關(guān)于虛擬現(xiàn)實技術(shù)在高職實訓教學中的應用思考

王璐

摘? 要：近年來，各行各業(yè)對VR技術(shù)的需求日益顯著，全球虛擬現(xiàn)實產(chǎn)業(yè)市場快速發(fā)展，“VR+”應用場景加速落地，不同領(lǐng)域的多種VR應用逐漸成為熱點。尤其在教育領(lǐng)域，虛擬現(xiàn)實技術(shù)扮演著越來越重要的角色。在高職的實訓教學中，虛擬實訓已經(jīng)成為一種新興的教學手段，在醫(yī)學、物流、化學、計算機等多個方向的專業(yè)課程中都得到了應用。為了應對虛擬現(xiàn)實技術(shù)在高職實訓教學中面臨的挑戰(zhàn)，更好地將虛擬現(xiàn)實技術(shù)應用于高職實訓教學中，本文對虛擬現(xiàn)實技術(shù)在高職實訓教學中的應用優(yōu)勢、出現(xiàn)的問題以及應對策略展開探討。

關(guān)鍵詞：虛擬現(xiàn)實技術(shù);高等職業(yè)教育;實訓教學

中圖分類號：G710? ? 文獻標識碼：A? ? 文章編號：1673-7164（2021）27-0077-03

虛擬現(xiàn)實（Virtual Reality，簡稱VR）是一種利用數(shù)字媒體技術(shù)模擬虛擬環(huán)境從而將用戶帶入三維立體虛擬世界中的技術(shù)。近年來，虛擬現(xiàn)實技術(shù)不斷進步和完善，在教育、醫(yī)療、培訓、競技等多領(lǐng)域取得了蓬勃發(fā)展。本文主要闡述了虛擬現(xiàn)實技術(shù)在高職實訓教學中的應用優(yōu)勢，面臨的主要挑戰(zhàn)以及應對策略[1]。

一、國內(nèi)高職院校實訓教學現(xiàn)狀

高職教育在我國的地位日趨重要，各院校、研究機構(gòu)、企業(yè)不斷投入到高職教育的相關(guān)研究與建設(shè)中，使得高職教育得到了極大的發(fā)展。當前我國高職實訓教學大致分為以下兩種類型：一是校內(nèi)實訓，主要基于校內(nèi)實訓室或者校辦工廠的形式開展;二是企業(yè)實習，主要以輪崗實習或頂崗實習的方式，由校方將學生送入企業(yè)，在企業(yè)導師的指導下通過實際項目操作來進行相關(guān)的實訓[2]。

近年來，虛擬現(xiàn)實技術(shù)在國內(nèi)教育領(lǐng)域的應用日益廣泛，在中小學教育、職業(yè)教育、高等教育的課堂以及實訓教學中都有所體現(xiàn)。比如北京師范大學的虛擬三維電子線路實驗系統(tǒng);浙江大學電子工程學院設(shè)計的遠程虛擬實驗系統(tǒng);北京科技大學成功開發(fā)的純交互式汽車模擬培訓系統(tǒng)等。同時在高職教學方面，目前部分高職院校在物流、航空航天、醫(yī)學護理、汽車維修等專業(yè)的實訓教學中加入了虛擬現(xiàn)實技術(shù)，打破了傳統(tǒng)教學在時間、空間上的限制，采用模擬的場景，彌補了教師在創(chuàng)設(shè)情境時不相符合的問題。

二、虛擬現(xiàn)實技術(shù)在高職實訓教學中的應用優(yōu)勢

（一）降低了高職實訓教學的成本

高職院校部分專業(yè)的實訓教學中有不可及、高成本、高能耗、高危險的實訓項目，實訓儀器設(shè)備維護成本高、報廢快，更新時造成大量的浪費，虛擬現(xiàn)實教學實訓室只需要維護計算機和軟件，難度和費用相對較低。例如安徽城市管理職業(yè)學院護理專業(yè)在解剖課時面臨以下幾個問題：解剖試驗臺價格達到上百萬，費用過高，實驗課的大體來源以及解剖方面的教師都比較稀缺。但是利用虛擬現(xiàn)實的人體解剖案例進行教學，在降低教學成本的同時也基本滿足了護理專業(yè)的教學需求，教學反饋良好。

（二）豐富了高職實訓教學的手段

高職教學主要采用傳統(tǒng)的多媒體教學方法，虛擬現(xiàn)實技術(shù)提供了一個生動直觀的互動學習環(huán)境，有助于激發(fā)學生的學習興趣，借助圖片、音頻和視頻等多種感官刺激，讓學生積極發(fā)現(xiàn)和探索，有利于學生聯(lián)想思維的發(fā)展和新舊知識關(guān)系的建立，彌補了以往傳統(tǒng)多媒體教學方法的缺陷，也是專業(yè)教學課件設(shè)計的新嘗試。虛擬現(xiàn)實技術(shù)作為一種新興的技術(shù)，對于學生的知識技能拓展起到了推動作用，必然在將來的高職實訓教學中發(fā)揮重大的作用[3]。

（三）突破了學生實訓時間的限制

在傳統(tǒng)的高職實訓教學中，受場地、耗材、設(shè)備以及實訓安全等諸多方面因素的限制，實訓教學僅在常規(guī)教學時間開展。虛擬現(xiàn)實技術(shù)可以突破實訓場地、硬件、教師、時間、空間的限制，無論何時何地學生都可以借助此項技術(shù)進行學習。即使是在課余時間，在學校實訓室關(guān)閉的情況下，學生也可以利用各種便攜式硬件設(shè)備，例如虛擬眼鏡、手機、網(wǎng)絡(luò)平臺等，模擬真正的實訓場景，隨時隨地進行學習與實踐，提高學生學習積極性，養(yǎng)成主動學習的習慣，從而加強對所學知識及技能的鞏固。

三、虛擬現(xiàn)實技術(shù)在高職實訓教學中面臨的挑戰(zhàn)

（一）虛擬現(xiàn)實實訓室建設(shè)投入較大

目前，高職院校虛擬現(xiàn)實實訓室的建設(shè)主要包括以下幾個模塊：虛擬現(xiàn)實大屏幕教學演示、洞穴式自動虛擬系統(tǒng)、洞穴式虛擬環(huán)境和虛擬現(xiàn)實教學區(qū)。但是綜合來看，相關(guān)軟硬件設(shè)備的價格高昂，建設(shè)虛擬現(xiàn)實大屏以及CAVE系統(tǒng)的投資達百萬以上，課程資源采購或定制開發(fā)費用也在幾萬至幾十萬不等[4]。由于投入過大導致實訓設(shè)備的更新?lián)Q代存在困難，因此，實訓設(shè)備陳舊、更新滯后、維護成本高等弊端，直接影響了虛擬實訓教學開展的連續(xù)性與及時性。

（二）虛擬現(xiàn)實硬件設(shè)備的局限性

隨著虛擬現(xiàn)實技術(shù)在高職實訓教學領(lǐng)域的應用日益廣泛，這項技術(shù)也呈現(xiàn)出一定的局限性：1. 目前大多為頭戴式硬件設(shè)備，使用并不方便;2. 使用過程中暈眩感太強;3. 三維建模技術(shù)的局限性導致沉浸感不佳，物理真實感、時間真實感、行為真實感不能得到充分滿足;4. 在當前的虛擬現(xiàn)實場景開發(fā)中，研究大多基于視覺合成，關(guān)于聽覺、觸覺、嗅覺的研究較少，真實性與實時性不足。

（三）虛擬實訓教學資源難以為繼

本研究認為高職院校虛擬現(xiàn)實實訓教學資源建設(shè)主要存在以下四個問題：1. 課程資源大多從企業(yè)采購，采購的價格基本從幾萬至幾十萬不等，價格高昂;2. 采購的課程資源能滿足的教學課時量較低，大多只能滿足2—8個課時的需求，存在語言專業(yè)性較強，通用性較差，易用性差等問題;3. 課程資源均為企業(yè)獨立開發(fā)，針對性較低，如果想要定制開發(fā)，價格基本在幾十萬左右，費用較高;4. 若結(jié)合數(shù)字媒體應用技術(shù)、計算機應用技術(shù)、虛擬現(xiàn)實應用技術(shù)等專業(yè)，自行開發(fā)虛擬現(xiàn)實實訓教學資源，存在難度偏大，開發(fā)周期偏長，資源效果不穩(wěn)定等問題。

（四）虛擬實訓師資力量薄弱

目前，雖然虛擬現(xiàn)實技術(shù)已經(jīng)應用于高職多個專業(yè)的實訓教學中，但是在授課的過程中，師資力量往往成為虛擬實訓推廣的一個壁壘。主要存在以下兩個問題：1. 專業(yè)課教師缺乏計算機相關(guān)專業(yè)背景，在虛擬實訓時存在虛擬硬件以及軟件的使用不熟練的情況;2. 虛擬實訓作為一種新興的教學手段，在各個專業(yè)的應用還不成熟，教師在教學組織的過程中無法很好地將虛擬實訓整合到專業(yè)課的教學中。

四、虛擬實訓教學相關(guān)問題的應對策略

（一）增強虛擬實訓的師資力量

虛擬實訓教學作為一種新興的教學手段，對熟悉虛擬實訓軟硬件操作的教師有著迫切需求。院校應協(xié)同企業(yè)成立虛擬實訓教學指導委員會，由虛擬現(xiàn)實技術(shù)應用、數(shù)字媒體技術(shù)、計算機應用技術(shù)等相關(guān)專業(yè)教師及企業(yè)行業(yè)專家參與研究制定虛擬實訓師資建設(shè)方案，如：加強校內(nèi)師資培訓，提升教師虛擬實訓授課能力;加強優(yōu)秀師資的引進，為虛擬實訓教學提供優(yōu)質(zhì)教師儲備。

（二）多途徑建設(shè)虛擬實訓資源

目前大部分高職院校的虛擬實訓資源以企業(yè)采購為主，自主開發(fā)的虛擬實訓資源較少且實用性較低。高職院校應將數(shù)字媒體技術(shù)、動漫制作技術(shù)、虛擬現(xiàn)實技術(shù)應用、計算機應用技術(shù)等相關(guān)專業(yè)作為核心專業(yè)推動虛擬實訓資源的建設(shè)。高校要以學生為主體，教師為中心，企業(yè)為紐帶成立工作室，引進企業(yè)項目作為實踐環(huán)節(jié)，逐步提升教師以及學生的專業(yè)技術(shù)水平，讓虛擬實訓資源開發(fā)具備現(xiàn)實可能性。從院校的角度來說，一方面，應加強與企業(yè)的聯(lián)系，例如為相關(guān)企業(yè)提供虛擬實訓資源的優(yōu)先轉(zhuǎn)讓權(quán)，爭取企業(yè)的技術(shù)以及資金支持，推動虛擬創(chuàng)新成果轉(zhuǎn)化，實現(xiàn)雙贏;另一方面，加強虛擬實訓資源平臺建設(shè)，通過研討會、企業(yè)調(diào)研等形式聽取專業(yè)課教師、行業(yè)專家、企業(yè)精英的意見，提高項目的實用性[5]。

（三）完善高職虛擬實訓教學體系

為了將虛擬現(xiàn)實技術(shù)融入高職專業(yè)課程的實訓教學中，高職院校應進一步完善虛擬現(xiàn)實技術(shù)應用體系，高職院校應從以下兩個方面完善虛擬現(xiàn)實技術(shù)應用體系：一是由權(quán)威部門牽頭聯(lián)合已引入或即將引入虛擬實訓教學的高職院校以及虛擬、教育行業(yè)領(lǐng)頭企業(yè)，聯(lián)合制定高職院校虛擬現(xiàn)實技術(shù)應用新規(guī)范，規(guī)定虛擬現(xiàn)實技術(shù)在高職院校教育領(lǐng)域的使用規(guī)范，根據(jù)不同專業(yè)課程的基本特點，合理將虛擬現(xiàn)實技術(shù)融入實訓教學。二是與專業(yè)任課教師一起做好對專業(yè)實訓教學內(nèi)容體系的研究，把虛擬現(xiàn)實技術(shù)嵌入專業(yè)課程教學中，根據(jù)不同教學內(nèi)容選擇適宜的應用方式，從提高學生實踐水平以及職業(yè)能力的角度不斷完善對虛擬現(xiàn)實技術(shù)的運用，為推廣虛擬現(xiàn)實技術(shù)更好地運用于各個專業(yè)課程實訓教學中創(chuàng)造積極條件。

五、結(jié)語

雖然目前虛擬現(xiàn)實技術(shù)在高職實訓教學中的應用還存在諸多亟待解決的問題，但是在新興技術(shù)與高職實訓教學不斷融合的信息時代，隨著專業(yè)實踐需求的快速更新，以往傳統(tǒng)實訓教學軟硬件設(shè)備已不能滿足當前的實訓需求，因此在高職實訓教學中利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)，對現(xiàn)有的高職實訓教學手段是一個有益補充，也是未來高職實訓教學的重要發(fā)展方向。

參考文獻：

[1] 韓麗. “虛實一體”實訓教學模式在職校實訓教學中的應用研究[D]. 貴陽：貴州師范大學，2019.

[2] 陳穎，葉松. 基于校企合作的應用型地方高校虛擬仿真實踐教學探索——以銅陵學院為例[J]. 銅陵學院學報，2019，18（06）：114-118.

[3] 羅德宇，葉志遠. 基于虛擬現(xiàn)實技術(shù)的高職實訓教學探析[J]. 中國成人教育，2020（20）：49-52.

[4] 徐英萍. 虛擬現(xiàn)實技術(shù)在高等職業(yè)教育中的應用研究綜述[J]. 軟件導刊，2020，19（07）：281-284.

[5] 雷玨. VR虛擬現(xiàn)實技術(shù)在高職計算機類實訓教學中的應用分析[J]. 電腦知識與技術(shù)，2020，16（13）：227-228.

（薦稿人：陳翔宇，中國科學院合肥物質(zhì)科學研究院副研究員）

（責任編輯：淳潔）