網(wǎng)絡(luò)三維虛擬平臺(tái)提高實(shí)訓(xùn)技能模式探究

許樹軍田 園張燕麗鄒淑君

網(wǎng)絡(luò)三維虛擬平臺(tái)提高實(shí)訓(xùn)技能模式探究

許樹軍1田 園1張燕麗1鄒淑君2

網(wǎng)絡(luò)三維虛擬平臺(tái)是信息化時(shí)代實(shí)訓(xùn)課教學(xué)信息化的理想選擇。主要分析了網(wǎng)絡(luò)三維虛擬實(shí)訓(xùn)的特點(diǎn)與提高大學(xué)生實(shí)訓(xùn)技能的策略，論述了網(wǎng)絡(luò)時(shí)代大學(xué)生自主完成實(shí)訓(xùn)課程的方式，探索隨著現(xiàn)代教育技術(shù)的發(fā)展，如何通過網(wǎng)絡(luò)三維虛擬實(shí)訓(xùn)平臺(tái)培養(yǎng)和提高大學(xué)生實(shí)訓(xùn)技能。

虛擬實(shí)訓(xùn) 自主學(xué)習(xí) 實(shí)訓(xùn)技能

網(wǎng)絡(luò)三維虛擬實(shí)訓(xùn)（Web 3D Virtual Training），是指利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)生成實(shí)時(shí)的、具有三維信息的人工虛擬網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。[1]網(wǎng)絡(luò)三維虛擬實(shí)訓(xùn)教學(xué)是高等教育信息化建設(shè)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心建設(shè)的重要內(nèi)容[2]，是學(xué)科專業(yè)與信息技術(shù)深度融合的產(chǎn)物，能夠全面提高高校學(xué)生創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力。網(wǎng)絡(luò)三維虛擬實(shí)訓(xùn)平臺(tái)是計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，人機(jī)交互技術(shù)結(jié)合的產(chǎn)物，是教育領(lǐng)域應(yīng)用信息技術(shù)的一種創(chuàng)新。其是構(gòu)建高度仿真的虛擬實(shí)訓(xùn)環(huán)境、實(shí)訓(xùn)儀器設(shè)備、實(shí)訓(xùn)信息資源和實(shí)訓(xùn)對(duì)象等。實(shí)訓(xùn)教學(xué)其源于實(shí)驗(yàn)教學(xué)，是實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ木C合運(yùn)用，是綜合實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?、?shí)驗(yàn)技能、工作經(jīng)驗(yàn)培養(yǎng)的一種重要的教學(xué)方法、手段。實(shí)訓(xùn)教學(xué)是學(xué)生由學(xué)習(xí)者轉(zhuǎn)變?yōu)楣ぷ髡邔?shí)踐過程，是學(xué)生走上工作崗位的重要環(huán)節(jié)。實(shí)訓(xùn)教學(xué)環(huán)境更貼近工作環(huán)境，是學(xué)生身份轉(zhuǎn)變的起點(diǎn)，是學(xué)生適應(yīng)社會(huì)的窗口。

一、實(shí)訓(xùn)教學(xué)

實(shí)驗(yàn)、實(shí)訓(xùn)、實(shí)習(xí)是實(shí)踐教學(xué)的主要環(huán)節(jié)，[3]實(shí)訓(xùn)可以分為校內(nèi)實(shí)訓(xùn)和校外實(shí)訓(xùn)。校內(nèi)實(shí)訓(xùn)主要是實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ木C合訓(xùn)練，校外實(shí)訓(xùn)主要是實(shí)際工作能力的綜合訓(xùn)練。那么什么是實(shí)訓(xùn)？實(shí)訓(xùn)是職業(yè)技能實(shí)際訓(xùn)練的簡(jiǎn)稱,是指在學(xué)?？刂茽顟B(tài)下,按照人才培養(yǎng)規(guī)律與目標(biāo),對(duì)學(xué)生進(jìn)行職業(yè)技術(shù)應(yīng)用能力訓(xùn)練的教學(xué)過程。實(shí)訓(xùn)技能就是指職業(yè)技術(shù)應(yīng)用能力，這種能力包含基本知識(shí)，基本理論，基本技能，基本經(jīng)驗(yàn)。當(dāng)前國內(nèi)外實(shí)訓(xùn)基地建設(shè)模式多種多樣，不盡相同。[4]主要包含校內(nèi)實(shí)訓(xùn)基地與校外實(shí)訓(xùn)基地兩大類。

（一）校內(nèi)實(shí)訓(xùn)

校內(nèi)實(shí)訓(xùn)進(jìn)行的是實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ木C合訓(xùn)練，是把理論課和單一的實(shí)驗(yàn)課學(xué)到的基本知識(shí)、基本理論應(yīng)用到大型的實(shí)際操作中，解決實(shí)際生產(chǎn)過程中的實(shí)際問題，從而培養(yǎng)基本技能、基本經(jīng)驗(yàn)。實(shí)現(xiàn)“教中學(xué)、學(xué)中做”的教學(xué)和實(shí)訓(xùn)互動(dòng)，縮短教學(xué)與實(shí)踐間距離。[5]

（二）校外實(shí)訓(xùn)

校外實(shí)訓(xùn)進(jìn)行的是實(shí)際工作能力的綜合訓(xùn)練，解決的是工作過程中遇到的各種問題，在工作環(huán)境下應(yīng)用知識(shí)、理論解決生產(chǎn)過程中的實(shí)際問題，從而培養(yǎng)解決實(shí)際問題的能力和經(jīng)驗(yàn)，要做到“學(xué)生現(xiàn)在的學(xué)習(xí)環(huán)境，就是今后的工作環(huán)境”。注重學(xué)校和企業(yè)“ 互利雙贏” 的基地建設(shè)思路。高校利用培養(yǎng)人才方面的教學(xué)優(yōu)勢(shì)、擁有眾多高素質(zhì)畢業(yè)生的優(yōu)勢(shì)、項(xiàng)目研究和產(chǎn)品研發(fā)方面的師資優(yōu)勢(shì)為企業(yè)提供項(xiàng)目產(chǎn)品研發(fā)、技術(shù)服務(wù)、企業(yè)職工培訓(xùn)以及推薦優(yōu)秀畢業(yè)生到企業(yè)工作等服務(wù)；企業(yè)根據(jù)自身高新技術(shù)企業(yè)的企業(yè)管理、項(xiàng)目產(chǎn)品開發(fā)、生產(chǎn)工藝技術(shù)、設(shè)備設(shè)施和市場(chǎng)輻射等方面的優(yōu)勢(shì), 為高校提供實(shí)訓(xùn)教學(xué)崗位、吸納優(yōu)秀畢業(yè)生就業(yè)等,提高高校實(shí)踐創(chuàng)新能力與人才培養(yǎng)質(zhì)量。使校外實(shí)訓(xùn)基地真正成為學(xué)生鞏固理論基礎(chǔ)知識(shí)、練就扎實(shí)實(shí)踐能力、培養(yǎng)高素質(zhì)人才的場(chǎng)所。但是也存在校企協(xié)調(diào)難度大、學(xué)生安全保障等問題。

高等教育實(shí)訓(xùn)教學(xué)不能把工廠搬進(jìn)學(xué)校，也不能把學(xué)校搬進(jìn)工廠，必然產(chǎn)生實(shí)訓(xùn)場(chǎng)地不足，實(shí)訓(xùn)設(shè)備不夠，即使有實(shí)訓(xùn)場(chǎng)地、實(shí)訓(xùn)設(shè)備也不可能人人都可以上機(jī)操作。網(wǎng)絡(luò)三維虛擬實(shí)訓(xùn)平臺(tái)可以解決這些問題。

（三）虛擬實(shí)訓(xùn)

虛擬實(shí)訓(xùn)就是運(yùn)用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)虛擬一個(gè)“真實(shí)”的職業(yè)環(huán)境，學(xué)生在這個(gè)虛擬的職業(yè)環(huán)境中完成工作，區(qū)別于視頻、動(dòng)畫，其具有可操作性，同時(shí)也可以通過虛擬實(shí)訓(xùn)來測(cè)評(píng)學(xué)生的技能掌握，以實(shí)現(xiàn)對(duì)項(xiàng)目教學(xué)的補(bǔ)充和完善，提升職業(yè)教育的有效性和完整性。[6]虛擬實(shí)訓(xùn)不受時(shí)間、空間、人員、儀器、設(shè)備、場(chǎng)地、資金的限制，虛擬實(shí)訓(xùn)必將成為高校實(shí)訓(xùn)的主流模式，隨著信息技術(shù)的發(fā)展，軟件技術(shù)的更新，軟件開發(fā)人員和教師素質(zhì)的調(diào)高，虛擬實(shí)訓(xùn)必將成為高校實(shí)訓(xùn)教學(xué)的主要手段?！熬W(wǎng)絡(luò)三維虛擬實(shí)訓(xùn)”平臺(tái)建設(shè)成為虛擬實(shí)訓(xùn)軟件開發(fā)的主要方向。

二、網(wǎng)絡(luò)三維虛擬實(shí)訓(xùn)

網(wǎng)絡(luò)三維虛擬實(shí)訓(xùn)與實(shí)驗(yàn)二者有相同點(diǎn)也有不同點(diǎn)，二者的虛擬平臺(tái)也不盡相同，要區(qū)別對(duì)待。

（一）虛擬實(shí)驗(yàn)與虛擬實(shí)訓(xùn)

虛擬實(shí)驗(yàn)與虛擬實(shí)訓(xùn)二者都屬于虛擬仿真教學(xué)，都是高校教學(xué)信息化的重要組成部分。

1、共同點(diǎn)

二者都屬于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)范疇，都是利用計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、多媒體技術(shù)、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)以及仿真技術(shù)等來模擬實(shí)踐環(huán)境及過程，讓學(xué)生通過計(jì)算機(jī)操作完成學(xué)習(xí)，以替代或部分替代傳統(tǒng)的真實(shí)學(xué)習(xí)。具有“6I”特性：真實(shí)性（Indeed）、互聯(lián)性（Interconnection）、沉浸性（Immersion）、交互性（Interaction）、想象性（Imagination）[7]和自主性（Independence）。真實(shí)性是虛擬平臺(tái)的本質(zhì)屬性，要求場(chǎng)景與現(xiàn)實(shí)的環(huán)境基本一樣或完全相同。沉浸性是虛擬平臺(tái)的重要屬性，是虛擬平臺(tái)將學(xué)生注意力持續(xù)融入到當(dāng)前的視覺畫面中的能動(dòng)性，其源于三維虛擬仿真平臺(tái)高度的仿真環(huán)境和對(duì)象；自主性是虛擬平臺(tái)能夠激發(fā)學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)其自主學(xué)習(xí)能力的深層次屬性，其源于三維虛擬平臺(tái)真實(shí)性、科學(xué)性及其知識(shí)性；交互性是指人機(jī)對(duì)話，通過鼠標(biāo)或鍵盤，學(xué)習(xí)者以第一人稱或第三人稱的方式在虛擬平臺(tái)完成相應(yīng)操作的過程；想象性是虛擬平臺(tái)促使學(xué)習(xí)者思考的屬性，學(xué)習(xí)者通過思考，采取不同的操作，虛擬平臺(tái)將給出不同的結(jié)果、失敗或終止；互聯(lián)性是網(wǎng)絡(luò)虛擬平臺(tái)的固有屬性，操作結(jié)束后，數(shù)據(jù)分析、報(bào)告提交、問題的討論與交流、成績(jī)?cè)u(píng)定等，通過互聯(lián)網(wǎng)交流平臺(tái)進(jìn)行學(xué)生之間、教師之間、師生之間的文字、聲音、圖片及視頻的互動(dòng)來完成。

2、異同點(diǎn)

場(chǎng)景不同，虛擬實(shí)驗(yàn)是在學(xué)習(xí)環(huán)境的實(shí)驗(yàn)室的實(shí)驗(yàn)臺(tái)上進(jìn)行，虛擬實(shí)訓(xùn)是在工作環(huán)境的企業(yè)、工廠的車間進(jìn)行。虛擬實(shí)驗(yàn)環(huán)境可以不拘泥于現(xiàn)實(shí)的實(shí)驗(yàn)室環(huán)境，可以創(chuàng)造、發(fā)揮、想象，也可以是游戲場(chǎng)景，其目的是吸引學(xué)習(xí)者，激發(fā)其自主學(xué)習(xí)；虛擬實(shí)訓(xùn)環(huán)境必須是真實(shí)的現(xiàn)實(shí)企業(yè)、工廠存在的環(huán)境，給學(xué)習(xí)者的感覺是我就在這個(gè)地方工作，從而激發(fā)其學(xué)習(xí)的自主性。

內(nèi)容不同，虛擬實(shí)驗(yàn)是實(shí)驗(yàn)教學(xué)中實(shí)驗(yàn)室真實(shí)實(shí)驗(yàn)不具備或難以完成實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，虛擬實(shí)訓(xùn)是參加工作后的企業(yè)、工廠進(jìn)行生產(chǎn)所要使用的大型儀器、設(shè)備及生產(chǎn)流程等。

參與者不同，虛擬實(shí)驗(yàn)不同要求不同年級(jí)的學(xué)生參與學(xué)習(xí)，虛擬實(shí)訓(xùn)是對(duì)即將參加工作的學(xué)習(xí)者提出的學(xué)習(xí)要求。

功能不同，虛擬實(shí)驗(yàn)是要求學(xué)生掌握的基本知識(shí)、基本理論、基本技能，虛擬實(shí)訓(xùn)是為了使畢業(yè)生能夠快速地融入社會(huì)、企業(yè)、工廠，了解其所工作的環(huán)境，盡快實(shí)現(xiàn)身份的轉(zhuǎn)變，成為具有創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力的新的社會(huì)力量。

（二）網(wǎng)絡(luò)三維虛擬實(shí)訓(xùn)平臺(tái)

網(wǎng)絡(luò)三維虛擬實(shí)訓(xùn)平臺(tái)作為一種新型的教學(xué)模式，在國家的大力推動(dòng)下必將成為未來的重點(diǎn)發(fā)展方向。[8]虛擬實(shí)訓(xùn)平臺(tái)的搭建主要包括以下部分：

1、虛擬場(chǎng)景

虛擬場(chǎng)景必須真實(shí)存在的，學(xué)生畢業(yè)后有可能在現(xiàn)實(shí)工作、學(xué)習(xí)中接觸到，使畢業(yè)生工作后，感覺這個(gè)地方他曾經(jīng)來過。比如，場(chǎng)景可以是某個(gè)藥品生產(chǎn)企業(yè)的藥廠。虛擬場(chǎng)景可以從開車或步行進(jìn)入大門開始，一直到辦公室、車間、餐廳等。如臨其境，場(chǎng)景宏大。學(xué)生進(jìn)入平臺(tái)系統(tǒng)后可以以第一人稱方式在場(chǎng)景中行走，也可以以第三人稱方式在場(chǎng)景中漫游，根據(jù)學(xué)生學(xué)習(xí)目的不同選擇進(jìn)入不同場(chǎng)地，操作不同設(shè)備和儀器，綜合利用所學(xué)基本知識(shí)、基本理論、基本技能，完成實(shí)訓(xùn)教學(xué)過程，培養(yǎng)實(shí)訓(xùn)技能和創(chuàng)新精神，提高實(shí)踐能力。

2、儀器設(shè)備

儀器設(shè)備必須是市場(chǎng)正在使用的，而高校的實(shí)訓(xùn)教學(xué)不具備的大型儀器和設(shè)備，隨著生產(chǎn)企業(yè)的儀器設(shè)備的不斷更新，虛擬實(shí)訓(xùn)儀器設(shè)備也必須相應(yīng)的不斷更新，以適應(yīng)畢業(yè)生的工作環(huán)境。儀器設(shè)備包括兩部分，一部分是單一功能的儀器，比如制片機(jī)，烘干機(jī)等；另一部分是生產(chǎn)線，比如包裝生產(chǎn)線等。

3、實(shí)訓(xùn)內(nèi)容

虛擬實(shí)訓(xùn)內(nèi)容是提高學(xué)生實(shí)訓(xùn)技能的關(guān)鍵，也是激發(fā)學(xué)習(xí)者自主學(xué)習(xí)的關(guān)鍵，所以要求虛擬實(shí)訓(xùn)內(nèi)容必須具備系統(tǒng)性，精細(xì)性，科學(xué)性。

系統(tǒng)性是指某個(gè)實(shí)訓(xùn)內(nèi)容由開始到結(jié)束是一個(gè)完整的過程，通過這個(gè)實(shí)訓(xùn)過程可以解決一個(gè)問題。比如中成藥生產(chǎn)，虛擬實(shí)訓(xùn)過程可以從采藥開始，甚至從種藥開始，經(jīng)過晾曬、烘干、粉碎、提取、分離、制劑、檢驗(yàn)、包裝、銷售各個(gè)環(huán)節(jié)。各個(gè)環(huán)節(jié)可以設(shè)計(jì)成一人操作的流水式，也可以設(shè)計(jì)成多人完成的合作式，可以借鑒大型游戲場(chǎng)景中的任務(wù)模塊，完成不同的虛擬實(shí)訓(xùn)操作。培養(yǎng)學(xué)生考慮問題的完整性、縝密性、嚴(yán)謹(jǐn)性以及互助合作的團(tuán)隊(duì)精神。

精細(xì)性是指每一個(gè)步驟都有交互操作，精細(xì)到一個(gè)藥瓶蓋兒的安裝。通過這種形式培養(yǎng)學(xué)生細(xì)心、耐心的工作能力。

科學(xué)性是每一個(gè)操作步驟都禁得起嚴(yán)格的推敲，要嚴(yán)格按照國家標(biāo)準(zhǔn)，嚴(yán)格執(zhí)行國家藥典要求的操作過程，要求制作者實(shí)地考察或現(xiàn)場(chǎng)親自操作，熟練操作過程、步驟，可以請(qǐng)相關(guān)的專家和工程師對(duì)虛擬實(shí)訓(xùn)過程進(jìn)行評(píng)審，經(jīng)過反復(fù)的調(diào)試、修改再調(diào)試，達(dá)到操作過程與生產(chǎn)過程完全相同。要有相應(yīng)的數(shù)據(jù)，比如片劑的制備，要求原藥材、輔料、成藥三者的比例要嚴(yán)格按照現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)進(jìn)行配比。

4、平臺(tái)構(gòu)建

網(wǎng)絡(luò)三維虛擬實(shí)訓(xùn)基地建設(shè)突出體現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化、三維化、智能化、現(xiàn)代化。網(wǎng)絡(luò)化可以實(shí)現(xiàn)多人登錄、團(tuán)隊(duì)合作、交流互通；三維化要求實(shí)訓(xùn)場(chǎng)景是現(xiàn)實(shí)的場(chǎng)景呈現(xiàn)在計(jì)算機(jī)的屏幕上，達(dá)到高度仿真的效果；智能化主要體現(xiàn)實(shí)訓(xùn)者在場(chǎng)景中可以相互交流，也可以與場(chǎng)景中的儀器、設(shè)備進(jìn)行交互；現(xiàn)代化體現(xiàn)在平臺(tái)建設(shè)要時(shí)時(shí)更新，儀器、設(shè)備要與時(shí)俱進(jìn)，要與現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)實(shí)踐的儀器、設(shè)備一樣時(shí)時(shí)淘汰、更新。

三、結(jié)語

實(shí)訓(xùn)教學(xué)是提高高校畢業(yè)生實(shí)踐能力的主要途徑，是高校畢業(yè)生由學(xué)生轉(zhuǎn)變?yōu)樯鐣?huì)財(cái)富創(chuàng)造者的橋梁，是高校培養(yǎng)具有過硬本領(lǐng)，勇于創(chuàng)新創(chuàng)造人才的主要手段。網(wǎng)絡(luò)三維虛擬實(shí)訓(xùn)平臺(tái)建設(shè)為高校尋找到一條解決實(shí)訓(xùn)教學(xué)問題的便捷途徑。

[1]陳晶晶,黃亞平．虛擬實(shí)訓(xùn)國內(nèi)外研究現(xiàn)狀[J]．現(xiàn)代營(yíng)銷,2014(3)：82．

[2]李平,毛昌杰,徐進(jìn)．開展國家級(jí)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心建設(shè)提高高校實(shí)驗(yàn)教學(xué)信息化水平[J]．實(shí)驗(yàn)室研究與探索,2013(11)：5～8．

[3]樊香,張大偉,許國防,張麗萍．臨床基本技能實(shí)訓(xùn)的課程設(shè)計(jì)與探索[J]．中醫(yī)藥管理雜志,2016(18)：40～42．

[4]劉曉波．高職實(shí)訓(xùn)基地建設(shè)研究綜述[J]．遼寧經(jīng)濟(jì)管理干部學(xué)院學(xué)報(bào),2015(1)：59～62．

[5]馬愛霞,王澤．藥學(xué)類專業(yè)實(shí)訓(xùn)教學(xué)體系研究[J]．藥學(xué)教育,2013(5)：42～45．

[6]秦溱．論虛擬實(shí)訓(xùn)教學(xué)的價(jià)值[J]．高教論壇,2012(4)：92～93．

[7]柴群,張世祿,李佳．基于虛擬現(xiàn)實(shí)仿真的教學(xué)實(shí)驗(yàn)室研究[J]．中國教育技術(shù)裝備,2009(4)：62～64．

[8]楊睿范,雯杰,孫景榮．虛擬實(shí)訓(xùn)平臺(tái)的建設(shè)與思考[J]．繼續(xù)教育,2015(8)：38～39．

（作者單位：1.黑龍江中醫(yī)藥大學(xué)實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)中心；2.黑龍江中醫(yī)藥大學(xué)藥學(xué)院）

黑龍江中醫(yī)藥大學(xué)教育教學(xué)研究基金項(xiàng)目（2014- 2016）；黑龍江省教育科學(xué)“十二五”規(guī)劃課題（GBC1214073）；黑龍江省高等教育科學(xué)研究“十三五”規(guī)劃課題，（16G134）。

許樹軍（1973-），男，內(nèi)蒙古赤峰人，實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)中心高級(jí)實(shí)驗(yàn)師，碩士，研究方向：實(shí)驗(yàn)教育與研究。