三維實(shí)景虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目應(yīng)用效果評(píng)價(jià)
——以安慶師范大學(xué)為例

張 軍 沈驚宏 陶 云

(安慶師范大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院，安徽 安慶 246133)

一、引言

教育部2013年啟動(dòng)了虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心建設(shè)，自此高校虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)發(fā)展呈現(xiàn)出“穩(wěn)中向好的發(fā)展態(tài)勢(shì)”[1]。虛擬仿真是一類“創(chuàng)建和體驗(yàn)虛擬世界的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)”[2]。虛擬仿真實(shí)驗(yàn)通過“模擬真實(shí)的實(shí)驗(yàn)操作環(huán)境”[3],使學(xué)習(xí)過程轉(zhuǎn)換為“視覺記憶和文字記憶”[4],從而“有效提升實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量和水平”[5]。景區(qū)講解是全國(guó)導(dǎo)游證考試及旅游管理專業(yè)核心課程“導(dǎo)游業(yè)務(wù)”教學(xué)的重要環(huán)節(jié)，通常教學(xué)或?qū)嵱?xùn)過程中都以模擬演練為主，“缺乏直觀形象的了解且心理距離較遠(yuǎn)，講解效果不佳”[6]。三維實(shí)景虛擬仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)有效解決這一問題。該平臺(tái)“采用高仿真三維實(shí)景合成技術(shù)展示景區(qū)原貌，實(shí)現(xiàn)景區(qū)360°全視角自動(dòng)巡航”[7]，可以“模擬與現(xiàn)實(shí)環(huán)境相差無幾的虛擬工作場(chǎng)景”[8]，既滿足學(xué)生日常反復(fù)訓(xùn)練需要，同時(shí)“減少實(shí)踐教學(xué)成本，促進(jìn)教學(xué)效率的顯著改善”[9]。

利用虛擬現(xiàn)實(shí)等仿真技術(shù)構(gòu)建的虛擬仿真系統(tǒng)，可以“解決旅游教學(xué)實(shí)踐中難以體驗(yàn)的一系列瓶頸問題”[10]。虛擬仿真教學(xué)平臺(tái)在實(shí)訓(xùn)教學(xué)環(huán)節(jié)中具有顯著優(yōu)勢(shì)，最適合應(yīng)用在景點(diǎn)講解、展廳引導(dǎo)等技能訓(xùn)練中，現(xiàn)已“普遍應(yīng)用于導(dǎo)游專業(yè)實(shí)踐教學(xué)活動(dòng)”[11]。隨著虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的不斷推廣，其與旅游實(shí)踐教學(xué)相關(guān)的應(yīng)用研究也不斷深入?，F(xiàn)階段，國(guó)內(nèi)關(guān)于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與旅游實(shí)踐教學(xué)結(jié)合的相關(guān)研究體現(xiàn)在三大領(lǐng)域即“應(yīng)用概述、技術(shù)研究、教學(xué)研究”[12]。應(yīng)用概述類主要從虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在旅游實(shí)踐教育中的應(yīng)用現(xiàn)狀和價(jià)值以及專業(yè)匹配等方面進(jìn)行理論分析和描述。學(xué)者們對(duì)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用價(jià)值較為關(guān)注并給予了很高評(píng)價(jià)，認(rèn)為該項(xiàng)技術(shù)在專業(yè)應(yīng)用中實(shí)現(xiàn)了即時(shí)交互和知識(shí)建構(gòu)[13]，能夠有效地提升實(shí)訓(xùn)課程質(zhì)量[14]。在專業(yè)應(yīng)用層面，部分學(xué)者認(rèn)為還需要針對(duì)導(dǎo)游實(shí)際帶團(tuán)工作進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì)[15]，也有學(xué)者強(qiáng)調(diào)突出崗位需求匹配[16]。技術(shù)研究類以服務(wù)旅游實(shí)踐教學(xué)為目標(biāo)，側(cè)重虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的軟件開發(fā)、操作與實(shí)訓(xùn)室建設(shè)研究。部分學(xué)者對(duì)導(dǎo)游實(shí)訓(xùn)平臺(tái)人機(jī)交互[17]、旅游實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式構(gòu)建[18]及景點(diǎn)講解和綜合實(shí)操實(shí)訓(xùn)[19]展開研究。

教學(xué)研究中教學(xué)實(shí)施與效果評(píng)價(jià)是近年來研究的熱點(diǎn)，國(guó)外研究從宏觀評(píng)述轉(zhuǎn)為關(guān)注具體的教學(xué)應(yīng)用與效果分析，如Penfold[20]發(fā)現(xiàn)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)提供更現(xiàn)實(shí)的視角，Barron等[21]發(fā)現(xiàn)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)對(duì)旅游實(shí)踐教學(xué)有幫助。也有學(xué)者發(fā)現(xiàn)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)雖然提升了學(xué)生對(duì)旅游實(shí)踐教學(xué)的興趣，但興趣與實(shí)踐能力的習(xí)得并不存在相關(guān)性[22]。但國(guó)內(nèi)對(duì)旅游實(shí)踐教學(xué)實(shí)施與評(píng)價(jià)的研究相對(duì)較少，國(guó)內(nèi)學(xué)者較多關(guān)注虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用價(jià)值，如莊惠陽[23]、顧至欣[24]、金麗嬌等[25]。較少有人分析旅游模擬實(shí)踐教學(xué)的實(shí)際效果。教學(xué)設(shè)備或方法是否適合教學(xué)，最終依賴于教學(xué)實(shí)施效果的檢驗(yàn)。當(dāng)前，對(duì)于虛擬仿真實(shí)驗(yàn)的研究，應(yīng)重視教學(xué)效果研究積極貢獻(xiàn)教學(xué)效果研究依據(jù)，以發(fā)揮模擬實(shí)踐教學(xué)的技術(shù)最大效用。虛擬仿真實(shí)驗(yàn)以身臨其境的方式傳達(dá)，通過實(shí)驗(yàn)主體可以獲得建設(shè)性的反饋[26]。為此，本研究從學(xué)生視角出發(fā)，以地方性應(yīng)用型本科院校導(dǎo)游三維實(shí)景虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目為研究對(duì)象，對(duì)其應(yīng)用質(zhì)量進(jìn)行評(píng)價(jià)，為構(gòu)建較為合理的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量評(píng)價(jià)體系及系統(tǒng)綜合開發(fā)提供參考。

二、項(xiàng)目概況

安慶師范大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院于2018年初開始著手創(chuàng)建導(dǎo)游模擬實(shí)訓(xùn)室。2019年“導(dǎo)游三維實(shí)景虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目”獲批為安徽省虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目。整個(gè)平臺(tái)采用當(dāng)前先進(jìn)的圖像合成實(shí)景再現(xiàn)技術(shù)，將旅游景區(qū)實(shí)景真實(shí)展現(xiàn)，給學(xué)生帶來視覺與聽覺完美結(jié)合的演練平臺(tái)。學(xué)生可進(jìn)行模擬景點(diǎn)講解實(shí)訓(xùn)，各景點(diǎn)可通過大屏幕方式進(jìn)行漫游瀏覽。通過情景化學(xué)習(xí)界面、人機(jī)交互式進(jìn)行景點(diǎn)講解模擬教學(xué)。平臺(tái)通過三維實(shí)景等手段訓(xùn)練學(xué)生的景點(diǎn)講解技能。通過點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的訓(xùn)練使得學(xué)生對(duì)旅游景區(qū)有了全面深入的了解。學(xué)生在欣賞實(shí)景的同時(shí)可結(jié)合系統(tǒng)提供的各參考知識(shí)進(jìn)行景點(diǎn)導(dǎo)游詞創(chuàng)作、現(xiàn)場(chǎng)導(dǎo)游講解、景區(qū)旅游線路設(shè)計(jì)等各項(xiàng)能力的訓(xùn)練，全方面提高專業(yè)技能。項(xiàng)目以實(shí)訓(xùn)為目的，以導(dǎo)游為第一視角的實(shí)訓(xùn)平臺(tái)，真實(shí)地模擬現(xiàn)實(shí)景區(qū)，并與景點(diǎn)庫中的場(chǎng)景進(jìn)行搭配，利用計(jì)算機(jī)或投影屏幕，形成交互仿真的訓(xùn)練環(huán)境。通過本系統(tǒng)開展教學(xué)實(shí)訓(xùn)，教師可以脫離書本束縛，在景點(diǎn)中進(jìn)行教學(xué)，學(xué)生也可以模擬真實(shí)的旅游路線進(jìn)行導(dǎo)游實(shí)踐演練，增強(qiáng)教和學(xué)的沉浸感，對(duì)傳統(tǒng)教學(xué)的延伸與拓展。

三、評(píng)價(jià)指標(biāo)及權(quán)重

(一)指標(biāo)選擇

虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目評(píng)價(jià)的實(shí)質(zhì)，就是運(yùn)用教育評(píng)價(jià)理論和系統(tǒng)工程方法，對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目的內(nèi)容、設(shè)計(jì)、應(yīng)用等全要素，以及實(shí)驗(yàn)全流程和項(xiàng)目應(yīng)用等情況，進(jìn)行科學(xué)分析和價(jià)值判斷。虛擬仿真實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)體系是評(píng)價(jià)學(xué)生在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)結(jié)果的重要標(biāo)準(zhǔn)，建立完整、科學(xué)的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)體系對(duì)于促進(jìn)改善虛擬實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)效果意義重大。虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目評(píng)價(jià)指標(biāo)主要來源于實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目本身所包含的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法等要素、項(xiàng)目開發(fā)所采用的媒體素材和開發(fā)技術(shù)以及項(xiàng)目教學(xué)服務(wù)情況等信息。當(dāng)前，關(guān)于虛擬仿真實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)的研究不多。張咪[27]針對(duì)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)從理論知識(shí)、虛擬實(shí)驗(yàn)技能、情感態(tài)度、綜合創(chuàng)新四個(gè)維度出發(fā)提出一種形成性評(píng)價(jià)和總結(jié)性評(píng)價(jià)并存的評(píng)價(jià)體系。孫福等[28]以影響虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目?jī)r(jià)值評(píng)定的六個(gè)維度：項(xiàng)目定位、內(nèi)容、設(shè)計(jì)、研發(fā)、應(yīng)用、團(tuán)隊(duì)構(gòu)建評(píng)價(jià)指標(biāo)體系框架。張海軍等[29]基于德爾菲法從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)設(shè)計(jì)、仿真效果、平臺(tái)統(tǒng)計(jì)四個(gè)方面構(gòu)建虛擬仿真實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目建設(shè)質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。三維實(shí)景虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目運(yùn)用的核心技術(shù)——三維全景虛擬是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在旅游管理相關(guān)專業(yè)運(yùn)用的一種常見技術(shù)類型。本文利用李麗紅[30]構(gòu)建的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)教學(xué)效果評(píng)價(jià)指標(biāo)體系對(duì)三維虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目進(jìn)行評(píng)價(jià)。該評(píng)價(jià)體系的量表從交互度、真實(shí)度、功能度、專業(yè)度、使用度五個(gè)維度構(gòu)建虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在旅游專業(yè)教學(xué)中應(yīng)用效果評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。量表Cronbach’s Alpha系數(shù)為0.892，信度較高。結(jié)構(gòu)方程擬合效果指標(biāo)：擬合優(yōu)度檢驗(yàn)X2(P=0.35>0.05)，擬合優(yōu)度指數(shù)GFI(0.94>0.90)；調(diào)整的擬合優(yōu)度指數(shù)AGFI(0.91>0.90)；規(guī)范擬合指數(shù)NFI(0.86>0.90),擬合效果較好[31]。

(二)模型構(gòu)建

根據(jù)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)教學(xué)效果評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，結(jié)合三維虛擬仿真景點(diǎn)講解實(shí)訓(xùn)教學(xué)實(shí)際，進(jìn)行了局部調(diào)整，構(gòu)建評(píng)價(jià)模型如圖1所示。

圖1 三維虛擬仿真實(shí)驗(yàn)應(yīng)用效果評(píng)價(jià)模型

(三)指標(biāo)權(quán)重

采用層次分析(AHP)、專家評(píng)議法來確定各維度評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重。通過邀請(qǐng)五位旅游專業(yè)領(lǐng)域?qū)＜疫M(jìn)行評(píng)分，使用群決策直接均值法進(jìn)行群決策求解。通過構(gòu)造判斷矩陣，并進(jìn)行特征向量經(jīng)歸一化處理最終確定準(zhǔn)則層權(quán)重，如表1所示。總排序CR=0.0079，通過一致性檢驗(yàn)。各底層指標(biāo)權(quán)重如表2所示?？梢钥闯鋈S虛擬仿真實(shí)驗(yàn)使用效果維度由弱到強(qiáng)依次是功能度、交互度、真實(shí)度、專業(yè)度、使用度。應(yīng)用效果影響最強(qiáng)的五項(xiàng)指標(biāo)分別是操作便捷程度、教學(xué)目標(biāo)、快速、準(zhǔn)確和實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié)。

四、模糊綜合評(píng)判

模糊綜合評(píng)價(jià)的基本思想是利用模糊線性變換原理和最大隸屬度原則，考慮與被評(píng)價(jià)事物相關(guān)的各個(gè)因素，對(duì)其做出合理的綜合評(píng)價(jià)[32]。利用模糊綜合評(píng)判法對(duì)三維虛擬仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)進(jìn)行評(píng)價(jià)。設(shè)評(píng)價(jià)備擇集V={v1，v2，v3，v4，v5}={非常贊同,比較贊同,中立,不贊同,非常不贊同}。面向安慶師范大學(xué)2017級(jí)旅游管理專業(yè)學(xué)生發(fā)放調(diào)查問卷共計(jì)95份(全覆蓋)，對(duì)有效問卷(95份)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，依據(jù)單因素指標(biāo)統(tǒng)計(jì)權(quán)重R，對(duì)單因素指標(biāo)統(tǒng)計(jì)矩陣行歸一化處理后，結(jié)果如表3所示。

模糊綜合評(píng)判結(jié)論為(0.3579 0.4493 0.1861 0.0054 0)。綜合評(píng)價(jià)結(jié)果分值為7.3。結(jié)果表明，約36%的學(xué)生對(duì)三維虛擬仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)應(yīng)用效果非常贊同，45%的同學(xué)持比較贊同態(tài)度，19%的同學(xué)持一般贊同，0.54%的同學(xué)不贊同。根據(jù)最大隸屬度原則，取最大值0.4493對(duì)應(yīng)的評(píng)價(jià)等級(jí)作為三維虛擬仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的評(píng)價(jià)等級(jí)，可以看出，虛擬仿真實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目實(shí)際應(yīng)用效果良好，受到多數(shù)同學(xué)的認(rèn)可。尤其是在準(zhǔn)確、光學(xué)質(zhì)量、教學(xué)要素物理表達(dá)、教學(xué)內(nèi)容方面認(rèn)可度較高。其中，快速在所有子準(zhǔn)則層指標(biāo)中認(rèn)可度傾向最高(0.4632)。但在聲學(xué)質(zhì)量、教學(xué)要素、模擬人的運(yùn)動(dòng)屬性及實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié)還存在局部問題，需要做進(jìn)一步改進(jìn)。

五、結(jié)語

依托虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)開發(fā)的三維虛擬仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái),突出以學(xué)生為認(rèn)知主體的教學(xué)模式，具有傳統(tǒng)教學(xué)所無法比擬的沉浸性、應(yīng)用的普適性、現(xiàn)實(shí)的感受性、訓(xùn)練的交互性[33]，實(shí)現(xiàn)旅游實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程情景化，滿足人機(jī)交互要求。同時(shí)，也應(yīng)看到當(dāng)前關(guān)于三維虛擬仿真實(shí)驗(yàn)的開發(fā)水平還遠(yuǎn)未達(dá)到滿足教師和學(xué)生的實(shí)際需求，不能有效解決旅游業(yè)快速發(fā)展的現(xiàn)實(shí)與先進(jìn)設(shè)備應(yīng)用專業(yè)教學(xué)的矛盾。受限于人與物理環(huán)境的交互式體驗(yàn)，虛擬旅游很難模擬真實(shí)的實(shí)踐體驗(yàn)和突發(fā)情況的應(yīng)對(duì)處理。還需要進(jìn)一步開展對(duì)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)的協(xié)作性研究，同時(shí)加快高校間網(wǎng)絡(luò)教育交流與合作，積極探索全方位的交互協(xié)作化虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)教學(xué)平臺(tái)，開發(fā)更具智能化的虛擬職業(yè)主體與虛擬游客群體的自然交互模式實(shí)訓(xùn)平臺(tái)。