VR環(huán)境下高職汽修專業(yè)沉浸式混合教學(xué)模式研究

臺(tái)州科技職業(yè)學(xué)院 林 龍

近年來，由于信息技術(shù)和高等教育的深度融合，涌現(xiàn)出了諸如翻轉(zhuǎn)課堂、在線學(xué)習(xí)與課堂教學(xué)相結(jié)合等全新的課堂教學(xué)模式。其中混合式教學(xué)模式由于結(jié)合了面對(duì)面教學(xué)和在線學(xué)習(xí)的優(yōu)點(diǎn)，現(xiàn)已成為高校課堂教學(xué)模式改革的重要趨勢(shì)。傳統(tǒng)混合式教學(xué)模式在高職汽車檢測(cè)與維修技術(shù)專業(yè)的核心課程教學(xué)過程中的應(yīng)用遇到了困境。因此，我們將虛擬現(xiàn)實(shí)（VR，Virtual Reality）技術(shù)和傳統(tǒng)混合教學(xué)模式融合，創(chuàng)新性地提出了沉浸式混合教學(xué)模式，并對(duì)此教學(xué)模式存在的問題和對(duì)策加以探討。

1 傳統(tǒng)混合式教學(xué)模式在汽修專業(yè)教學(xué)中的困境

混合式教學(xué)是將傳統(tǒng)的面對(duì)面線下教學(xué)和基于互聯(lián)網(wǎng)的線上教學(xué)混合應(yīng)用，結(jié)合了線下“當(dāng)面直觀，互助深入”的學(xué)習(xí)優(yōu)點(diǎn)與線上“隨時(shí)隨地，自主靈活”的學(xué)習(xí)優(yōu)點(diǎn)，可以促進(jìn)學(xué)生開展自主性學(xué)習(xí)、過程性學(xué)習(xí)和體驗(yàn)式學(xué)習(xí)?；旌鲜浇虒W(xué)包含了學(xué)生（Student）、教師（Teacher）、具有學(xué)習(xí)資源的平臺(tái)等，所有的教學(xué)行為都是這三者之間進(jìn)行行為的交互和關(guān)系的構(gòu)建。線上是學(xué)生與媒介交互，學(xué)生與學(xué)生交互，或者學(xué)生和教師基于媒介間接交互；線下是教師和學(xué)生直接交互。

目前，在高職院校汽車檢測(cè)與維修專業(yè)基礎(chǔ)和核心課程教學(xué)中采用的線上與線下混合式教學(xué)模式還比較單一，基本以學(xué)生在學(xué)習(xí)平臺(tái)上觀看視頻、動(dòng)畫、課件、圖片等資源為主，不能實(shí)現(xiàn)實(shí)訓(xùn)、實(shí)習(xí)場(chǎng)景的線上仿真模擬。而高職院校汽車檢測(cè)與維修專業(yè)是培養(yǎng)具有汽車檢測(cè)、運(yùn)行、維修與技術(shù)管理能力，且具有職業(yè)崗位（群）所必備的理論知識(shí)和專業(yè)技能的高素人才。以此培養(yǎng)目標(biāo)為導(dǎo)向，在該專業(yè)的人才培養(yǎng)方案中設(shè)置了大量的實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)課程，同時(shí)要求專業(yè)課程教學(xué)要側(cè)重學(xué)生拆裝實(shí)踐能力和檢測(cè)診斷能力的培養(yǎng)。因此，這種傳統(tǒng)的混合式教學(xué)模式對(duì)于以培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐動(dòng)手能力為主的汽車檢測(cè)與維修技術(shù)專業(yè)明顯存在不足。這就給高職院校汽修教育乃至所有需要依賴實(shí)訓(xùn)設(shè)備的專業(yè)課程教學(xué)提出了一個(gè)研究課題：如何實(shí)現(xiàn)給學(xué)生營造接近企業(yè)工作環(huán)境的實(shí)訓(xùn)場(chǎng)景的線上模擬。

2 沉浸式混合教學(xué)模式實(shí)踐

以臺(tái)州科技職業(yè)學(xué)院汽車檢測(cè)與維修技術(shù)專業(yè)為例，結(jié)合不同課程性質(zhì)特點(diǎn)，引入多種類型的虛擬現(xiàn)實(shí)、虛擬仿真技術(shù)，積極研究其在課堂教學(xué)中與傳統(tǒng)混合式教學(xué)融合使用的手段，并開展實(shí)際應(yīng)用。我們將這種基于VR環(huán)境下的混合式教學(xué)稱之為“沉浸式混合教學(xué)模式”，基于我校與中德諾浩教育有限公司合作的KTS智慧課堂平臺(tái)實(shí)現(xiàn)。沉浸式混合教學(xué)模式下教學(xué)流程包含教師備課、發(fā)預(yù)習(xí)通知、學(xué)生進(jìn)行沉浸式預(yù)習(xí)、教師監(jiān)控、師生/生生互動(dòng)、解惑答疑、完成任務(wù)及課堂總結(jié)8個(gè)步驟，如圖1所示。下面詳細(xì)闡述沉浸式混合教學(xué)模式在《汽車認(rèn)識(shí)》課程中“汽車內(nèi)部用電器的認(rèn)識(shí)”這一學(xué)習(xí)任務(wù)里的應(yīng)用實(shí)踐。

首先教師進(jìn)行教學(xué)內(nèi)容的準(zhǔn)備，包括線上準(zhǔn)備和線下準(zhǔn)備。線上主要準(zhǔn)備本項(xiàng)目學(xué)習(xí)任務(wù)的知識(shí)匯編、維修手冊(cè)、工作任務(wù)單、課件、輔助視頻及VR視頻程序等，線下主要準(zhǔn)備實(shí)訓(xùn)所用到的車輛。教師做好教學(xué)準(zhǔn)備后給學(xué)生發(fā)布預(yù)習(xí)通知、預(yù)習(xí)所用到的課件、視頻程序及預(yù)習(xí)問答題等。教師設(shè)置的預(yù)習(xí)問答題主要以選擇題和判斷題形式出現(xiàn)。學(xué)生在接到預(yù)習(xí)通知之后開始對(duì)教師發(fā)放的預(yù)習(xí)資料進(jìn)行自學(xué)，并完成預(yù)習(xí)問答。系統(tǒng)會(huì)記錄并反饋學(xué)生對(duì)預(yù)習(xí)資料的學(xué)習(xí)情況。教師通過系統(tǒng)可以對(duì)學(xué)生的預(yù)習(xí)結(jié)果情況進(jìn)行全面監(jiān)控，了解學(xué)生課前知識(shí)的儲(chǔ)備情況，并整理出課堂中的重點(diǎn)答疑內(nèi)容。

在課堂上教師創(chuàng)建討論組，學(xué)生和教師可以針對(duì)重點(diǎn)難點(diǎn)進(jìn)行相互討論。學(xué)生可以向教師留言提問，也可以與小組同學(xué)進(jìn)行溝通交流，系統(tǒng)自動(dòng)生成交流統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。隨后教師布置實(shí)訓(xùn)任務(wù)，例如對(duì)比奧迪A4車和寶馬3系車的內(nèi)飾差別。因?yàn)槭艿綄?shí)訓(xùn)車輛設(shè)備的限制，為了提高學(xué)生的分組率，我們借助VR技術(shù)拍攝不同品牌車型車內(nèi)外VR全景視頻或照片，建立不同品牌車型的內(nèi)外飾的教學(xué)資源庫，例如通過魚眼鏡頭拍攝寶馬全系車型內(nèi)飾照片，完成360°全景展示，如圖2所示。學(xué)生在接到教師布置的實(shí)訓(xùn)任務(wù)之后，通過手機(jī)、電腦或佩戴VR眼鏡任意角度瀏覽觀察車內(nèi)場(chǎng)景，對(duì)一些細(xì)節(jié)也能縮小放大。學(xué)生通過簡介能查看不同車輛信息，通過場(chǎng)景車型選擇快速切換車型，并對(duì)比不同車型內(nèi)飾細(xì)節(jié)上的差異，了解其配置上的區(qū)別。在學(xué)生完成任務(wù)之后，教師記錄學(xué)生任務(wù)完成情況，并及時(shí)對(duì)課堂進(jìn)行點(diǎn)評(píng)和總結(jié)，同時(shí)在線上發(fā)布作業(yè)。

圖1 沉浸式混合教學(xué)模式

圖2 VR環(huán)境下的全景內(nèi)飾瀏覽

每次課結(jié)束時(shí)，教師都要進(jìn)行有效的教學(xué)評(píng)價(jià)。傳統(tǒng)的課堂教學(xué)評(píng)價(jià)以線下考核結(jié)果為主，對(duì)學(xué)生的教育評(píng)價(jià)并不全面科學(xué)。我們建立了結(jié)合過程評(píng)價(jià)的考核標(biāo)準(zhǔn)，制定了學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)效果兩項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)，具體的教學(xué)評(píng)價(jià)記錄表示例見表1所列。在混合式教學(xué)過程中，學(xué)生作為“學(xué)生—教師—KTS教學(xué)平臺(tái)”三角關(guān)系的主體，在線上學(xué)習(xí)過程中產(chǎn)生了較多的行為數(shù)據(jù)，這為基于過程記錄為導(dǎo)向的教學(xué)評(píng)價(jià)提供了數(shù)據(jù)。我們通過線上教學(xué)平臺(tái)導(dǎo)出數(shù)據(jù)，結(jié)合線下評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)，采用一定的數(shù)據(jù)挖掘算法進(jìn)行教育大數(shù)據(jù)分析，例如回歸分析、分類聚類分析等，實(shí)現(xiàn)學(xué)生學(xué)習(xí)行為個(gè)性化分析評(píng)價(jià)及異常學(xué)習(xí)行為的科學(xué)管理。

從上述實(shí)際教學(xué)案例中可看出，沉浸式混合教學(xué)模式的創(chuàng)新主要體現(xiàn)在線上與線下的混合、虛擬實(shí)訓(xùn)和傳統(tǒng)實(shí)訓(xùn)的雙混合。基于線上和線下的教學(xué)設(shè)計(jì)，將設(shè)計(jì)內(nèi)容整合在情境任務(wù)中，再結(jié)合虛擬現(xiàn)實(shí)、虛擬仿真技術(shù)進(jìn)行線上線下實(shí)訓(xùn)設(shè)計(jì)，使之緊密圍繞教學(xué)任務(wù)目標(biāo)展開。在線下教學(xué)過程中，突出與線上知識(shí)點(diǎn)的銜接，形成教學(xué)知識(shí)系統(tǒng)閉環(huán)。最后對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)效果進(jìn)行記錄測(cè)評(píng)，通過數(shù)據(jù)挖掘等算法分析其知識(shí)構(gòu)建情況，實(shí)現(xiàn)教學(xué)設(shè)計(jì)的反饋和教學(xué)效果的評(píng)價(jià)。

表1 教學(xué)評(píng)價(jià)記錄表

3 沉浸式混合式教學(xué)模式存在的問題及對(duì)策探討

沉浸式混合式教學(xué)是對(duì)傳統(tǒng)汽修課堂教學(xué)模式的一次重大顛覆，其新穎的體驗(yàn)性、靈活的自主性、科學(xué)的評(píng)價(jià)性將為課堂教學(xué)模式帶來一次變革。當(dāng)然這種教學(xué)模式在實(shí)施過程中還存在一定的問題，主要體現(xiàn)在以下3個(gè)方面。

（1）VR教學(xué)資源庫建設(shè)工作量大，教學(xué)實(shí)施需要專業(yè)軟硬件支持。基于教學(xué)場(chǎng)景建設(shè)多樣化的虛擬仿真、虛擬現(xiàn)實(shí)教學(xué)資源，包括VR視頻、全景程序、虛擬仿真實(shí)訓(xùn)軟件等，需要高校花費(fèi)較大的人力、物力、財(cái)力進(jìn)行建設(shè)，且建設(shè)周期較長。在教學(xué)過程中需要硬件支持，例如電腦、VR眼鏡等。

（2）教師需要具備較高的信息化教學(xué)水平和能力。VR技術(shù)的運(yùn)用需要教師具備較強(qiáng)的信息技術(shù)制作和運(yùn)用能力，同時(shí)線上課堂的運(yùn)營也需要教師在課余時(shí)間花費(fèi)更多的時(shí)間和精力。

（3）學(xué)生應(yīng)具備良好的學(xué)習(xí)自律性。混合式教學(xué)本身需要學(xué)生無論在線上線下都能自覺的參與互動(dòng)，這是混合式教學(xué)開展的基礎(chǔ)。

針對(duì)上述問題，可以采取以下3點(diǎn)對(duì)策。

（1）在VR資源庫的建設(shè)上，發(fā)揮職業(yè)院校相關(guān)專業(yè)的特色和優(yōu)勢(shì)，構(gòu)建校企合作聯(lián)合開發(fā)的渠道和平臺(tái)；鼓勵(lì)骨干教師和優(yōu)秀團(tuán)隊(duì)申報(bào)項(xiàng)目，自主開發(fā)，對(duì)開發(fā)經(jīng)費(fèi)給予資助；根據(jù)實(shí)際課程需要開發(fā)教學(xué)資源，循序漸進(jìn)，逐步積累。

（2）建立教學(xué)創(chuàng)新改革的激勵(lì)和獎(jiǎng)勵(lì)機(jī)制，充分調(diào)動(dòng)教師建設(shè)積極性，鼓勵(lì)教師參與混合式教學(xué)模式改革，多參與相關(guān)課程及教育技術(shù)的培訓(xùn)會(huì)議，不斷提升教師教學(xué)和專業(yè)水平。

（3）通過教學(xué)設(shè)計(jì)和VR教學(xué)資源提高學(xué)生的參與度和學(xué)習(xí)興趣。發(fā)揮VR技術(shù)優(yōu)勢(shì)特點(diǎn)，設(shè)計(jì)交互性強(qiáng)、沉浸感好的VR教學(xué)資源，這樣才能激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。制定多渠道的學(xué)生激勵(lì)制度，例如線上課程設(shè)置互動(dòng)積分規(guī)則，對(duì)積極提問回答的學(xué)生給予積分獎(jiǎng)勵(lì)等。

VR作為一種新的教育技術(shù)，其特點(diǎn)在于沉浸式、趣味性、安全性和共享性，這些特點(diǎn)與高職汽修課堂的實(shí)訓(xùn)需求很吻合。因此，將VR技術(shù)應(yīng)用于高職汽修混合式課堂教學(xué)，不僅能提高線上課堂教學(xué)效果，讓傳統(tǒng)教育煥發(fā)新的活力，同時(shí)也能起到降低實(shí)訓(xùn)成本，優(yōu)化實(shí)訓(xùn)內(nèi)容的作用。