基于虛擬現(xiàn)實技術(shù)課程資源建設(shè)的實踐—以鳳凰職教國示范校汽車維修專業(yè)核心課程系列教材為例

◆文/江蘇 汪立亮

(作者汪立亮工作單位：鳳凰出版?zhèn)髅郊瘓F職教中心)

隨著計算機及互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的日臻成熟，教育信息化越來越受到重視。在現(xiàn)代信息化教學(xué)方式和手段中，“虛擬現(xiàn)實”VR(Virtual Reality)技術(shù)特別是基于網(wǎng)絡(luò)的虛擬現(xiàn)實技術(shù)有著廣泛的作用和影響，尤其在虛擬教學(xué)和仿真實驗，以及信息化平臺等方面的應(yīng)用具有廣泛性。鳳凰出版?zhèn)髅郊瘓F職教出版中心(以下簡稱“鳳凰職教”)作為專業(yè)教育出版公司，立足于職業(yè)教育信息化發(fā)展趨勢，嘗試以新技術(shù)拓展新業(yè)態(tài)，以新產(chǎn)品實現(xiàn)新發(fā)展，推動職業(yè)教育出版的數(shù)字化轉(zhuǎn)型，成功打造了“鳳凰創(chuàng)壹虛擬現(xiàn)實三維互動教學(xué)平臺”(以下簡稱“鳳凰創(chuàng)壹教學(xué)平臺”)；并充分發(fā)揮“互聯(lián)網(wǎng)+出版”的思路，通過傳統(tǒng)出版與新興出版融合發(fā)展的模式，依托“鳳凰創(chuàng)壹教學(xué)平臺”歷時四年重點打造了江蘇省國示范校汽車維修專業(yè)核心課程系列教材。本文以該套多媒體復(fù)合汽車維修專業(yè)系列教材的出版為例，淺析鳳凰職教在教材建設(shè)領(lǐng)域所做的傳統(tǒng)出版與新興出版融合發(fā)展的探索工作。

一、汽車維修專業(yè)核心課程數(shù)字資源建設(shè)必要性

1.當(dāng)前職業(yè)教育的背景

近年來，國家高度重視職業(yè)教育事業(yè)發(fā)展，職業(yè)教育規(guī)模不斷擴大，但目前我國職業(yè)院校辦學(xué)條件和教學(xué)設(shè)備供給情況由于多種原因并不盡如人意，“雙師型”專業(yè)師資數(shù)量不足，教學(xué)方法與手段有待創(chuàng)新等問題，嚴重制約了職業(yè)教育快速發(fā)展。

在我國職業(yè)教育中汽車維修專業(yè)的教學(xué)主要以講授為主，而后輔以相應(yīng)的實訓(xùn)教學(xué)，現(xiàn)在逐步轉(zhuǎn)變?yōu)槔韺嵰惑w化教學(xué)模式，即邊講邊練，練講結(jié)合。汽車維修專業(yè)是對實訓(xùn)要求很高的學(xué)科。從目前我國的經(jīng)濟水平與對職業(yè)學(xué)校的投入上來看，絕大多數(shù)學(xué)校還達不到該專業(yè)的辦學(xué)要求。因此，目前學(xué)校的設(shè)備投入對于汽車維修專業(yè)不能滿足技能訓(xùn)練的要求。部分教改推進快的學(xué)校，多媒體課件、電子教案與試題庫使用也有，但不完善，項目化教材、網(wǎng)絡(luò)課程、案例庫與虛擬實訓(xùn)系統(tǒng)則基本沒有涉及。

為了保證職業(yè)教育的教學(xué)質(zhì)量和推動職業(yè)教育的均衡發(fā)展，在江蘇省國家中等職業(yè)教育改革發(fā)展示范學(xué)校(以下簡稱“國示范?！?工作協(xié)作會的統(tǒng)一策劃和指導(dǎo)下，開展統(tǒng)一技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、統(tǒng)一內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)、統(tǒng)一使用環(huán)境的汽車維修專業(yè)核心課程數(shù)字化教學(xué)平臺建設(shè)是非常必要的。

2.提升人才培養(yǎng)質(zhì)量和內(nèi)涵建設(shè)的必要性

專業(yè)核心課程數(shù)字資源建設(shè)是落實《國家中長期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要(2010-2020年)》精神，圍繞國家重點支持發(fā)展的產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域，研制并推廣的共享型專業(yè)教學(xué)資源庫。通過信息技術(shù)，實現(xiàn)優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源共享，為教師教學(xué)、學(xué)生和社會學(xué)習(xí)者自主學(xué)習(xí)服務(wù)，最終帶動相關(guān)專業(yè)領(lǐng)域的教學(xué)資源開發(fā)，推動專業(yè)教學(xué)改革，提高專業(yè)人才培養(yǎng)質(zhì)量，提升職業(yè)教育專業(yè)的社會服務(wù)能力。專業(yè)核心課程數(shù)字資源建設(shè)的實施是示范校建設(shè)成果應(yīng)用與推廣的需要；是統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)整合校企優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源共享的需要；是學(xué)校之間、校企之間合作深化專業(yè)建設(shè)與課程改革需要，最終實現(xiàn)培養(yǎng)高素質(zhì)技術(shù)技能型人才這一最終目標(biāo)。

汽車維修專業(yè)其對應(yīng)的產(chǎn)業(yè)屬于國家重點支持產(chǎn)業(yè)。在江蘇省國示范校汽車專業(yè)協(xié)作組安排協(xié)調(diào)下，汽車維修專業(yè)核心課程資源建設(shè)旨在將本專業(yè)的18門課程建設(shè)成為核心課程，由與之相配套教材、數(shù)字化資源、電子教案、課件、微視頻等構(gòu)成的優(yōu)質(zhì)資源體系。通過這樣的建設(shè)過程，推進“雙師型”教師團隊建設(shè)和教學(xué)模式創(chuàng)新，改革教學(xué)內(nèi)容、方法和手段，促進優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源開發(fā)和利用，健全有利于課程實施的管理制度和保障機制，提高職業(yè)教育為社會經(jīng)濟發(fā)展服務(wù)的能力和水平。

二、國示范校汽車維修專業(yè)核心課程系列教材建設(shè)基本情況

1.課程團隊建設(shè)

江蘇省國示范校汽車專業(yè)協(xié)作組由江蘇省第一、第二和第三批國家中等職業(yè)教育改革發(fā)展示范校建設(shè)單位共27所成員校骨干教師組成，協(xié)作共建共享。這27所成員學(xué)校代表江蘇職業(yè)教育汽車維修專業(yè)的最強實力，體現(xiàn)江蘇省汽車維修專業(yè)職業(yè)教育在全國的整體實力。在汽車專業(yè)協(xié)作組的基礎(chǔ)上成立汽車維修專業(yè)教材建設(shè)委員會，委員會成員主要由各校汽車維修專業(yè)負責(zé)人、汽車維修企業(yè)主管、汽車維修專家、職業(yè)教育課程專家及鳳凰創(chuàng)壹技術(shù)人員共32人組成。每門核心課程團隊建設(shè)由這些學(xué)校的課程責(zé)任教師、骨干教師、行業(yè)專家、鳳凰創(chuàng)壹技術(shù)人員及責(zé)任編輯組成，形成既強調(diào)統(tǒng)一又重視個體的協(xié)作機制。每門課程的負責(zé)人由主編負責(zé)，實行主編負責(zé)制，主編向協(xié)作組組長負責(zé)。

2.專業(yè)市場調(diào)研

在國示范校協(xié)作會成立之初，協(xié)作會要求每個專業(yè)協(xié)作組最少進行為期2個月的企業(yè)調(diào)研，重點調(diào)研本區(qū)域汽車維修企業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀、規(guī)劃目標(biāo)及對人才的需求情況，并形成規(guī)范的市場調(diào)研報告。

3.完善指導(dǎo)性專業(yè)人才培養(yǎng)方案

按照“頂層總體設(shè)計、全省協(xié)作建設(shè)”的原則，在示范校建設(shè)工作協(xié)作會的框架下對汽車維修專業(yè)的建設(shè)目標(biāo)、人才培養(yǎng)規(guī)格、人才培養(yǎng)模式等進行了總體設(shè)計與規(guī)劃，在專業(yè)市場調(diào)研的基礎(chǔ)上，由經(jīng)驗豐富的專業(yè)教材建設(shè)委員會開發(fā)完善了汽車維修專業(yè)指導(dǎo)性人才培養(yǎng)方案。

4.制定核心課程標(biāo)準(zhǔn)

依據(jù)指導(dǎo)性專業(yè)人才培養(yǎng)方案及專業(yè)市場調(diào)研中對汽車維修企業(yè)職業(yè)崗位分析、職業(yè)能力標(biāo)準(zhǔn)要求，在示范學(xué)校建設(shè)工作協(xié)作會的統(tǒng)一指導(dǎo)下，汽車專業(yè)協(xié)作組對汽車維修專業(yè)的課程體系進行了進一步梳理，對核心課程進行了明確界定，組織經(jīng)驗豐富的專業(yè)骨干教師、企業(yè)資深人員完成了18門核心課程的課程標(biāo)準(zhǔn)。

5.核心課程教材編寫

依據(jù)指導(dǎo)性人才培養(yǎng)方案和核心課程標(biāo)準(zhǔn)，整合所有相關(guān)學(xué)校的教師資源和校企合作資源，開發(fā)了汽車維修專業(yè)18門課程的教材，形成了指導(dǎo)思想一致、教學(xué)思想先進的體系化核心課程教材。配合核心課程的課程標(biāo)準(zhǔn)及教材的開發(fā)，組織教師和專門的計算機技術(shù)人員開發(fā)了配套的優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源，包括教學(xué)課件、學(xué)案、題庫、視頻講解課等。

6.虛擬實訓(xùn)平臺建設(shè)

虛擬實訓(xùn)資源的假設(shè)核心是腳本的撰寫。一方面責(zé)任編輯與每門核心課程的編寫團隊進行協(xié)商溝通，確定教材需要配備虛擬實訓(xùn)資源的知識點，并配合作者完成虛擬實訓(xùn)資源腳本的編寫；另一方面，責(zé)任編輯與鳳凰創(chuàng)壹技術(shù)人員進行商討，了解腳本的撰寫是否符合要求，并定期召開各課程編寫研討會，討論解決資源建設(shè)中存在的問題，以及虛擬實訓(xùn)資源的開發(fā)建設(shè)是否符合達到規(guī)范要求，以便進一步改進和完善。組織技術(shù)力量將所建設(shè)資源上線運行，保證運行質(zhì)量，滿足全省職業(yè)學(xué)校教學(xué)要求，全面提高教學(xué)質(zhì)量，推進職業(yè)教育信息化建設(shè)。

汽車虛擬培訓(xùn)平臺系統(tǒng)是基于“創(chuàng)壹Web3D虛擬現(xiàn)實三維互動教學(xué)平臺”運行的網(wǎng)絡(luò)虛擬實驗3D環(huán)境，采用虛擬現(xiàn)實技術(shù)制作汽車主體及其部件，并具有逼真3D互動虛擬實驗、3D動畫演示、聲音與相關(guān)原理文字自動同步顯示、3D汽車模型或其部件模型任意方向旋轉(zhuǎn)及視點變換的功能。能夠?qū)崿F(xiàn)大量并行用戶快速下載及構(gòu)建渲染動態(tài)3D場景，確保用戶與3D場景互動的即時性，所有部件都可360°全方位觀看，具有直觀立體，真實互動的效果。

該系統(tǒng)的主要功能涵蓋：汽車結(jié)構(gòu)解析、總成和零部件拆裝工藝、總成和系統(tǒng)工作原理動畫實現(xiàn)、虛擬故障現(xiàn)象和診斷排除等，用戶不僅可以動手對汽車產(chǎn)品進行虛擬仿真操作，了解汽車每個細節(jié)，熟悉汽車工作原理，而且還可以進入“汽車故障診斷”進行多種情況下不同部件的機械及電路故障排除模擬操作，從而能夠積累實踐經(jīng)驗，也可為汽車企業(yè)減少了不少培訓(xùn)成本。

汽車虛擬培訓(xùn)平臺系統(tǒng)包括了汽車駕駛、汽車結(jié)構(gòu)與拆裝、汽車的修理、汽車故障診斷等，其中包含了大眾(德系)、別克(美系)、豐田(日系)。分為教學(xué)、實訓(xùn)、考核三個模式，通過教學(xué)模式學(xué)習(xí)，就可以在實訓(xùn)模式進行設(shè)備拆卸和虛擬實驗故障排除等各種操作，具有很強自主性；考核模式當(dāng)教師編輯并派發(fā)了考試試卷后，對應(yīng)學(xué)員登錄后就會出現(xiàn)考試內(nèi)容，并可實時記錄保存，自動評分，使教師輕輕松松便可實現(xiàn)“無紙化”考試管理。

三、汽車維修專業(yè)核心課程系列教材的創(chuàng)新及反思

江蘇省國示范校汽車維修專業(yè)核心課程系列教材自2012年開始啟動以來，歷時五年，先后召開了16次會議，在近100多位專家、教師及技術(shù)開發(fā)人員的精誠合作下，第一批10本教材于2013年年底全部出版，其配套的虛擬實訓(xùn)教學(xué)平臺同期上線運行；第二批8本教材及虛擬實訓(xùn)資源在2016年1月前全部出版并上線運行。本套教材自出版以來，已通過江蘇省教育廳組織的專家評審，并被列為江蘇省職業(yè)教育規(guī)劃教材，在全省推廣使用；同時，由于教材整體質(zhì)量較高并配有虛擬實訓(xùn)教學(xué)平臺，目前在安徽、河南、浙江、云南等省市已有一定的影響力，第一批10本單本印次平均已達6次，單本銷售數(shù)量平均已達20 000冊以上。

經(jīng)過三年來的使用，虛擬仿真技術(shù)和課程教材有效整合，老師在日常教學(xué)中改革教學(xué)手段和方法，主要采用引導(dǎo)啟發(fā)法、任務(wù)驅(qū)動法，輔以動態(tài)模擬法演示法、實踐法和聯(lián)網(wǎng)游戲法等教學(xué)方法，教學(xué)效果顯著。通過張家港職教中心學(xué)校連續(xù)兩年來對采用本套教材進行仿真教學(xué)和其他教材進行傳統(tǒng)教學(xué)兩個班級比較試驗數(shù)據(jù)表明：仿真教學(xué)模式下，學(xué)生可以記憶約70%的內(nèi)容，而傳統(tǒng)的“老師講，學(xué)生聽”教學(xué)模式下，學(xué)生只能記憶約30%的內(nèi)容。此外，仿真教學(xué)可供學(xué)生在沒有老師參與的情況下自學(xué)，并反復(fù)試驗自行設(shè)計的練習(xí)方案，極大地提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)能動性。通過虛擬仿真教學(xué)，學(xué)生的理論知識和實操技能融會貫通，汽車維修職業(yè)資格中級工考核的單次通過率由原來的92%上升到100%，汽車維修職業(yè)資格高級工考核單次通過率由原來的56%上升到70%。多名老師、學(xué)生參加省市技能競賽獲獎。虛擬仿真教學(xué)，在培養(yǎng)學(xué)生的同時，也在提高老師水平，骨干老師參與研發(fā)仿真技術(shù)能學(xué)習(xí)新知識，青年老師使用虛擬仿真教學(xué)，快速提高了技能水平。該校汽車專業(yè)老師目前均成為了“雙師型”老師。

1.創(chuàng)新

(1)本套教材及資源建設(shè)由汽車專業(yè)協(xié)作組牽頭，江蘇省率先在協(xié)作組成員內(nèi)部按各所在學(xué)校的優(yōu)勢方向進行分工協(xié)作，每所學(xué)校集中財力精力專攻一到兩門課程的數(shù)字化資源建設(shè)，避免了各校在精品課程等數(shù)字化資源共建共享中出現(xiàn)低水平的重復(fù)建設(shè)。

(2)結(jié)合各所學(xué)校在學(xué)科、師資及技術(shù)研發(fā)等方面的優(yōu)勢，共同組建資源研發(fā)團隊，建成一系列課程數(shù)字化學(xué)習(xí)資源，并推進優(yōu)質(zhì)資源在校、省內(nèi)乃至全國范圍內(nèi)的共享。

(3)基于工作過程的項目化教材，結(jié)合仿真數(shù)字教學(xué)資源采用任務(wù)驅(qū)動方式實施教學(xué)，創(chuàng)設(shè)全新的學(xué)習(xí)情景，激發(fā)學(xué)生的求知欲。

(4)使用數(shù)字資源節(jié)約教育成本，可持續(xù)發(fā)展。為汽車維修專業(yè)學(xué)習(xí)建立了安全、綠色訓(xùn)練環(huán)境。讓教學(xué)水平欠發(fā)達地區(qū)有標(biāo)準(zhǔn)化、系統(tǒng)化的教學(xué)資源，實現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化教學(xué)。

2.改進設(shè)想

通過對虛擬仿真教學(xué)使用效果監(jiān)測，以下三方面要引起重視：

(1)要結(jié)合學(xué)校條件與教材實際，選擇合理、系統(tǒng)、功能完整的仿真軟件，并對軟件功能與真實車輛功能進行系統(tǒng)分析和比較。

(2)合理安排虛擬仿真學(xué)習(xí)時段，一般情況安排在專業(yè)學(xué)習(xí)的初級階段，虛擬仿真還是代替不了真實車輛與工具設(shè)備。虛擬仿真操作教學(xué)時間與實際操作學(xué)習(xí)時間比例要根據(jù)實際情況科學(xué)合理分配。

(3)隨著計算機技術(shù)的發(fā)展，必將推動虛擬仿真技術(shù)的不斷完善，與互聯(lián)網(wǎng)的有機結(jié)合將是發(fā)展必然，到時可實現(xiàn)校與校，學(xué)校和社會的資源共享，這樣才能在未來智能教育領(lǐng)域中體現(xiàn)其重要作用。

總之，數(shù)字化仿真技術(shù)引入教育，為專業(yè)老師提供了教學(xué)和研究的一個平臺，延展了老師和學(xué)生創(chuàng)新的想象空間，數(shù)字化虛擬仿真教學(xué)是未來智能化教學(xué)的一個重要方向，也是出版行業(yè)，尤其是職業(yè)教育出版行業(yè)走“互聯(lián)網(wǎng)+出版”道路值得不斷嘗試和探索的方向。但仿真教學(xué)軟件研發(fā)和應(yīng)用在教育教學(xué)中尚處于起步與探索階段，面對應(yīng)用中產(chǎn)生的問題，及時采取應(yīng)對措施，不斷完善其功能，相信在不久的將來必將在智能化教育領(lǐng)域中取得重大的發(fā)展。