì)相關(guān)文獻(xiàn)的內(nèi)容進(jìn)行分析，本研究發(fā)現(xiàn)國(guó)內(nèi)關(guān)于職業(yè)教育VR 實(shí)訓(xùn)教學(xué)模式的研究主要趨向包括三方面：一是從理論角度對(duì)VR 技術(shù)應(yīng)用于職業(yè)教育實(shí)訓(xùn)進(jìn)行闡述。如李小平（2018）提出基于體驗(yàn)學(xué)習(xí)的VR/AR 智能教學(xué)控制思想，從系統(tǒng)論的視點(diǎn)研究了VR/AR 的教學(xué)屬性、技術(shù)屬性和內(nèi)在作用關(guān)系，為提升智能VR/AR 環(huán)境下的教學(xué)質(zhì)量提出了一種可行的方法[5]；朱福軍（2017）從理論角度分析了基于VR 技術(shù)的個(gè)性化課堂學(xué)習(xí)環(huán)境及基于VR 技術(shù)的課堂交互式學(xué)習(xí)環(huán)境[6]。二是關(guān)注VR 技術(shù)支持下的設(shè)備操作實(shí)訓(xùn)過程。如楊梨（2021）分析了虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在臨床見習(xí)教學(xué)的應(yīng)用情況[7]；曹歡（2021）探討了VR 技術(shù)在汽修專業(yè)駕駛員培訓(xùn)、汽車故障診斷與排除及汽車維護(hù)保養(yǎng)中的應(yīng)用[8]；張威（2021）在新能源汽車教學(xué)中應(yīng)用VR 技術(shù)，使學(xué)生能夠在虛擬環(huán)境中進(jìn)行零件拆卸、組裝、零件更換、維護(hù)和檢查的操作培訓(xùn)[9]。三是關(guān)注教學(xué)環(huán)境及資源的設(shè)計(jì)開發(fā)。如陳銳浩（2020）提出面向職業(yè)院校的虛擬現(xiàn)實(shí)資源建設(shè)及教學(xué)應(yīng)用整體規(guī)劃模式，總結(jié)出適合職業(yè)院校的虛擬現(xiàn)實(shí)資源開發(fā)實(shí)施模式[10]；鐘正等（2018）通過論證體驗(yàn)式學(xué)習(xí)環(huán)境設(shè)計(jì)的原則、要素、情境設(shè)計(jì)、活動(dòng)設(shè)計(jì)、交互設(shè)計(jì)等策略，構(gòu)建基于VR 技術(shù)靈活開放的體驗(yàn)式學(xué)習(xí)環(huán)境[11]；魏巍（2020）開發(fā)了基于VR 技術(shù)《城軌車輛技術(shù)》課程的沉浸式、交互式教學(xué)場(chǎng)景及相關(guān)課程資源[12]。

綜上所述，VR 技術(shù)是當(dāng)前職業(yè)教育實(shí)訓(xùn)教學(xué)領(lǐng)域的熱點(diǎn)技術(shù)，整合了多領(lǐng)域的技術(shù)，是科技發(fā)展進(jìn)步的結(jié)晶。國(guó)內(nèi)外的研究者已嘗試將VR技術(shù)應(yīng)用于職業(yè)教育教學(xué)過程中，但大多從理論角度進(jìn)行研究，或局限于在設(shè)備操作過程中的應(yīng)用，以及虛擬環(huán)境及資源的設(shè)計(jì)和開發(fā)，而聚焦實(shí)訓(xùn)，系統(tǒng)研究VR 技術(shù)在職業(yè)教育實(shí)訓(xùn)中的教學(xué)模式和應(yīng)用效果較少。通過研究VR 實(shí)訓(xùn)教學(xué)模式及其應(yīng)用效果，能夠保證先進(jìn)技術(shù)得以充分發(fā)揮，有效提升學(xué)生職業(yè)技能水平，讓職業(yè)教育實(shí)訓(xùn)水平達(dá)到新高度，以達(dá)到推進(jìn)職業(yè)教育高質(zhì)量發(fā)展的目的。

二、職業(yè)教育VR 實(shí)訓(xùn)教學(xué)系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)分析

本研究結(jié)合國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)VR 技術(shù)特征的分析以及沉浸理論、情境認(rèn)知理論、認(rèn)知負(fù)荷理論等實(shí)訓(xùn)教學(xué)相關(guān)理論，通過了解VR 技術(shù)在各職業(yè)教育領(lǐng)域的應(yīng)用實(shí)踐，綜合與職業(yè)教育師生的訪談，歸納出現(xiàn)階段職業(yè)教育VR 實(shí)訓(xùn)教學(xué)系統(tǒng)主要綜合應(yīng)用“具身感知”“臨場(chǎng)感受”“智能交互”“自主控制”“即時(shí)評(píng)價(jià)”和“協(xié)作互動(dòng)”等技術(shù)（如圖1），促進(jìn)面向職業(yè)教育高質(zhì)量發(fā)展的VR 實(shí)訓(xùn)教學(xué)方式方法變革。

圖1 職業(yè)教育VR 實(shí)訓(xùn)教學(xué)系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)

具身感知。在職業(yè)教育VR 實(shí)訓(xùn)教學(xué)系統(tǒng)應(yīng)用過程中，學(xué)生除了能感受一般計(jì)算機(jī)所具有的二維、三維視覺感知以外，還有聽覺感知、空間感知、觸碰感知、力量感知和運(yùn)動(dòng)感知等多重具身感知覺疊加，傳遞認(rèn)知信息。

臨場(chǎng)感受。職業(yè)教育VR 實(shí)訓(xùn)教學(xué)系統(tǒng)針對(duì)學(xué)生實(shí)訓(xùn)需求，創(chuàng)設(shè)與真實(shí)崗位極其相似的虛擬崗位空間，讓學(xué)生感到自己作為崗位角色存在于環(huán)境中，增強(qiáng)學(xué)生對(duì)崗位環(huán)境的適應(yīng)性體驗(yàn)，沉浸感強(qiáng)烈。

智能交互。職業(yè)教育VR 實(shí)訓(xùn)教學(xué)系統(tǒng)除能捕捉學(xué)生的動(dòng)作，讓學(xué)生通過動(dòng)作與系統(tǒng)內(nèi)環(huán)境進(jìn)行交互外，還能夠運(yùn)用人工智能技術(shù)，設(shè)置虛擬智能學(xué)伴與學(xué)生交流互動(dòng)，支持學(xué)生自適應(yīng)訓(xùn)練，適時(shí)減輕學(xué)生認(rèn)知負(fù)荷。

自主控制。在職業(yè)教育VR 實(shí)訓(xùn)教學(xué)系統(tǒng)應(yīng)用過程中，學(xué)生能夠根據(jù)自己的意志，通過動(dòng)作操作控制VR 環(huán)境中的事物，該環(huán)境中的事物依據(jù)現(xiàn)實(shí)世界物理運(yùn)動(dòng)定律動(dòng)作。

即時(shí)評(píng)價(jià)。職業(yè)教育VR 實(shí)訓(xùn)教學(xué)系統(tǒng)能夠通過高效實(shí)時(shí)的雙向交流，實(shí)現(xiàn)實(shí)訓(xùn)實(shí)時(shí)可視化反饋和即時(shí)評(píng)價(jià)，讓學(xué)生了解當(dāng)前自己的操作情況，及時(shí)調(diào)整狀態(tài)；讓教師實(shí)時(shí)了解情況，及時(shí)給予學(xué)生引導(dǎo)并根據(jù)情況調(diào)整實(shí)訓(xùn)內(nèi)容。

協(xié)作互動(dòng)。職業(yè)教育VR 實(shí)訓(xùn)教學(xué)系統(tǒng)能夠通過無線網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，如：無線路由器、無線信號(hào)接收器和服務(wù)器，實(shí)現(xiàn)學(xué)生之間的動(dòng)態(tài)協(xié)作互動(dòng)，組織協(xié)作實(shí)訓(xùn)，增強(qiáng)互動(dòng)體驗(yàn)。

此外，職業(yè)教育VR 實(shí)訓(xùn)教學(xué)系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)的實(shí)現(xiàn)與VR 技術(shù)現(xiàn)實(shí)環(huán)境的支撐分不開。VR技術(shù)現(xiàn)實(shí)環(huán)境是職業(yè)教育VR 實(shí)訓(xùn)教學(xué)系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)，為形成真實(shí)、開放、高效的新型實(shí)訓(xùn)教學(xué)模式提供了可能。同時(shí)，新型教學(xué)模式在適應(yīng)關(guān)鍵技術(shù)的演變、發(fā)展過程中，也會(huì)根據(jù)現(xiàn)實(shí)需求對(duì)現(xiàn)有技術(shù)進(jìn)行進(jìn)一步改進(jìn)。VR 技術(shù)現(xiàn)實(shí)環(huán)境與職業(yè)教育VR 實(shí)訓(xùn)教學(xué)系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)必然相互影響、相互作用，以滿足職業(yè)教育實(shí)訓(xùn)的需要。

三、面向職業(yè)教育高質(zhì)量發(fā)展的VR 實(shí)訓(xùn)教學(xué)模式設(shè)計(jì)

依據(jù)國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究及理論分析，通過整合職業(yè)教育VR 實(shí)訓(xùn)教學(xué)系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)，依托教育學(xué)理論以及對(duì)職業(yè)教育實(shí)訓(xùn)教學(xué)過程的觀摩，本研究嘗試對(duì)職業(yè)教育VR 實(shí)訓(xùn)教學(xué)過程中各要素進(jìn)行分解，針對(duì)職業(yè)教育實(shí)訓(xùn)教學(xué)活動(dòng)的特征，結(jié)合實(shí)訓(xùn)教學(xué)評(píng)價(jià)的需要，設(shè)計(jì)面向職業(yè)教育高質(zhì)量發(fā)展的VR 實(shí)訓(xùn)教學(xué)模式，以促進(jìn)VR 技術(shù)與職業(yè)教育實(shí)訓(xùn)雙向融合。

（一）實(shí)訓(xùn)教學(xué)對(duì)象設(shè)計(jì)

面向職業(yè)教育高質(zhì)量發(fā)展的VR 實(shí)訓(xùn)教學(xué)模式的構(gòu)建首先要考慮實(shí)訓(xùn)對(duì)象的特點(diǎn)和應(yīng)用需求。對(duì)學(xué)生情況進(jìn)行分析，清晰界定使用對(duì)象，如使用者的年級(jí)、專業(yè)、學(xué)習(xí)風(fēng)格、對(duì)VR 的熟悉程度及使用能力等。明確學(xué)生是單人、多人協(xié)作或分組實(shí)訓(xùn)。根據(jù)學(xué)生情況適當(dāng)提供個(gè)性化支持。

（二）實(shí)訓(xùn)教學(xué)任務(wù)設(shè)計(jì)

使用VR 實(shí)訓(xùn)教學(xué)模式進(jìn)行實(shí)訓(xùn)，需要考慮選取合適的實(shí)訓(xùn)教學(xué)任務(wù)，一門實(shí)訓(xùn)課程當(dāng)中，并非所有任務(wù)都適合采用VR技術(shù)進(jìn)行支持。教師要充分考慮，實(shí)訓(xùn)任務(wù)的選取是否具有實(shí)景體驗(yàn)的特性，使用VR實(shí)訓(xùn)是否能夠體現(xiàn)出優(yōu)勢(shì)。此外，實(shí)訓(xùn)任務(wù)的完成是否具有一定挑戰(zhàn)性，能提升學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，給學(xué)生帶來獲得感。還需注意選取的實(shí)訓(xùn)任務(wù)的虛擬體驗(yàn)是否會(huì)給學(xué)生帶來認(rèn)知負(fù)荷過載，或心理不適感。

（三）實(shí)訓(xùn)教學(xué)方法設(shè)計(jì)

實(shí)訓(xùn)教學(xué)方法是實(shí)訓(xùn)的組織形式、實(shí)施程序、教學(xué)（教練）方法和手段運(yùn)用的統(tǒng)稱。結(jié)合國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究以及沉浸理論對(duì)實(shí)訓(xùn)教學(xué)方法設(shè)計(jì)的啟示，本研究認(rèn)為面向職業(yè)教育高質(zhì)量發(fā)展的VR 實(shí)訓(xùn)教學(xué)方法設(shè)計(jì)主要是依托VR 技術(shù)對(duì)基本操作、職業(yè)素養(yǎng)、組織協(xié)同、實(shí)訓(xùn)效果評(píng)估和鞏固實(shí)訓(xùn)成果五個(gè)方面進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。

1.基本操作實(shí)訓(xùn)方法設(shè)計(jì)

基本操作實(shí)訓(xùn)，主要以開展崗位基礎(chǔ)操作、基礎(chǔ)動(dòng)作實(shí)訓(xùn)為主。選取適合采用VR 技術(shù)體驗(yàn)的實(shí)訓(xùn)內(nèi)容，利用VR 技術(shù)構(gòu)建與崗位工作相適應(yīng)的真實(shí)環(huán)境，合理設(shè)置難度系數(shù)，讓學(xué)生在VR環(huán)境中，體驗(yàn)實(shí)際工作情境的基本動(dòng)作操作規(guī)范。

2.職業(yè)素養(yǎng)實(shí)訓(xùn)方法設(shè)計(jì)

職業(yè)素養(yǎng)是學(xué)生信念、身體、心理、行為與技能的綜合體現(xiàn)，是崗位工作中使用感知、記憶、想象、思維、判斷等心理活動(dòng)的總和。VR 技術(shù)條件下的職業(yè)素養(yǎng)實(shí)訓(xùn)，主要包括技能素養(yǎng)、心理素質(zhì)兩類，通過借助VR 技術(shù)構(gòu)筑的各類真實(shí)“情景”，如，在實(shí)際崗位中操作挖掘機(jī)、維修發(fā)動(dòng)機(jī)等，將崗位中可能遇到的問題置于情景中，并將學(xué)生引導(dǎo)入一定的角色狀態(tài)，進(jìn)一步激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性，加速其對(duì)知識(shí)技能體系的全面了解和掌握，從而幫助學(xué)生形成職業(yè)意識(shí)，適應(yīng)工作環(huán)境。

3.組織協(xié)同實(shí)訓(xùn)方法設(shè)計(jì)

崗位工作實(shí)際，常是工作人員在統(tǒng)一組織和聯(lián)合作業(yè)下進(jìn)行的。VR 技術(shù)在組織協(xié)同實(shí)訓(xùn)時(shí)，應(yīng)通過實(shí)訓(xùn)，使學(xué)生建立并不斷增強(qiáng)協(xié)同配合的意識(shí)。組織協(xié)同實(shí)訓(xùn)的方法主要有：一是開展協(xié)同操作實(shí)訓(xùn)。在VR 技術(shù)條件下，通過教師下達(dá)要求，組織學(xué)生協(xié)同配合操作；二是開展協(xié)同流程作業(yè)實(shí)訓(xùn)。借助VR 技術(shù)構(gòu)建實(shí)際崗位中各階段、各部分的協(xié)同情景，檢驗(yàn)學(xué)生協(xié)同配合能力，建立學(xué)生的協(xié)同理念。

4.實(shí)訓(xùn)效果評(píng)估方法設(shè)計(jì)

職業(yè)教育實(shí)訓(xùn)效果評(píng)估常見的方法有：形成性評(píng)價(jià)、企業(yè)導(dǎo)師和校內(nèi)教師綜合評(píng)價(jià)等。面向職業(yè)教育高質(zhì)量發(fā)展的VR 實(shí)訓(xùn)教學(xué)可結(jié)合實(shí)際，遵循合理性、準(zhǔn)確性和可操作性等原則，結(jié)合學(xué)生實(shí)訓(xùn)過程，對(duì)學(xué)生的實(shí)訓(xùn)效果進(jìn)行綜合評(píng)估。

5.鞏固實(shí)訓(xùn)成果方法設(shè)計(jì)

面向職業(yè)教育高質(zhì)量發(fā)展的VR 實(shí)訓(xùn)教學(xué)主要目的是增強(qiáng)學(xué)生職業(yè)技能，實(shí)訓(xùn)內(nèi)容多以可操作內(nèi)容為主，可采取以下方法：一是實(shí)時(shí)反饋。結(jié)合實(shí)訓(xùn)實(shí)際，在最短時(shí)間內(nèi)，組織學(xué)生對(duì)自身在VR環(huán)境中的實(shí)訓(xùn)視頻進(jìn)行觀看，對(duì)照視頻查找問題，以達(dá)到發(fā)現(xiàn)問題，改進(jìn)技能的目的。二是循環(huán)改進(jìn)。在完成實(shí)訓(xùn)反饋的基礎(chǔ)上，結(jié)合師生觀摩給予的評(píng)價(jià)，對(duì)任務(wù)內(nèi)容進(jìn)一步明確后，學(xué)生重新進(jìn)入VR環(huán)境進(jìn)行演練，修正前一次演練的不當(dāng)之處，完善操作技能，以達(dá)到最大限度提高實(shí)訓(xùn)效果的目的。

（四）實(shí)訓(xùn)教學(xué)環(huán)境設(shè)計(jì)

在VR 條件下的實(shí)訓(xùn)教學(xué)環(huán)境，要從實(shí)訓(xùn)崗位要求出發(fā)，構(gòu)設(shè)逼真復(fù)雜的實(shí)訓(xùn)環(huán)境，最大限度地貼近崗位。結(jié)合國(guó)內(nèi)外研究對(duì)實(shí)訓(xùn)教學(xué)環(huán)境的分析，本研究認(rèn)為，VR 技術(shù)條件下的實(shí)訓(xùn)教學(xué)環(huán)境即在實(shí)訓(xùn)過程中被教師和學(xué)生利用的一切要素，主要包括實(shí)訓(xùn)資源、現(xiàn)實(shí)環(huán)境及虛擬環(huán)境。

1.實(shí)訓(xùn)資源設(shè)計(jì)

實(shí)訓(xùn)資源主要指數(shù)字資源，包括學(xué)生與教師在實(shí)訓(xùn)過程中所需要的各種數(shù)字化資源，這些資源需根據(jù)不同崗位任務(wù)和實(shí)訓(xùn)內(nèi)容適宜采用的媒體呈現(xiàn)方法來構(gòu)建和完善。如，實(shí)訓(xùn)過程中可以加入微課、動(dòng)畫、可交互軟件、AR（增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)）、MR（混合現(xiàn)實(shí)）等學(xué)習(xí)資源，與VR 應(yīng)用結(jié)合，形成富媒體環(huán)境，以更加適配學(xué)生實(shí)訓(xùn)過程。

2.現(xiàn)實(shí)環(huán)境設(shè)計(jì)

現(xiàn)實(shí)環(huán)境是指實(shí)訓(xùn)所處的時(shí)間、空間，使用的設(shè)施、裝備、器材等。實(shí)訓(xùn)現(xiàn)實(shí)環(huán)境的設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)崗位特點(diǎn)，遵循多元?jiǎng)討B(tài)、現(xiàn)實(shí)逼真、安全可靠的原則，為VR 實(shí)訓(xùn)提供安全且足夠便利的現(xiàn)實(shí)環(huán)境條件。如，實(shí)訓(xùn)環(huán)境選擇課堂內(nèi)還是課堂外、在學(xué)校使用還是在家庭使用，實(shí)訓(xùn)應(yīng)用形式是桌面式還是移動(dòng)式、使用時(shí)間長(zhǎng)短等，使用的空間是否充足，保護(hù)措施是否充分。

3.虛擬環(huán)境設(shè)計(jì)

虛擬環(huán)境即指VR 實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)為學(xué)生提供的VR實(shí)訓(xùn)環(huán)境。虛擬實(shí)訓(xùn)環(huán)境的設(shè)計(jì)，應(yīng)依據(jù)VR 實(shí)訓(xùn)教學(xué)系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)及架構(gòu)設(shè)計(jì)，考慮影響學(xué)生有效實(shí)訓(xùn)的所有條件，根據(jù)實(shí)際崗位需求結(jié)合“具身感知”“臨場(chǎng)感受”“智能交互”“自主控制”“即時(shí)評(píng)價(jià)”和“協(xié)作互動(dòng)”等多種關(guān)鍵技術(shù)，幫助學(xué)生適應(yīng)崗位環(huán)境，提高實(shí)訓(xùn)能力。

（五）實(shí)訓(xùn)教學(xué)過程設(shè)計(jì)

VR 實(shí)訓(xùn)教學(xué)組織實(shí)施過程需要考慮的因素多樣，根據(jù)國(guó)內(nèi)外研究及教育學(xué)理論對(duì)實(shí)訓(xùn)教學(xué)流程要素設(shè)計(jì)的啟示，本研究將VR 實(shí)訓(xùn)的組織實(shí)施過程，設(shè)計(jì)為實(shí)訓(xùn)前的準(zhǔn)備過程、實(shí)訓(xùn)中的實(shí)施過程和實(shí)訓(xùn)后的鞏固過程（如圖2）。

圖2 面向職業(yè)教育高質(zhì)量發(fā)展的VR 實(shí)訓(xùn)教學(xué)模式圖

實(shí)訓(xùn)前，教師明確自己將要向何種層次、何種類型的學(xué)習(xí)對(duì)象施訓(xùn)，根據(jù)學(xué)習(xí)對(duì)象的特點(diǎn)以及實(shí)訓(xùn)內(nèi)容選擇合適的VR 實(shí)訓(xùn)方法；同時(shí)，教師全面把握實(shí)訓(xùn)崗位任務(wù)能力標(biāo)準(zhǔn)與要求，使抽象的理論與具體的案例相結(jié)合，以助于靈活組訓(xùn)；然后，教師還需要制定實(shí)訓(xùn)計(jì)劃，明確實(shí)訓(xùn)目標(biāo)；接著，教師需做好實(shí)訓(xùn)場(chǎng)地、實(shí)訓(xùn)器材和實(shí)訓(xùn)教材等方面的組織準(zhǔn)備工作，尤其要對(duì)VR 實(shí)訓(xùn)裝備及系統(tǒng)運(yùn)行情況進(jìn)行檢查確認(rèn)，保證裝備運(yùn)行正常，最后，檢查學(xué)生人數(shù)、確定編組，檢查學(xué)生準(zhǔn)備情況，還可引導(dǎo)學(xué)生提前進(jìn)入VR 環(huán)境進(jìn)行適應(yīng)性體驗(yàn)，以確保實(shí)訓(xùn)正常進(jìn)行。

學(xué)生在實(shí)訓(xùn)前需做好思想準(zhǔn)備，通過教師的引導(dǎo)以及相關(guān)材料明確實(shí)訓(xùn)目的及意義；掌握實(shí)訓(xùn)的具體任務(wù)、內(nèi)容、時(shí)間和標(biāo)準(zhǔn)以及實(shí)訓(xùn)重點(diǎn)，對(duì)練什么、練到什么程度心中有數(shù)；對(duì)VR 實(shí)訓(xùn)現(xiàn)實(shí)環(huán)境、VR 實(shí)訓(xùn)裝備及系統(tǒng)運(yùn)行情況進(jìn)行熟悉，為實(shí)訓(xùn)做好準(zhǔn)備。

實(shí)訓(xùn)中，師生到達(dá)實(shí)訓(xùn)場(chǎng)地后，教師設(shè)置情境，介紹環(huán)境，明確作業(yè)事項(xiàng)，提出實(shí)訓(xùn)具體要求，介紹實(shí)訓(xùn)崗位要處理的問題情況，為崗位作業(yè)展開提供依據(jù)。結(jié)合介紹情況和有關(guān)理論講解，組織學(xué)生對(duì)實(shí)訓(xùn)問題進(jìn)行討論研究。接著，教師講解VR 實(shí)訓(xùn)教學(xué)系統(tǒng)及裝備操作方法，安排學(xué)生逐人或分組進(jìn)行VR 條件下的崗位實(shí)訓(xùn)。教師和其余學(xué)生利用顯示屏同步觀摩并評(píng)價(jià)實(shí)訓(xùn)情況。教師還可組織學(xué)生在VR 環(huán)境中進(jìn)行實(shí)訓(xùn)競(jìng)賽。教師可根據(jù)作業(yè)條件，指導(dǎo)學(xué)生對(duì)實(shí)訓(xùn)任務(wù)完成技術(shù)作進(jìn)一步改進(jìn)，再次進(jìn)入VR 環(huán)境進(jìn)行驗(yàn)證操作，從而完整完成實(shí)訓(xùn)步驟，完全掌握技術(shù)要領(lǐng)。

學(xué)生可根據(jù)師生評(píng)價(jià)圍繞學(xué)習(xí)內(nèi)容進(jìn)行反復(fù)實(shí)訓(xùn)，可嘗試一種環(huán)境多種情況、一種情況多種方法來完成實(shí)訓(xùn)任務(wù)，以提高自身在不同環(huán)境、不同情況下的作業(yè)能力。此外，教師應(yīng)同步對(duì)學(xué)生實(shí)訓(xùn)全程做好引導(dǎo)和安全保障。

實(shí)訓(xùn)后，學(xué)生退出VR 實(shí)訓(xùn)教學(xué)系統(tǒng)。教師對(duì)學(xué)生的整體實(shí)訓(xùn)效果進(jìn)行總結(jié)講評(píng)和效果評(píng)估，并根據(jù)學(xué)生實(shí)訓(xùn)情況，對(duì)后續(xù)實(shí)訓(xùn)內(nèi)容進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。實(shí)訓(xùn)效果評(píng)估應(yīng)注意圍繞評(píng)測(cè)學(xué)生理論結(jié)合實(shí)際的情況，作業(yè)要求執(zhí)行情況，包括基本動(dòng)作、作業(yè)流程、組織協(xié)同以及實(shí)訓(xùn)適應(yīng)情況等方面進(jìn)行。學(xué)生在實(shí)訓(xùn)后還可重新觀看實(shí)訓(xùn)過程，對(duì)自己的操作進(jìn)行綜合總結(jié)反思，在條件具備的情況下，可重新進(jìn)入VR 環(huán)境進(jìn)行實(shí)訓(xùn)，進(jìn)一步內(nèi)化實(shí)訓(xùn)要點(diǎn)，掌握實(shí)訓(xùn)技能。

此外，VR 實(shí)訓(xùn)的真實(shí)感和沉浸感較強(qiáng)，個(gè)別學(xué)生的心理、身體等可能對(duì)VR 環(huán)境產(chǎn)生不適感。因此，教師要根據(jù)實(shí)訓(xùn)效果評(píng)估的結(jié)果，適當(dāng)增減、調(diào)整后續(xù)實(shí)訓(xùn)內(nèi)容，以減輕學(xué)生的不適感。學(xué)生可根據(jù)實(shí)訓(xùn)評(píng)估情況分析自身能力水平，調(diào)整實(shí)訓(xùn)狀態(tài)，為后續(xù)實(shí)訓(xùn)做好準(zhǔn)備。

四、面向職業(yè)教育高質(zhì)量發(fā)展的VR 實(shí)訓(xùn)教學(xué)模式的實(shí)施效果

本試驗(yàn)選取深圳職業(yè)技術(shù)大學(xué)工程造價(jià)專業(yè)二年級(jí)（2021 級(jí)）師生，進(jìn)行VR 條件下的《建筑施工技術(shù)》課程中“基坑開挖的工作重點(diǎn)”內(nèi)容的實(shí)訓(xùn)，同時(shí)，通過問卷調(diào)查、觀察、訪談、單向量表、雙向量表和T 檢驗(yàn)等數(shù)據(jù)收集與統(tǒng)計(jì)方法，來驗(yàn)證VR 實(shí)訓(xùn)教學(xué)模式在職業(yè)教育中應(yīng)用的效果。

（一）實(shí)訓(xùn)試驗(yàn)過程

實(shí)訓(xùn)前，教師根據(jù)學(xué)生知識(shí)水平，通過課程在線教學(xué)平臺(tái)發(fā)布任務(wù)要求，提供參考資料，明確實(shí)訓(xùn)任務(wù)的內(nèi)容、目的、要求和方法，對(duì)學(xué)生進(jìn)行分組。學(xué)生在資源庫(kù)網(wǎng)站上下載施工平面圖，學(xué)習(xí)相關(guān)工程案例，學(xué)習(xí)教材、課件以及資源庫(kù)網(wǎng)站的相關(guān)內(nèi)容并按要求完成任務(wù)，對(duì)實(shí)訓(xùn)內(nèi)容、目的、方法和要求進(jìn)行了解和掌握。

實(shí)訓(xùn)中，教師首先明確任務(wù)宗旨，通過播放案例吸引學(xué)生興趣，讓學(xué)生了解實(shí)訓(xùn)任務(wù)的現(xiàn)場(chǎng)條件和基坑開挖技術(shù)方案的重要性，通過網(wǎng)絡(luò)地圖讓學(xué)生了解項(xiàng)目的周圍環(huán)境，通過VR 實(shí)訓(xùn)教學(xué)系統(tǒng)還原施工現(xiàn)場(chǎng)，組織學(xué)生現(xiàn)場(chǎng)踏勘，展示學(xué)生實(shí)訓(xùn)前任務(wù)完成情況，總結(jié)評(píng)價(jià)。完成踏勘任務(wù)后，教師結(jié)合實(shí)際工程施工過程，向?qū)W生明確實(shí)訓(xùn)重難點(diǎn)。

然后，學(xué)生對(duì)實(shí)訓(xùn)前任務(wù)完成情況進(jìn)行相關(guān)討論。使用VR 實(shí)訓(xùn)教學(xué)系統(tǒng)體驗(yàn)實(shí)訓(xùn)前任務(wù)地下停車場(chǎng)土方開挖完成的結(jié)果。教師通過提問，配合動(dòng)畫講解土方開挖的施工流程與工作重點(diǎn)。學(xué)生分組角色扮演，觀看動(dòng)畫，運(yùn)用所學(xué)的知識(shí)分析在VR 實(shí)訓(xùn)中事故產(chǎn)生的原因，以及自身所扮演角色方在事故中的過錯(cuò)，教師播放權(quán)威部門對(duì)事故的責(zé)任認(rèn)定和處理意見，提醒同學(xué)們對(duì)施工流程和規(guī)范的重視。學(xué)生運(yùn)用所學(xué)的知識(shí)分析游泳池的土方開挖施工流程與工作重點(diǎn)，通過PC端施工工藝仿真實(shí)訓(xùn)平臺(tái)和手機(jī)APP 土方開挖游戲答題軟件，鞏固土方開挖施工流程與工作重點(diǎn)理論知識(shí)后，再次進(jìn)入VR 實(shí)訓(xùn)環(huán)境，檢驗(yàn)土方開挖施工流程的正確性。

實(shí)訓(xùn)后，教師歸納課堂內(nèi)容，強(qiáng)調(diào)重點(diǎn)知識(shí)，結(jié)合VR 實(shí)訓(xùn)情況對(duì)學(xué)生的操作進(jìn)行分析和講評(píng)，根據(jù)學(xué)生實(shí)訓(xùn)情況調(diào)整下一步教學(xué)進(jìn)度，通過課程在線教學(xué)平臺(tái)發(fā)布課后練習(xí)：（1）分析某地鐵基坑開挖事故產(chǎn)生原因；（2）如果你是工程中的甲方、施工方、監(jiān)理方在工程開工前應(yīng)該進(jìn)行哪些準(zhǔn)備？（3）工程施工時(shí)應(yīng)該如何履行自己的職責(zé)。學(xué)生通過平臺(tái)PC 端或手機(jī)移動(dòng)端APP 查閱VR 實(shí)訓(xùn)錄制過程，反思實(shí)訓(xùn)過程，檢索相關(guān)資料，進(jìn)行知識(shí)內(nèi)化，按要求分組完成任務(wù)并在規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成任務(wù)上傳，并為下一次實(shí)訓(xùn)做準(zhǔn)備。

（二）實(shí)訓(xùn)試驗(yàn)結(jié)果與分析

1.實(shí)訓(xùn)過程評(píng)價(jià)

根據(jù)學(xué)生實(shí)訓(xùn)前后兩次成績(jī)，結(jié)合教師、學(xué)生小組及企業(yè)專家對(duì)實(shí)訓(xùn)過程演練的評(píng)價(jià)進(jìn)行總評(píng)，各組學(xué)生分?jǐn)?shù)均有所提高，可見學(xué)生知識(shí)掌握率有了明顯提高（如圖3）。

圖3 學(xué)生實(shí)訓(xùn)前測(cè)、后測(cè)、總評(píng)成績(jī)比較

利用IBM SPSS Statistics 19.0 對(duì)學(xué)生前后兩次測(cè)試成績(jī)進(jìn)行t 檢驗(yàn)，檢驗(yàn)學(xué)生的實(shí)訓(xùn)成績(jī)，結(jié)果見表1 所示：

表1 前測(cè)與后測(cè)的t 檢驗(yàn)結(jié)果

從前測(cè)與后測(cè)的配對(duì)樣本t檢驗(yàn)結(jié)果可以看出，差異顯著概率（Sig.（雙側(cè)））=0.024＜0.05，因此，前測(cè)與后測(cè)成績(jī)差異顯著。平均分值差為-3.000，后測(cè)的平均分比前測(cè)的平均分高。可以看出，應(yīng)用面向職業(yè)教育高質(zhì)量發(fā)展的VR實(shí)訓(xùn)教學(xué)模式開展基坑開挖實(shí)訓(xùn)，顯著提高了學(xué)生實(shí)訓(xùn)成績(jī)水平。

2.實(shí)訓(xùn)過程態(tài)度反饋

實(shí)訓(xùn)后，教師從“優(yōu)化實(shí)訓(xùn)過程”“適應(yīng)實(shí)訓(xùn)環(huán)境”和“提升實(shí)訓(xùn)積極性”三個(gè)維度對(duì)13 名學(xué)生進(jìn)行實(shí)訓(xùn)過程態(tài)度調(diào)查，回收問卷13 份，回收率100%，有效率100%。調(diào)查結(jié)果顯示，得分率Fi 值均大于0。學(xué)生在實(shí)訓(xùn)前、實(shí)訓(xùn)中和實(shí)訓(xùn)后的計(jì)劃性、目的性、主動(dòng)性、參與度和鞏固反思情況良好。VR 實(shí)訓(xùn)教學(xué)模式中實(shí)訓(xùn)前的“思想準(zhǔn)備”“組織討論”以及實(shí)訓(xùn)中的“循環(huán)改進(jìn)”，對(duì)學(xué)生實(shí)訓(xùn)主動(dòng)性的激發(fā)起到了一定效果；VR實(shí)訓(xùn)教學(xué)模式實(shí)訓(xùn)前教師的“分析對(duì)象”“明確標(biāo)準(zhǔn)”，實(shí)訓(xùn)中教師的“選定內(nèi)容”和“介紹情況”，對(duì)學(xué)生實(shí)訓(xùn)適應(yīng)性和參與性的激發(fā)，實(shí)訓(xùn)自信心的提高起到了效果；VR 實(shí)訓(xùn)教學(xué)模式中實(shí)訓(xùn)教學(xué)過程設(shè)計(jì)的“進(jìn)入情況”“虛擬作業(yè)”和“反思內(nèi)化”實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)，對(duì)學(xué)生實(shí)訓(xùn)積極性的提高，實(shí)訓(xùn)主動(dòng)性的激發(fā)起到了一定效果。總體表明應(yīng)用面向職業(yè)教育高質(zhì)量發(fā)展的VR 實(shí)訓(xùn)教學(xué)模式開展基坑開挖實(shí)訓(xùn)，能優(yōu)化實(shí)訓(xùn)過程，能幫助學(xué)生適應(yīng)實(shí)訓(xùn)環(huán)境，能提升學(xué)生的實(shí)訓(xùn)積極性。

3.實(shí)訓(xùn)崗位處置能力分析

實(shí)訓(xùn)后，教師使用“VR 技術(shù)環(huán)境下實(shí)訓(xùn)學(xué)生崗位實(shí)際處置能力”調(diào)查問卷對(duì)學(xué)生崗位實(shí)際處置能力情況進(jìn)行調(diào)查。問卷根據(jù)沉浸理論，結(jié)合《建筑施工技術(shù)》課程對(duì)學(xué)生能力培養(yǎng)的定位，分別與“崗位任務(wù)完成能力”“合理分析判斷能力”“特殊情況處理能力”和“協(xié)作配合應(yīng)對(duì)能力”四個(gè)評(píng)價(jià)維度相對(duì)應(yīng)，設(shè)計(jì)了“優(yōu)秀”“良好”“中等”“較差”和“很差”5個(gè)等級(jí)單向量表。問卷發(fā)放13 份，回收率100%，有效率100%。調(diào)查結(jié)果數(shù)據(jù)顯示，得分率Fi值均大于0.5。這表明應(yīng)用面向職業(yè)教育高質(zhì)量發(fā)展的VR 實(shí)訓(xùn)教學(xué)模式開展實(shí)訓(xùn)，能夠培養(yǎng)學(xué)生的崗位任務(wù)完成能力、合理分析判斷能力、特殊情況處理能力和協(xié)作配合應(yīng)對(duì)能力。此外，綜合學(xué)生的實(shí)訓(xùn)體驗(yàn)反饋以及對(duì)教師的訪談，可見師生實(shí)訓(xùn)體驗(yàn)良好，學(xué)生對(duì)實(shí)訓(xùn)過程滿意，對(duì)實(shí)訓(xùn)教學(xué)模式適應(yīng)。

五、結(jié)束語(yǔ)

本研究在梳理國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，運(yùn)用內(nèi)容分析、個(gè)案研究和試驗(yàn)研究等方法，分析了VR 實(shí)訓(xùn)教學(xué)軟件的關(guān)鍵技術(shù)，構(gòu)建了面向職業(yè)教育高質(zhì)量發(fā)展的VR 實(shí)訓(xùn)教學(xué)模式。以深圳職業(yè)技術(shù)學(xué)院工程造價(jià)專業(yè)二年級(jí)學(xué)生為對(duì)象，開展了單組的前測(cè)和后測(cè)試驗(yàn)，通過問卷調(diào)查、觀察、訪談、單向量表、雙向量表和T 檢驗(yàn)等數(shù)據(jù)收集與統(tǒng)計(jì)方法，驗(yàn)證了面向職業(yè)教育高質(zhì)量發(fā)展的VR 實(shí)訓(xùn)教學(xué)模式的有效性。隨著信息技術(shù)的飛速發(fā)展，“元宇宙”“數(shù)字孿生”“具身體驗(yàn)”等相關(guān)理念相繼提出，VR 技術(shù)實(shí)現(xiàn)的手段越來越豐富，正全方位地與職業(yè)教育教學(xué)展開結(jié)合，在此進(jìn)程中，VR技術(shù)的應(yīng)用仍將出現(xiàn)許多新情況、新問題，有待研究者們不斷在教學(xué)實(shí)踐中去解決、去更新、去發(fā)展。