將虛擬現(xiàn)實技術(shù)引入職業(yè)教育課堂的構(gòu)想

黃春萍+郭剛

摘 要：現(xiàn)代職業(yè)教育在教育環(huán)節(jié)中占有比較大的比例，也是為社會發(fā)展起到了重要的作用。目前我國職業(yè)教育課堂面臨著諸多困境，其關(guān)鍵問題是如何將學(xué)生融入課堂之中激發(fā)學(xué)生在課堂上的積極性；虛擬現(xiàn)實技術(shù)具有很好地情景化，能夠?qū)⑷藥胩摂M的“真實世界”里，讓人有一種身臨其境的感覺。將該技術(shù)運用于職業(yè)教育課堂就會更好地解決職業(yè)教育課堂中出現(xiàn)的問題，是職業(yè)教育課堂情景化發(fā)展的必由之路。

關(guān)鍵詞：虛擬現(xiàn)實技術(shù) 職業(yè)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(xiàn)代職業(yè)教育在教育過程中有舉足輕重的作用，也是社會發(fā)展過程的奠基石?，F(xiàn)代社會大生產(chǎn)下的大部分技術(shù)操作人員都是來自于職業(yè)教育體系。為了更好地適應(yīng)社會發(fā)展的需求，本著為社會培養(yǎng)具有一定的專業(yè)知識以及較強的技術(shù)的技能性人才，職業(yè)教育工作者通過各種方式去創(chuàng)新改革探索出一條適應(yīng)我國國情的教學(xué)道路。該文通過對學(xué)生在課堂上的學(xué)習(xí)狀況的分析，結(jié)合現(xiàn)代科技發(fā)展，設(shè)想能否將虛擬現(xiàn)實技術(shù)（Virtual Reality，簡稱VR技術(shù)）引入職業(yè)教育課堂，通過三維虛擬的技術(shù)將抽象難懂的知識形象的展現(xiàn)在學(xué)生面前，提高學(xué)生在課堂上認知能力，同時在技術(shù)容許的情況下，甚至還可以將真實生產(chǎn)過程通過虛擬仿真技術(shù)演示在學(xué)生面前，以此來改變現(xiàn)有的課堂教學(xué)模式，就如同現(xiàn)在二維多媒體技術(shù)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(xué)生的模式。

1 職業(yè)教育課堂上的困境

目前，職業(yè)教育課堂存在著各種問題，包括學(xué)生課堂紀律差、學(xué)生不能很好地配合教師教學(xué)、課堂上出現(xiàn)學(xué)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(xué)生的重要因素，這些問題既在公共課堂中出現(xiàn)，也會在專業(yè)課程的課堂中顯現(xiàn)，最終影響的是學(xué)生的理論考試成績。這些問題的出現(xiàn)終歸是由以下幾個方面造成的。

1.1 職業(yè)教育學(xué)生本身因素

職業(yè)教育的學(xué)生一般都來自于無法進入高中或者大學(xué)教育的那部分學(xué)生，這里造成無法入高中或者大學(xué)的原因有學(xué)習(xí)成績達不到高中或者大學(xué)錄取分數(shù)線的、學(xué)生家庭的影響以及學(xué)生自身等原因。在以上原因中由于學(xué)習(xí)成績的影響占據(jù)絕大多數(shù)。恰恰就是這個因素，使得職業(yè)教育學(xué)生與中高等教育學(xué)生在學(xué)習(xí)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(yè)教育學(xué)生理解能力明顯要弱于中高等教育的學(xué)生。同時，由于職業(yè)教育學(xué)生在初等教育過程學(xué)習(xí)基礎(chǔ)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(xué)習(xí)方法，對理論知識不能很好地做到預(yù)習(xí)和復(fù)習(xí)，就會出現(xiàn)職業(yè)教育學(xué)生的知識儲備薄弱，所以，在職業(yè)教育課堂上經(jīng)常會出現(xiàn)學(xué)生在上一節(jié)課沒有聽懂然后影響下一節(jié)的聽課內(nèi)容，長此以往下去就出現(xiàn)惡性循環(huán)。其次，職業(yè)教育中的學(xué)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(dāng)中部分教師的影響，心理上漸漸就出現(xiàn)了自卑的心態(tài)，造成了學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中抱有一種低人一等的態(tài)度，最后就會形成厭學(xué)的態(tài)度，學(xué)生自身就認為自己不是學(xué)習(xí)的材料。這些學(xué)生就把這種情緒直接帶入職業(yè)教育階段，從而影響了學(xué)生在職業(yè)教育的課堂上的學(xué)習(xí)能力。這些來自于職業(yè)教育學(xué)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(xué)生。

1.2 課程教材的因素

由于受到學(xué)生自身的學(xué)習(xí)能力以及認知能力的影響，在職業(yè)教育階段其課程教材在編排時就有意地通過減少專業(yè)知識的章節(jié)以及知識點數(shù)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(xué)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。現(xiàn)代大部分的專業(yè)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(xiàn)學(xué)生無法明白專業(yè)知識的本質(zhì)及內(nèi)涵。教師想讓學(xué)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(xué)生減少了對學(xué)習(xí)知識的興趣，在學(xué)生預(yù)習(xí)或者復(fù)習(xí)的過程中，讓學(xué)生難于通過自身的知識儲備去理解課本的知識。

1.3 職業(yè)教育課堂教學(xué)模式的因素

現(xiàn)在的職業(yè)教育課堂已經(jīng)大部分運用了多媒體的教學(xué)模式，這種模式雖然已經(jīng)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(xué)生在課堂上的學(xué)習(xí)興趣。但是，僅僅通過二維的模式還是無法使學(xué)生完全融入課堂中；教師為了進一步改變這種現(xiàn)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(tài)。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(xué)生。而且，在網(wǎng)絡(luò)上關(guān)于專業(yè)知識的視頻畢竟是少數(shù)，也沒有專業(yè)機構(gòu)專門去制作相關(guān)的教學(xué)視頻。有些視頻僅僅只是播放社會、企業(yè)以及制造車間的工作和生產(chǎn)過程，并不能完完全全將知識傳授給學(xué)生，視頻上的知識總歸是碎片式的，缺少完整性。學(xué)生始終是一種將自己置身于專業(yè)知識以外的場景。

2 虛擬現(xiàn)實技術(shù)的概述及應(yīng)用特點

2.1 虛擬現(xiàn)實技術(shù)的概述

虛擬現(xiàn)實技術(shù)（Virtual Reality，簡稱VR技術(shù)）是隨著計算機技術(shù)發(fā)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(shù)。這種技術(shù)出現(xiàn)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(shè)備以及聲音提示的虛擬現(xiàn)實技術(shù)的概念。自此以后，人們就伴隨著計算機技術(shù)的發(fā)展同時對虛擬現(xiàn)實技術(shù)進行研究探索，到了20世紀90年代，計算機技術(shù)進入了飛速發(fā)展的階段，計算機圖形處理技術(shù)、數(shù)據(jù)處理技術(shù)以及多媒體技術(shù)應(yīng)運而生，使得虛擬現(xiàn)實技術(shù)的產(chǎn)生變?yōu)楝F(xiàn)實。

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

2.2 虛擬現(xiàn)實技術(shù)的特點

介于虛擬現(xiàn)實技術(shù)是建立與計算機圖形技術(shù)、傳感技術(shù)、人體工程學(xué)、人機交互技術(shù)等多學(xué)科之上的一門技術(shù)，即虛擬現(xiàn)實技術(shù)融合了以上各個學(xué)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(xiàn)實技術(shù)由于通過計算機圖形處理技術(shù)將真實的環(huán)境繪制在計算機中，它利用計算機的龐大的數(shù)據(jù)處理能力完成真實環(huán)境的三維點的計算，然后再通過多重輸出設(shè)備將計算機中的“真實環(huán)境”輸出。讓人感覺自己就像是身處于“真實環(huán)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(huán)境”更加逼真。

（2）感官的多樣性，由于輸出設(shè)備由力反饋傳感設(shè)備、聲音輸出設(shè)備以及成像顯像設(shè)備組成。使“真實環(huán)境”在視覺、聽覺以及觸覺層面上向人們展現(xiàn)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(xié)調(diào)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(shù)之后，人們可以通過觸摸或者聲控模式對所處的“真實環(huán)境”進行控制，變換環(huán)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(shù)已經(jīng)擺脫了計算機的鼠標或者鍵盤控制，它可以結(jié)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(xiàn)實技術(shù)的應(yīng)用

目前，虛擬現(xiàn)實技術(shù)應(yīng)用也非常廣泛，結(jié)合虛擬現(xiàn)實技術(shù)的特點，一般運用于建模與仿真、設(shè)計與分析、教學(xué)與實踐、醫(yī)學(xué)、軍事、生產(chǎn)制造、娛樂與商業(yè)等方面。

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

（2）醫(yī)學(xué)方面：虛擬現(xiàn)實技術(shù)在醫(yī)學(xué)方面一般運用在復(fù)雜手術(shù)研究會診以及醫(yī)學(xué)教學(xué)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(fù)制機體病變組織。并且通過遠程網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，將不在同一空間的醫(yī)學(xué)專家進入虛擬環(huán)境里對復(fù)雜手術(shù)進行探討與規(guī)劃或者教學(xué)研究。從而避免了因醫(yī)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(yè)制造方面：計算機輔助設(shè)計（CAD）、計算機輔助分析（CAE）、計算機輔助制造（CAM）的出現(xiàn)，使虛擬現(xiàn)實技術(shù)在工業(yè)制造領(lǐng)域的應(yīng)用更加完善。它可以輔助設(shè)計師和工程師對產(chǎn)品進行設(shè)計以及制造，這里包括虛擬設(shè)計與分析、虛擬制造與裝配，從而及時發(fā)現(xiàn)設(shè)計過程中的不足進行改正，這樣既縮短了生產(chǎn)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(xiàn)實技術(shù)對轎車內(nèi)部設(shè)計，從而減低了汽車的生產(chǎn)成本。

（4）商業(yè)與娛樂方面：21世紀初3D電影的出現(xiàn)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(xiàn)實技術(shù)的出現(xiàn)讓人們有了新的感覺——真實感?，F(xiàn)在各個商業(yè)電影都在追求3D以及4D效果，同時也增加了虛擬現(xiàn)實技術(shù)的商業(yè)價值。

3 將虛擬現(xiàn)實技術(shù)引入中職教育課堂的設(shè)想

早在2003年，由武漢大學(xué)、中國地質(zhì)大學(xué)、浙江大學(xué)聯(lián)合承擔(dān)，南京師范大學(xué)，解放軍信息工程大學(xué)，中國科學(xué)院遙感應(yīng)用研究所，東北大學(xué)，中國測繪科學(xué)研究院等單位協(xié)作，經(jīng)過2年多的攻關(guān)，組建了具有自主知識產(chǎn)權(quán)的三維GIS平臺軟件Geo Scope的國家級重點虛擬現(xiàn)實實驗室。這個項目的創(chuàng)建實現(xiàn)了將虛擬現(xiàn)實技術(shù)理論變?yōu)閷嵺`并且運用在教育過程的目的，改變了傳統(tǒng)教育理論中學(xué)生依托教師、學(xué)習(xí)環(huán)境、學(xué)習(xí)氛圍以及校園文化的影響，構(gòu)建起新型的學(xué)校教學(xué)環(huán)境技術(shù)。

根據(jù)職業(yè)教育教學(xué)過程中出現(xiàn)的問題，打破職業(yè)教育中的教學(xué)困境，引入虛擬現(xiàn)實技術(shù)將會是很好的手段。虛擬現(xiàn)實技術(shù)就是一門利器，其自身具有的優(yōu)勢將會改變職業(yè)教育課堂環(huán)境，會帶來職業(yè)教育新特性。

（1）課堂情景化。職業(yè)教育本身就是培養(yǎng)學(xué)生的綜合職業(yè)能力，其培養(yǎng)過程就是通過情景化來實現(xiàn)，一般這一過程都是通過職業(yè)教育中的工程實訓(xùn)來完成。虛擬現(xiàn)實技術(shù)利用多重手段將這一過程轉(zhuǎn)移至課堂當(dāng)中，改變傳統(tǒng)單邊講授模式。

（2）交互智能化。職業(yè)教育的本質(zhì)在于培養(yǎng)學(xué)生的實踐能力，就是要求學(xué)生在教學(xué)過程具有實踐動手環(huán)節(jié)。虛擬現(xiàn)實技術(shù)將這培養(yǎng)要求帶入課堂之中，課堂互動過程讓學(xué)生在視覺、聽覺和觸覺上去感知實踐過程，讓學(xué)生身臨其境的感受理論知識的氛圍，有助于幫助學(xué)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(jié)合。

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

（4）職業(yè)專業(yè)化。通過虛擬現(xiàn)實技術(shù)避免教師以及學(xué)生在教學(xué)過程中出現(xiàn)與學(xué)習(xí)無關(guān)的問題。從開始上課到下課，教師與學(xué)生一直身處在課程要求的理論知識環(huán)境中，使職業(yè)教育課堂更專業(yè)化。

如何將虛擬現(xiàn)實技術(shù)進一步引進學(xué)校校園課堂，是擺在現(xiàn)在職業(yè)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(guān)鍵技術(shù)去研究；其主要問題就是在整個虛擬現(xiàn)實環(huán)境中都是由電、磁和光的存在，這些物質(zhì)都會給身處其中的使用者的身體帶來一定的影響，會出現(xiàn)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(xiàn)實技術(shù)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(guān)鍵技術(shù)包括立體成像、空間傳感以及空間感應(yīng)等相關(guān)虛擬技術(shù)。如果解決了虛擬現(xiàn)實技術(shù)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(xiàn)實技術(shù)將會改變現(xiàn)在教學(xué)課堂，板書的時代就會退出歷史的舞臺。

4 綜述

將虛擬現(xiàn)實技術(shù)引入職業(yè)課堂會給職業(yè)教育帶來深遠影響，會顛覆以往傳統(tǒng)的教學(xué)模式。虛擬現(xiàn)實技術(shù)給職業(yè)教育帶來的新特點，將會解決現(xiàn)在職業(yè)教育的困境。經(jīng)過幾十年發(fā)展的虛擬現(xiàn)實技術(shù)，其較完善的軟硬件設(shè)施已經(jīng)在其他領(lǐng)域得到了很好的驗證，將其運用于職業(yè)教育領(lǐng)域也將會成為現(xiàn)實。隨著科技的不斷發(fā)展，適應(yīng)于職業(yè)教學(xué)過程的虛擬現(xiàn)實技術(shù)也將會應(yīng)運而生。相信在未來虛擬現(xiàn)實技術(shù)將會全面性運用于職業(yè)教育方面，為人類的職業(yè)教育做出應(yīng)有的貢獻，同時這也將是虛擬現(xiàn)實技術(shù)完善自身的最佳途徑。

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