高職建筑類專業(yè)實訓教學中虛擬仿真技術的應用

周巍

【摘 要】本文闡述在高職實訓教學中運用虛擬仿真技術的意義，分析高職實訓教學中學生技能學習狀況不佳、設備投入與實際需求不符、實訓指導教師素質有待提升、實訓環(huán)節(jié)信息化建設有待加強等現狀，從應用虛擬仿真技術創(chuàng)設虛擬實訓場景、應用虛擬仿真技術展示具象化的實訓教學內容、應用虛擬仿真技術促進師生多元化發(fā)展三方面探討高職建筑類專業(yè)實訓教學中虛擬仿真技術的具體應用。

【關鍵詞】虛擬仿真技術 ?高職 ?建筑類專業(yè) ?實訓教學 ?應用

【中圖分類號】G ?【文獻標識碼】A

【文章編號】0450-9889（2019）04C-0191-02

“互聯網+”時代信息技術的快速發(fā)展，對人類的生產方式、生活方式、思維方式以及學習方式都產生了重要影響。在高職院校的教育教學活動中，積極引入現代信息技術手段輔助教學，已為越來越多的高職教育參與者所認同和實踐。2018年教育部發(fā)布的《教育信息化2.0行動計劃》進一步展示了在教育信息化2.0時代教育的重大變革，教育信息化作為教育系統性變革的內生變量，將支撐引領教育現代化發(fā)展?？梢姟盎ヂ摼W+”將深入推動教育的結構性變革，在高職人才培養(yǎng)過程中運用信息化手段，例如將虛擬仿真技術引入高職教育，推動實訓教學改革，將會是構建“互聯網+”條件下的職業(yè)教育人才培養(yǎng)新模式的有益探索。

一、在高職實訓教學中運用虛擬仿真技術的意義

虛擬仿真技術也稱虛擬現實技術或模擬技術，是借助計算機技術以一個虛擬的系統去模仿一個真實系統的技術。虛擬仿真技術有狹義、廣義之分，從狹義上看，虛擬仿真技術是20世紀40年代在計算機技術發(fā)展基礎上逐步形成體系的一類試驗研究的新技術;從廣義上看，虛擬仿真技術一直被利用在人類認識自然界客觀規(guī)律的過程中，人類文明進步的許多發(fā)明創(chuàng)造即是利用虛擬仿真技術的結果。

在高等職業(yè)教育教學實踐中運用以虛擬仿真技術、多媒體技術、網絡技術為代表的現代信息技術，不僅可促進現代職業(yè)教育理念和教學模式轉變，而且可促進高職教育實訓教學方法和教學手段的變革。2006年教育部發(fā)布的《關于全面提高高等職業(yè)教育教學質量的若干意見》指出，加強實訓、實習基地建設是高等職業(yè)院校改善辦學條件、彰顯辦學特色、提高教學質量的重點。要充分利用現代信息技術，開發(fā)虛擬工廠、虛擬車間、虛擬工藝、虛擬實驗。

在實訓教學中，利用好虛擬仿真技術的顯著特征之一的沉浸性（Immersion），創(chuàng)設虛擬學習情境，教師、課本不再是信息全部的來源，虛擬仿真技術提供的更豐富的信息，有助于學生沉浸于生動、逼真的學習情境中，增加學習的愉悅感，獲得良好的學習體驗。利用虛擬仿真技術的顯著特征之一的交互性（Interaction），教師創(chuàng)造“協作”“會話”的交流環(huán)境，有助于學生通過虛擬化的溝通交流經歷，增強交際能力，通過與學伴的會話協商，完成知識建構，獲得學習過程全身心的感受，在虛擬環(huán)境中全身心投入學習。

二、高職實訓教學現狀分析

職業(yè)教育技能培養(yǎng)實踐性的特點要求在教學過程中要注重學生實踐能力的培養(yǎng)，作為學生實踐能力培養(yǎng)重要環(huán)節(jié)的實訓教學成為高職教育中的重要部分。傳統的實訓教學需要配備實訓基地、實訓室等，以課堂為主，配備一定數量的指導教師。為了達成高素質技術技能人才培養(yǎng)的目標，各高職院校一直致力于加大實訓基地、實訓室建設力度，但在高職實訓教學中仍存在諸多需要解決的問題。

（一）學生技能學習狀況不佳。通過對高職院校實訓課堂學生的學習情況調查，可以發(fā)現高職學生在技能學習過程中，由于無法建構自己的知識體系，難以建構起從理論到實踐的技能發(fā)展途徑，而只能被動地、機械性地模仿。加上實訓基礎建設等客觀條件限制，高職學生的專業(yè)技能訓練不可能完全在真實的工作環(huán)境中開展，一旦實訓條件、實訓教師的教學風格與學生期望不一致，學生就容易產生排斥心理，導致技能學習受阻。

（二）設備投入與實際需求不符。實訓教學設備存在的問題首先表現為實訓設備投入跟不上學生增長速度，實訓設備老舊老化，無法滿足專業(yè)新技能學習的需求。此外，在實訓教學課程化改革的情境下，實訓課程標準設置了對實訓基地、實訓室更高的要求，但實訓基礎建設未能跟上，以致實訓課教學效果達不到設計要求。

（三）實訓指導教師素質有待提升。實訓課指導教師的基本素養(yǎng)與課程設置不符，具有豐富的理論知識和實踐技能的“雙師型”教師、企業(yè)師傅團隊建設跟不上實訓課時需求，實訓室管理人員對職業(yè)教育的認識程度較低，基本素質參差不齊。

（四）實訓環(huán)節(jié)信息化建設有待加強。盡管教育信息化建設已經過多年發(fā)展，但虛擬仿真技術的應用尚未能全面推廣，實訓室仿真性不強，無法模擬真實性的工作環(huán)境，學生無法感受沉浸感。

在前三個問題無法短期有大改進的背景下，可更多考慮借助虛擬仿真技術尋找學生學習的興趣點，觸發(fā)學生的學習興趣以及學習熱情。通過新科技新方式幫助學生夯實理論知識基礎，在培養(yǎng)實踐能力的同時，理清知識結構脈絡。采用虛擬仿真技術的特性實施實訓教學，讓學生身臨其境地體驗真實的操作過程，通過“協作”“會話”機制與學伴溝通、協商，從而更積極主動地去學習，應該值得深入探析。

三、高職建筑類專業(yè)實訓教學中虛擬仿真技術的具體應用

高職的建筑類專業(yè)是理論性和實踐性都較強的專業(yè)，在人才培養(yǎng)過程中實踐教學環(huán)節(jié)對人才培養(yǎng)質量的影響極大，故而專業(yè)教師要致力于培養(yǎng)學生的實踐能力。將虛擬仿真技術應用在高職建筑類專業(yè)實訓教學，有助于切實保障實訓教學的質量。

（一）應用虛擬仿真技術創(chuàng)設虛擬實訓場景。在建筑設計技術專業(yè)課程教學中，學校的實訓場地難以匹配，不可能讓每一名學生都在學校實訓室真實建造一個建筑，也難以將學生帶到真實的工程項目中，讓學生用真實材料去體驗建筑及其材料制作的過程。這就面臨學生實訓的難題。例如在建筑裝飾工程技術專業(yè)和建筑室內設計專業(yè)中必修的建筑設計實務課程設計中，必須解決學生如果不能到達工地現場，如何對現場進行測量，怎么解決方案設計、方案實施等工作的問題。

應用虛擬仿真技術可以提供解決問題的思路。教師采用虛擬現實技術，例如利用法如FX350三維建筑掃描儀，將建筑工地現場通過三維建筑掃描形成具有詳細坐標數據的虛擬場景，能夠解決學生不能到達工地的難題。通過三維建筑掃描儀制作的虛擬場景創(chuàng)設真實工作情境，學生帶上三維立體眼鏡，可以感受自己站立在真實的環(huán)境中，可以在真實環(huán)境中與教師學伴互動，增強學習的體驗感。教師還可以通過專業(yè)軟件測量建筑具體的尺度，為學生進行方案設計提供數據支持，這也為教師評判方案設計、方案實施環(huán)節(jié)的可行性提供了解決之道。

虛擬仿真技術手段應用于高職建筑類專業(yè)實訓教學，不但能夠讓學生親身感受課堂教學的多樣性，體會企業(yè)真實案例制作的過程，也能使學生在學校實訓室感受企業(yè)的所有制作流程，為學生實踐技能的提升提供了技術保障。

（二）應用虛擬仿真技術展示具象化的實訓教學內容。借助虛擬仿真技術，可以在缺乏實訓設備的情況下，建構情境化的實訓教學場景，使教學內容更具象化，有效提高教學效果。

以侗族木構建筑營造技藝課程中風雨橋的建筑特色章節(jié)講授為例，實訓教學過程中，不可能每次課都將學生帶到風雨橋的具象環(huán)境中，也不可能通過拆裝真實的風雨橋去感受營造技藝。通過虛擬仿真技術，教師可以將三江侗族風雨橋的教學場景鮮活地呈現在課堂上，解決了學生不能隨時抵達真實的實訓場所的問題，增加了課堂教學的信息量，極大地豐富了課堂教學的內容，有助于加深學生對知識的理解。

虛擬仿真技術還有助于克服技藝性的教學內容呈現過于呆板的弊端，將枯燥、抽象的理論知識以生動和直觀的形式呈現在學生面前，使技藝性的實訓內容可以反復觀摩，使教學更具象化，便于學生理解和掌握。在侗族木構建筑營造技藝課程教學中，教師通過虛擬仿真技術模擬實際的操作和制作過程，能夠生動、形象地分解操作步驟，提煉技術要點，并能反復進行操作，與學生就無法理解的難點進行討論，使學生能順利、熟練地掌握操作技能。

（三）應用虛擬仿真技術促進師生多元化發(fā)展。信息化技術在教育領域的應用改變了教師作為唯一中心的傳統教學模式，以學生為中心的探究式、發(fā)現式學習在新的信息化技術支持下成為可能。在建構主義學習觀影響下，越來越多的教育工作者認識到知識的獲取不是單純通過教師的講授傳遞給學生的，而是學生在一定的社會文化背景下，借助其他人包括教師和同學的幫助，充分利用各種學習資源，通過主動建構意義而獲得。

虛擬仿真技術應用于高職實訓課教學，教學活動中的教師和學生身份變得更多元。應用虛擬仿真技術輔助教學，教師團隊構成多元化，不再僅僅由院內教師在課堂上擔當，技能大師、非物質文化遺產傳承人可以進入師資團隊、進入日常課堂。應用虛擬仿真技術輔助教學，教師教學方式、手段多元，不單純追求教師個人課堂上“獨奏”的效果，通過創(chuàng)設“協作”“會話”的環(huán)境，轉變?yōu)閷W生學習的“引路人”和“服務者”;通過設置問題，教師在課堂內外引導學生自主學習，成為學生自主學習的“促進者”，增加師生之間的互相交流;通過創(chuàng)設真實的實訓課程環(huán)境，促進學生學習興趣提升及專業(yè)發(fā)展，有效促進教師自身的教學科研理論及實踐能力提升。

虛擬仿真技術應用于高職實訓課教學，營造互動交流的教學環(huán)境，引起學生學習的興趣，學生改變被動獲取知識的狀況，在教師引導下發(fā)現問題、分析問題、收集材料、解決問題，充分表現自我，成為積極主動的“學習者”和“發(fā)展者”。同時，虛擬仿真技術應用于高職實訓課教學，尤其是建筑類專業(yè)教學，教學過程呈現的觸手可及的三維信息使得學生的空間感增強，空間設計技能得到強化和提高，自主學習的能力和信心增強，獲得學習的成就感，成變?yōu)閷W習的“成功者”。

虛擬仿真技術正逐漸成為高職院校教學中的新方法和新手段，有助于學生對抽象理論的理解，更能彌補實訓設備手段的不足，有利于學生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)及提高，極大地提高了高職院校實訓教學的水平和質量。隨著信息技術的不斷發(fā)展，利用新技術新方式去輔助教學以達到更有成效的教學目的，值得我們去挖掘與嘗試。

【參考文獻】

[1]周國恩.仿真技術在土木工程施工教學中的應用研究[J].大眾科技，2013（4）

[2]施祝斌.虛擬仿真技術在高職教學中的應用[J].中國職業(yè)技術教育，2013（20）

【作者簡介】周 ?。?983— ），男，河南漯河人，柳州城市職業(yè)學院講師，工程師，研究方向：建筑裝飾、建筑設計、BIM技術、侗族木構建筑營造。

（責編 蘇 洋）