虛擬實訓環(huán)境下優(yōu)質課程資源開發(fā)研究

李紅艷，張 蕾，趙文艷

（唐山工業(yè)職業(yè)技術學院，河北 唐山 063299）

0 引言

課程資源是信息化教學的基礎，是指在課程實施中一切可被利用的物質、能量和信息的總和[1]。本文的課程資源特指數(shù)字化課程資源，排除人和物等實體資源。凡是在課程實施過程中能夠用到的資源都可以是課程資源，一段文字、一張圖片、一段視頻、一段錄音、一個問題、一張問卷、一個動畫、一套測試題等等均可以算作課程資源。課程資源是課程要素來源以及實施課程的必要而直接的條件，是課程得以存在和實施的基礎和前提。借助虛擬化技術構建計算機專業(yè)實訓環(huán)境[2]，與網絡學習空間對接，開發(fā)、匯聚優(yōu)質課程資源，對重構職業(yè)教育信息化教學資源生態(tài)環(huán)境有著重大意義。課題組成員按照顆粒化資源、結構化課程、系統(tǒng)化設計思路，構建網上虛擬實訓室，為計算機專業(yè)學生提供一個基于虛擬化技術的泛在化學習實訓環(huán)境，有利于提升學生的職業(yè)能力。

1 課程資源建設現(xiàn)狀

1.1 課程資源質量不高

時代的發(fā)展與教育的使命呼喚我們要加強課程資源建設，要加大力度研究課程資源的有效建設、管理和應用方式。盡管在互聯(lián)網時代，大家都在貢獻資源，資源數(shù)量極其龐大，但課程資源低水平和重復建設現(xiàn)象很普遍。在大量質量不高甚至低劣資源的充斥下，優(yōu)質課程資源被淹沒在資源的海洋中。開發(fā)、管理和利用優(yōu)質課程資源，不只是為了滿足線下課程增強課堂的生機和活力、促進課堂的師生互動、提高教學的針對性和實效性的需要，也是滿足混合式課堂、翻轉課堂、在線課程、網絡課程、自主學習課程、MOOC、SPOC等形式的信息化教學需要。

1.2 課程資源形式單一

和基礎教育相比，職業(yè)教育的課程具有綜合性、開放性、實踐性等特征，文本或圖文混排的資源很難涵蓋專業(yè)課程的所有內容，也很難完整地建構學生的綜合職業(yè)能力，它需要與工作實踐相銜接，需要突破課堂的時空局限，向工作領域和社會生活領域延伸，這就要求課程資源不僅要豐富、全面，形式上也要多元化，最好能夠滿足學生隨時隨地進行實訓練習的需求。

1.3 課程資源建設缺乏個性化

在線下教學中，“以學生為中心”的教學思想已基本得到認同和貫徹執(zhí)行，但在網絡教學中體現(xiàn)的不夠，尤其是課程資源建設，在體現(xiàn)“以人為本”的人性化和個性化方面的考慮欠缺，相同的文本、圖片、課件和視頻資源對不同的學習者無差別送達，不能做到讓學習者自主選擇學習路徑、按需學習，不能真正做到因人、因材、因時、因勢實施教學。

1.4 課程資源缺乏情境創(chuàng)設

目前，網絡教學資源建設還是存在重教學內容、輕學習環(huán)境的弊端，即僅僅提供了豐富的教學資源，沒有設計有利于學習者建構意義的情境創(chuàng)設問題，沒有體現(xiàn)建構主義的學習理念。所謂建構主義[3]，指的是知識的獲得不是通過教師的傳授，而是通過學習者在一定的情境下，借助教師或學習資源的幫助而習得。而目前網絡課程資源更多地注重了“教”的部分，即提供了大量豐富的學習資料，而忽視了“學”的部分，即讓學習者置身于真實的學習情境中，解決學習中遇到的問題。對于學生而言，只有在真實的學習情境中，通過角色扮演、分組討論等形式，在發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題的過程中，才能更好地獲得知識和技能。

2 計算機實訓教學中的問題分析

計算機專業(yè)課程以實踐課為主，對實訓環(huán)境的軟硬件配備等專業(yè)性要求相對較高，教師在授課過程中遇到的問題概括起來主要有以下幾點。

2.1 軟、硬件環(huán)境對實踐教學的限制

計算機實訓教學對實訓環(huán)境的依賴程度，導致了軟、硬件環(huán)境對實踐教學的限制，主要表現(xiàn)在2個方面：一是學校的公共計算機教室，出于安全與管理需要，一般加裝硬盤保護措施，關機后不能存儲個人數(shù)據(jù)。二是由于公共計算機教室和課時安排有限，學生不可能長時間獨占設備或長時間上一門課程，中斷后實踐狀態(tài)數(shù)據(jù)無法保存，斷斷續(xù)續(xù)的實踐不僅降低了質量，還使部分耗時長的實訓項目無法開展。

2.2 實訓操作會破壞實訓室的軟硬件環(huán)境

計算機軟件安裝和硬件初始化需要裸機環(huán)境，實現(xiàn)真實操作有一定難度，比如進行系統(tǒng)安裝及格式化或者軟件卸載等實踐操作練習時，都會對實訓室的軟硬件造成一定的破環(huán)性，這對于公共計算機實訓室的維護來說，投入的人力、物力以及時間成本都是巨大的。

2.3 離開了實訓室學生無法進行學習

隨著擁有個人電腦學生人數(shù)的增加，如何實現(xiàn)打通學校公共機房與個人電腦之間的物理壁壘,使得學生在機房未完成的項目實訓任務回宿舍還能繼續(xù)進行，是師生迫切的愿望。但由于計算機實訓項目的專業(yè)性和特殊性，對實訓環(huán)境的高度依賴性，使得學生在離開實訓室后往往不能繼續(xù)學習。

以上種種，成為制約計算機專業(yè)學生進行泛在化學習和實踐的因素，迫切需要開發(fā)出能夠減少實訓環(huán)境依賴的優(yōu)質課程資源和虛擬實訓環(huán)境。

3 優(yōu)質課程資源開發(fā)實踐研究

3.1 優(yōu)質課程資源開發(fā)設計思路

為了改變課程資源現(xiàn)狀、解決計算機教學中的種種問題，課題組教師在現(xiàn)有教學資源平臺基礎上建設智能化教學支持環(huán)境下的課程資源，利用Adobe Captivate開發(fā)了一整套虛擬實訓軟（課）件，靈活運用多種信息化手段，提高學生自主學習能力以及創(chuàng)新能力，突出“以學生為中心”，實現(xiàn)個性化選擇、自主化學習；促進學生職業(yè)能力的提高，有效培養(yǎng)學生分析問題、解決問題及可持續(xù)發(fā)展的能力[4]。

教師團隊從專業(yè)人才培養(yǎng)方案出發(fā)，分析課程標準，依據(jù)學生特點和企業(yè)需求，進一步深化校企合作，邀請企業(yè)教師進課堂，同時引入企業(yè)先進技術理念和實際工作項目，按照顆?；Y源、結構化課程、系統(tǒng)化設計思路，開發(fā)、匯聚課程資源。

3.2 開發(fā)工具介紹及應用

Adobe Captivate是一款課件制作和屏幕錄制軟件，可以實現(xiàn)自動記錄屏幕操作，實現(xiàn)軟件仿真的開發(fā)。和傳統(tǒng)的課件制作軟件不同，該軟件不僅可以實現(xiàn)PowerPoint等傳統(tǒng)課件制作工具的基本功能，還可以添加電子學習交互，創(chuàng)建具有反饋選項的復雜分支場景；同時支持多終端預覽和屏幕自適應顯示模式，無論手機、電腦還是平板電腦，都能實現(xiàn)隨時隨地的學習和練習。

運用該軟件，筆者主要在以下3個方面輔助進行虛擬實訓環(huán)境下優(yōu)質課程資源開發(fā)的研究，用于輔助教學和實訓過程中課前、課中和課后的教學和實訓需求。

1）制作演示課件：Captivate可以錄制屏幕的每一步操作，并以幻燈片的形式保存下來，教師可以對錄制所得的幻燈片進行編輯，比如添加注釋、旁白音效以及超鏈接等，還可以利用軟件豐富的媒體庫、時間軸功能，靈活安排演示內容的順序和時間定制，控制對象出現(xiàn)的時間；為了增強代入感，創(chuàng)設學習情境，還加入了教師形象圖片，讓學生體驗如面授般身臨其境的感覺。

建材物流在我國屬于一種新業(yè)態(tài)，與其他產品物流相比，其自身的多樣性和復雜性給物流配送環(huán)節(jié)增加了更加多的難度，無論是一站式服務模式還是供應鏈模式，在實際運用中都有著許多困難需要克服，相關的操作流程需要進行不斷優(yōu)化、完善和提高[6]。

2）制作訓練課件：教師通過錄制演示視頻模擬實踐操作過程并提供給學生，但學生不僅僅能觀看操作，還能參與操作，通過插入各種交互式對象，如插入文本框以接收用戶的鍵盤輸入、插入按鈕以響應用戶的鼠標點擊、插入對象以實現(xiàn)拖放式交互等，該功能為學生觀看視頻的過程提供一個路徑選擇的機會，學生可根據(jù)自身的知識掌握情況進入不同的學習分支，從而自己掌控學習的進度和方向，實現(xiàn)個性化學習，由被動的觀看者轉變?yōu)橹鲃拥膮⑴c者。

3）制作評估課件：該課件包含前測、測驗和調查等功能。其中前測不計分數(shù)，主要用于評測學生的知識準備情況，幫助老師了解學生的課前預習效果；測驗模塊則用于評測學生的知識掌握情況，包含選擇、填空、判斷、簡答、排序等多種題型，滿足教學設計的各種需求，該模塊可以記錄分數(shù)，可以量化學生的實際學習成效；調查模塊主要用于收集學生的反饋信息，幫助教師識別個性問題和共性問題，以便進行教學反思和有針對性地開展指導，實現(xiàn)教、學效果的評估。

3.3 優(yōu)質課程資源開發(fā)具體做法

下面以Flash動畫制作課程中項目三《制作“我的足球夢”宣傳片》為例，介紹如何通過交互式微課，構建網上虛擬實訓室，為學生提供一個基于虛擬化技術的泛在化學習實訓環(huán)境[5]。

交互式微課[6]是指利用流媒體視頻技術制作的，針對某個知識點開發(fā)的、具有交互性和反饋功能的微型教學視頻的課程資源。

交互式微課在內容設計上，不僅要包含“操作演示”部分，更要包含可以讓學生邊學邊練的“模擬訓練”部分和用于評估學習效果的“操作檢測”部分。其中通過“模擬訓練”實現(xiàn)對“操作演示”授課內容的知識內化，而通過“操作檢測”來考查學生對前兩部分的知識遷移能力，三者之間的關系如圖1所示。

圖1 交互式微課內容

3.3.1 交互式資源的教學設計

該設計具體包含的教學環(huán)節(jié)和主要內容如表1所示。

表1 交互式微課教學設計

3.3.2 交互式微課的錄制

在本案例中，教師團隊使用Adobe Capitivate等課件制作工具，結合資源開發(fā)及網絡學習空間應用，開發(fā)出適合職業(yè)院校計算機專業(yè)學生特點的操作演示微課、模擬訓練微課及操作檢測微課。學生可以通過觀看操作演示微課，開始課程學習；通過模擬訓練微課，進行交互式實操演練，再通過操作檢測微課對學習效果進行檢驗和評測。下面就“模擬訓練”和“操作檢測”部分的交互性實現(xiàn)進行簡要說明。在“模擬訓練”環(huán)節(jié)，教師事先錄制好實訓操作步驟的微課，軟件會自動記錄每一步鼠標和鍵盤操作，學生在進行模擬練習時，根據(jù)步驟完成對應步驟的操作，當操作正常時，才能進行下一步操作，操作錯誤則不能繼續(xù)往下進行。界面截圖如圖2所示。在“操作檢測”環(huán)節(jié)，教師可以在微課中加入包括選擇、填空、連線等多種題型的問題幻燈片，并可以設置分數(shù)及答案正確與否的提示信息，課件能根據(jù)學生的作答情況自動計算分數(shù)以及給出相應的提示信息。該提示信息可以是文本的提示或鼓勵文字，也可以是動作的交互反饋，比如返回重做等。

圖2 使用Adobe Capitivate制作的模擬訓練課件

3.3.3 教學輔助軟件的開發(fā)

教師自主開發(fā)的“智慧教學助手”，集成26個任務的演示/訓練/評估插件，實現(xiàn)學生“自學、自練、自測”；師生共同研發(fā)“多角度運動交互軟件”，如圖3所示。8個角度觀察人物運動規(guī)律及分解動作，提升學生專業(yè)技能的同時突破教學難點。最后，教師將“智慧教學助手”與教學資源平臺進行對接，實現(xiàn)學生在線學習，打破時間和空間的限制。

圖3 智慧教學助手

3.3.4 基于虛擬現(xiàn)實技術的VR資源的開發(fā)

VR技術即虛擬現(xiàn)實技術，是集計算機技術、傳感技術、機器人和仿真技術為一體的多媒體技術的終極應用[7]。其實現(xiàn)方式是通過計算機模擬虛擬環(huán)境從而給人以真實環(huán)境的代入感和沉浸感。

引入VR的優(yōu)勢在于打破了空間限制，學生通過身臨其境的體驗，不僅增加了課堂教學的趣味性，更有利于學生對知識點的深入理解。比如：教師在Flash動畫制作課程教學過程中，通過足球賽場VR體驗參與場景設計，進一步開拓思路，激發(fā)學生靈感；作為動畫領域的新興技術，“面捕”的應用為后續(xù)課程學習“動補”技術打下基礎；引入FLASH全新升級改造動畫制作工具Animate，實現(xiàn)知識遷移，拓展專業(yè)技能。

總之，教師通過Adobe Captivate技術制作具有交互功能的演示微課、模擬訓練微課和操作檢測微課，再通過引入VR虛擬現(xiàn)實技術這種沉浸式的學習體驗，全面打造仿真實訓環(huán)境，構造基于虛擬仿真技術的實訓平臺，讓學生能夠隨時隨地參與課程學習與實踐練習，為虛擬實訓環(huán)境下優(yōu)質課程資源的開發(fā)與研究提供了技術支撐和實踐經驗的積累。