虛擬仿真技術應用于文科類專業(yè)的適恰性分析

馬馨蕾

[摘 要]虛擬仿真技術已然成為教育領域的第三代熱點技術，且廣泛應用于醫(yī)、理、工、農(nóng)、經(jīng)管等高等教育專業(yè)領域的實訓教學。但是，虛擬仿真教學手段在文科類專業(yè)中的應用水平相對較低，應用范圍不甚廣泛，且應用手段的適切性難以把握。因此，通過闡述虛擬仿真技術這一手段及其在相關專業(yè)應用現(xiàn)狀，分析探索虛擬仿真教學應用于文科類專業(yè)的適切邊界，對于深化對虛擬仿真技術的認識理解并合理將其應用于高等教育領域，推進高等教育信息化發(fā)展具有理論與實踐雙重意義。

[關鍵詞]虛擬仿真技術;應用;文科類專業(yè);適恰性分析

[中圖分類號] G642? ? ? ? ? ? [文獻標志碼] A [文章編號] 1008-2549（2022） 10-0009-05

信息化是當今世界經(jīng)濟和社會發(fā)展的大趨勢 ， 以多媒體和網(wǎng)絡技術為核心的信息技術已成為提升人類能力的創(chuàng)造性工具。[1]當前世界教育變革風云迭起，推進教育信息化已成為各國搶占教育發(fā)展的制高點的重要手段。2010年5月我國頒布的《國家中長期教育改革與發(fā)展規(guī)劃綱要（2010-2020年）》中專列一章闡述教育信息化，并開宗明義：“信息技術對教育發(fā)展具有革命性影響?！贝_定了教育信息化的戰(zhàn)略地位。緊接著，2012年3月教育部發(fā)布《教育信息化十年發(fā)展規(guī)劃（2010-2020年）》，要求“以教育信息化帶動教育現(xiàn)代化，破解制約我國教育發(fā)展的難題，促進教育的創(chuàng)新與變革”。[2]現(xiàn)如今，“互聯(lián)網(wǎng)+”教育已經(jīng)成為新時期我國進行教育變革和創(chuàng)新的新探索和新選擇，是“十三五”期間教育事業(yè)發(fā)展的重點方向。[3]而當前，虛擬仿真技術成為教育領域繼多媒體、網(wǎng)絡技術之后的第三代熱點技術，備受追捧。[4]

一、虛擬仿真技術的產(chǎn)生與虛擬仿真教學的興起

虛擬仿真（Virtual Reality）與虛擬現(xiàn)實同義，虛擬現(xiàn)實這一概念最早是由學者J.Laniar首先提出，J.Laniar將虛擬仿真（或虛擬現(xiàn)實）定義為：用電子計算機合成的人工世界。而當前，我們默認將虛擬仿真（或虛擬現(xiàn)實）看成是一種由計算機生成、各用戶可構筑以及體驗虛擬環(huán)境的計算機系統(tǒng)。此種虛擬世界既可以以現(xiàn)實世界為參考借鑒，又可以完全是構想中的世界，用戶借助視覺、聽覺、觸覺等感官系統(tǒng)，通過頭盔顯示器、數(shù)據(jù)手套等輔助傳感設備，與創(chuàng)建的虛擬世界進行沉浸式交互活動。

虛擬仿真教學則是虛擬仿真技術在教學領域的應用。21世紀學習者需要的重要技能（如同理心、系統(tǒng)思維、創(chuàng)造力、計算素養(yǎng)，抽象推理等）很難教，而虛擬現(xiàn)實是一種身臨其境的學習工具，可以在應對這些教育挑戰(zhàn)方面發(fā)揮獨特的作用。[5]虛擬仿真教學將虛擬實驗技術與體驗式教學相結合，由學習者借助人機交互界面調節(jié)虛擬實驗中的參數(shù)變量，通過觀察、總結和歸納計算機仿真模擬結果從而獲取相應的知識技能。[6]

虛擬仿真教學具有以下特征：1.沉浸性：教師和學生可通過搭建的三維教學界面，直接參與所處環(huán)境的變化與作用;2.交互性：虛擬仿真教學手段能夠為教師和學生提供豐富的、方便的人機交互活動;3.構想性：院校和教師可以根據(jù)實際教學需要、學科特點以及培養(yǎng)目標來構建或修改虛擬仿真教學系統(tǒng)。

二、虛擬仿真教學在相關專業(yè)領域的應用

（一）虛擬仿真教學在醫(yī)學類專業(yè)中的應用

作為高級專業(yè)技能教育，醫(yī)學領域教學過程中的實驗與訓練尤為重要?，F(xiàn)如今，虛擬仿真教學在醫(yī)學領域中的檢驗技術學、臨床醫(yī)學、基礎醫(yī)學、兒科護理、解剖學等專業(yè)均有應用，是十分重要且必要的教學手段，原因如下：

首先，虛擬仿真教學手段能夠緩解醫(yī)學資源短缺情況：傳統(tǒng)醫(yī)學實驗過程中需要消耗大量的實驗標本、器材、試劑等，不僅有造成環(huán)境污染的風險，還是一項大額支出，且具有代表性的病理切片或標本并不容易找到，這些問題均可通過虛擬仿真教學得到解決。 其次，虛擬仿真教學手段能夠提供大量專業(yè)技能訓練：鑒于醫(yī)患關系日益緊張的實際，醫(yī)學院實習生能夠在崗位上實踐操作的機會越來越少，而運用虛擬仿真教學手段，醫(yī)學生可以進行可操控、可重復的專業(yè)技能訓練。最后，虛擬仿真教學手段能夠促進學生的自主建構學習：虛擬仿真教學平臺匯集了大量的醫(yī)學教學資源，學生可以打破時空限制進行學習。

（二）虛擬仿真教學在理工科類專業(yè)中的應用

作為培養(yǎng)高級理論研究人才與工程技術人才的學科，理工科類專業(yè)更注重的是學生的科學思考能力與實踐操作能力。但現(xiàn)如今理工科類專業(yè)的實踐教學環(huán)節(jié)卻面臨重重困境：1.某些專業(yè)實踐教學為高成本、高消耗，且操作過程不可逆，以院校的角度來說這屬于一筆不小的教育支出;2.某些專業(yè)實踐教學涉及高?；驑O端環(huán)境，無法保障學生的人身安全，故很難實現(xiàn);3.某些專業(yè)實踐教學具有污染性或腐蝕性，不適宜進行實訓，恐會對自然環(huán)境造成惡性影響。

以上種種因素影響著理工科類專業(yè)實踐教學的質量以及效果。基于此，虛擬仿真教學在化學、地理學、生物學、印刷工程、土木建筑、鋼鐵冶金、采礦工程等專業(yè)的應用優(yōu)勢不言而喻。2015年中華人民共和國教育部批準的100所國家級虛擬仿真教學實驗中心名單中，理工科類虛擬仿真實驗教學中心占比在50%以上，虛擬仿真教學在理工科類專業(yè)教學中應用的十分廣泛。

（三）虛擬仿真教學在經(jīng)管類專業(yè)中的應用

經(jīng)管類專業(yè)主要培養(yǎng)在經(jīng)濟學以及管理學方面具有扎實專業(yè)知識、較強實踐能力以及創(chuàng)新思維的高素質應用型人才，專業(yè)實踐能力的培養(yǎng)是重中之重。但目前經(jīng)管類專業(yè)課程教學中存在實踐教學項目綜合性不高、各專業(yè)聯(lián)系不緊密等問題，限制了學生專業(yè)實踐應用能力的提高。[7]且多數(shù)企業(yè)由于實習期短、實習生工作經(jīng)驗少，不允許經(jīng)管專業(yè)學生接觸企業(yè)核心業(yè)務或重要工作流程，更加劇了學生實踐應用能力薄弱的問題。

而將虛擬仿真技術引入經(jīng)管類專業(yè)教學是各高等院校為了培養(yǎng)學生專業(yè)實踐而開辟的創(chuàng)新且高效的道路。利用虛擬仿真技術模擬現(xiàn)實中的企業(yè)行業(yè)以及其他與經(jīng)濟管理相關的部門，通過人為設置參數(shù)，讓經(jīng)管類學生全身心投入虛擬場景中，運用已學的專業(yè)知識技能面對問題、解決問題，從而在一定程度上達到熟悉相關企業(yè)行業(yè)或經(jīng)濟管理部門工作流程的目標。

（四）小結與思考

上述專業(yè)領域均較為注重培養(yǎng)具有較強專業(yè)實踐操作能力、高就業(yè)競爭力的“應用型”高素質人才，其核心環(huán)節(jié)均為實踐教學，且教學內(nèi)容固定，教學隨意性小。在這些專業(yè)領域應用虛擬仿真教學手段，由于教學內(nèi)容與操作范式較為固定，使得虛擬仿真教學資源計劃開發(fā)的教學內(nèi)容與模塊相較于文科類專業(yè)而言更為清晰明確，從而在一定程度上降低了開發(fā)難度。與此同時，虛擬仿真教學能夠為院校節(jié)約大量教學資源以及資金，使學生在教學過程中能夠充分發(fā)揮其主觀能動性以及創(chuàng)新創(chuàng)造思維，最終為社會輸出具有實操能力、能快速融入工作崗位的高等教育人才。

三、文科類專業(yè)虛擬仿真技術的引入

（一）應用現(xiàn)狀

為了更好地了解虛擬仿真技術在高等教育專業(yè)領域的應用現(xiàn)狀，筆者針對高校學生進行了問卷調查，調查結果如表1。

上述調查表明：在了解度方面，有60.83%的被調查者對什么是虛擬仿真教學不甚了解甚至從未聽過，無被調查者表示對虛擬仿真教學非常了解，僅有不足五分之一的被調查者曾經(jīng)體驗過虛擬仿真教學。在態(tài)度方面，65%的被調查者對虛擬仿真教學持比較或非常看好的態(tài)度，11.67%的被調查者對虛擬仿真教學持比較或很不看好態(tài)度，而針對文科類專業(yè)使用虛擬仿真教學是否合理這一問題，53.34%的被調查者認為比較或非常合理，僅10%的被調查者認為比較或很不合理?？偟膩碚f，高校學生對虛擬仿真教學的了解度不高，但大多數(shù)學生對虛擬仿真教學持看好態(tài)度，且過半數(shù)學生認為文科類專業(yè)使用虛擬仿真教學具有合理性，這表明虛擬仿真技術引入文科類專業(yè)具有一定適切性。

中華人民共和國教育部（以下簡稱教育部）根據(jù)《教育信息化十年發(fā)展規(guī)劃（2011-2020年）》，經(jīng)研究決定，開始開展國家級虛擬仿真實驗教學中心建設工作。2013—2015年，經(jīng)過嚴格篩選審核，教育部批準了包括北京大學地球科學虛擬仿真實驗教學中心在內(nèi)的300所國家級虛擬仿真實驗教學中心。但經(jīng)調查統(tǒng)計，在這其中僅有10所屬于文科類虛擬仿真實驗教學中心，所占比例僅為3.33%（詳細名單請見表2）。本文將文科類專業(yè)界定為法學類、教育類、歷史類、藝術類、文科綜合類。

與理工農(nóng)醫(yī)類學科相比，文科類實驗教學示范中心的建設本身起步較晚，大多數(shù)文科實驗教學示范中心的迅速發(fā)展都是始于2005年教育部開展國家級實驗教學示范中心評審建設工作之后，在這之前，文科實驗教學示范中心基本處于零散的建設階段。[8]但由于虛擬仿真技術的教學意義已得到教育工作者的認可，無論是高校還是相關企業(yè)都對虛擬仿真教學資源的開發(fā)建設抱有極大熱情，因而文科類虛擬仿真實驗教學中心建設雖然開始晚，但發(fā)展速度快，現(xiàn)如今已被廣泛應用于法學、藝術、歷史、教育等學科領域。例如：北京聯(lián)合大學文科實驗教學中心開發(fā)建設了書畫裝裱、鍍金鍍銀、陶瓷修復等虛擬仿真教學項目;福建農(nóng)林大學文法學院于2015年開設虛擬仿真實驗室，可用于英語專業(yè)學生進行商務英語實戰(zhàn)演練。

（二）存在的問題

1.文科類專業(yè)對虛擬仿真技術的需求與建設必要性有限

根據(jù)教育部對虛擬仿真實驗教學資源的指導性建議，符合要求的虛擬仿真教學資源應是可以克服在真實世界無法開展或危險性高、成本高消耗大等一系列問題的教學資源，應充分體現(xiàn)虛實結合、能實不虛的原則。以法學類、教育類、歷史類、藝術類、文科綜合類專業(yè)為主要構成的文科類專業(yè)具有豐富的人文情懷，重在培養(yǎng)學生綜合素養(yǎng)、抽象思維能力與感性思維，各專業(yè)幾乎不存在無法開展的高危、污染重等教學內(nèi)容，因而文科類專業(yè)對引入虛擬仿真技術的需求不高。且各高校對文科類虛擬仿真教學資源的建設開發(fā)正處于起步和探索階段，所開發(fā)的實驗項目的數(shù)量與質量遠不及理工科、醫(yī)學等專業(yè)領域，一些文科類虛擬仿真教學實驗項目完全可以在現(xiàn)實生活中進行。根據(jù)教育部“虛實結合、能實不虛”的指導原則，這些實驗項目應由各大高校鼓勵支持學生在真實社會實踐中去演練操作，其是否具有建設必要性仍有待商榷。

2.文科類虛擬仿真教學資源的創(chuàng)新性、先進性與豐富性有限

虛擬仿真教學資源是文科類虛擬仿真實驗教學中心的中堅力量與核心內(nèi)容，教育部在國家級虛擬仿真實驗教學中心評選工作中明確指出，虛擬仿真實驗教學資源應具有先進性與創(chuàng)新性，同時要積極將科研成果轉化為虛擬仿真實驗項目，豐富虛擬仿真實驗教學內(nèi)容。然而，目前一些高校開發(fā)建設的文科類虛擬仿真教學資源僅僅使用PPT、flash或是錄制好的視頻，這些甚至不是真正意義上的虛擬仿真教學資源，更遑論文科類虛擬仿真教學資源應該具有的先進性。部分高校則是選擇直接在企業(yè)購買已開發(fā)好的實驗項目，購買后不依據(jù)自身教學內(nèi)容與教學需求進行二次改進開發(fā)而直接使用，并不具備專業(yè)或高校特色，缺乏創(chuàng)新性。且文科類虛擬仿真教學資源的開發(fā)建設開始晚，經(jīng)驗少，經(jīng)費不甚充足，其數(shù)量、種類與內(nèi)容的豐富性也隨之受限，這些也是當前我國文科類虛擬仿真教學資源開發(fā)建設要解決的最嚴重最急迫的問題。

3.文科類虛擬仿真教學資源的共享性以及功能性有限

虛擬仿真教學資源的共享性與功能性也是衡量標準中的重要部分，教育部提出：虛擬仿真實驗教學資源應實現(xiàn)資源共享，同時要具有信息發(fā)布、數(shù)據(jù)收集分析、互動交流、成績評定、成果展示等功能。[9]從各高校的實際情況來看，多數(shù)文科類虛擬仿真教學資源僅局限于本專業(yè)或本學院的學生來體驗，不同高校由于虛擬仿真教學資源的開發(fā)技術、運行設備需求并不完全相同，無法兼容，并且各校際的學生賬戶并不能通用，因而很難實現(xiàn)資源共享。以上種種因素導致文科類虛擬仿真實驗教學項目在沒有學生使用時只能閑置或關閉，造成了資源的極大浪費，虛擬仿真教學資源的投入與產(chǎn)出無法平衡。除此之外，就目前各高校的建設情況來看，文科類虛擬仿真教學資源功能的數(shù)量和完善程度遠不如理工科，存在資源缺乏、功能單一等問題，未來仍需要將教學實驗項目功能全面化、具體化、細致化，做到進一步完善。

4.文科類虛擬仿真教學資源的人文性與經(jīng)費預算有限

文科類專業(yè)同時具有人文性和工具性兩大屬性，而文科類虛擬仿真教學資源本質上是以實驗為主，體驗過程主要發(fā)生在虛擬世界與學生之間，教師在教學活動中的主導地位被弱化。同時，文科類虛擬仿真教學資源在人文性、思想性等方面的教學需求相較于理工科而言更高，但虛擬仿真教學資源絕大多數(shù)由IT企業(yè)來進行開發(fā)，教育工作者很少或幾乎不參與開發(fā)過程，這使得開發(fā)出的文科類虛擬仿真教學資源與教師教學之間無法相互適應，在一定程度上降低了高校教師在教學中使用該虛擬仿真教學資源的熱情，最終影響教學質量與教學效果。

縱觀每年各大高校教育經(jīng)費統(tǒng)計數(shù)據(jù)不難發(fā)現(xiàn)，理工類專業(yè)以及院校所得教育經(jīng)費多高于文科類專業(yè)以及院校。理工類專業(yè)或院校大多偏向于科研，各種先進儀器設備以及原料消耗均是不小支出，因而，文科類虛擬仿真教學資源的開發(fā)建設可支配的教育經(jīng)費更是有限。虛擬仿真教學軟件價格昂貴，技術復雜，沒有充足的經(jīng)費預算，何談進一步開發(fā)建設？

四、虛擬仿真教學應用于文科類專業(yè)的適恰邊界

（一）借鑒國家級文科虛擬仿真實驗教學中心經(jīng)驗，結合學科優(yōu)勢及特色提高學術競爭力

國家級文科虛擬仿真實驗教學中心雖然在數(shù)量上不占優(yōu)勢，但是每所均可被視為國內(nèi)高水平的文科類虛擬仿真實驗教學示范中心，具有豐富的開發(fā)建設經(jīng)驗以及良好的帶動發(fā)展作用。一方面，要利用這種高水平、高質量發(fā)展的虛擬仿真實驗教學中心為地方高校相關虛擬仿真教學資源的開發(fā)構建提供相應的借鑒經(jīng)驗;另一方面，要以這些國家級虛擬仿真實驗教學中心作為堅實依托，使得各高校的文科類虛擬仿真教學資源得到穩(wěn)步快速發(fā)展，提升文科類專業(yè)在學科專業(yè)領域的學術競爭力。

同時，各高校在借鑒國家級虛擬仿真實驗教學中心的開發(fā)建設經(jīng)驗的基礎上，要結合本校的強勢專業(yè)或特色專業(yè)，選取并建設在現(xiàn)實環(huán)境下難以實現(xiàn)、人才培養(yǎng)真正需要的虛擬仿真教學資源。文科類專業(yè)中存在高危、高污染、高消耗等困擾的學科內(nèi)容較少，換言之，虛擬仿真技術在文科類專業(yè)中無須大面積地引用，因而不必一味追求數(shù)量，而是要保證其具有創(chuàng)新性與先進性。

（二）建設“以人為本”、蘊含人文性的文科類虛擬仿真教學資源

文科類專業(yè)更注重學生分析問題和解決問題能力、團隊合作能力、溝通協(xié)調能力、組織決策能力以及終身學習能力的培養(yǎng)與提升，致力于培養(yǎng)具有高人文情懷、高綜合素質的復合型人才。因此，各高校在計劃建設文科類虛擬仿真教學資源時要做到“以人為本”“以學生為本”，要能充分調動學生的學習熱情以及自主學習性，使虛擬仿真教學資源為學生所用、受益于學生。

鑒于虛擬仿真技術在教育領域的新興地位，許多高校對虛擬仿真教學資源的建設抱有極大熱情。在此過程中，應該要冷靜頭腦，貫徹“虛實結合、能實不虛”的原則，杜絕將一些能夠在現(xiàn)實生活中有條件進行的實踐項目刻意開發(fā)建設成虛擬仿真教學資源。要明白對于大部分的文科類專業(yè)而言，其教學內(nèi)容所蘊含的深刻精神體會與感悟是虛擬仿真實驗所不能替代的。

（三）探索高效建設模式、實現(xiàn)資源開放共享

高?？刹扇∪N虛擬仿真教學資源建設模式：自主開發(fā)、合作開發(fā)以及外購。當教學所需虛擬仿真教學資源的設計難度與技術需求均不高時，院?？梢钥紤]自行組織一支由優(yōu)秀技術人員組成的校內(nèi)研發(fā)團隊，結合文科類專業(yè)的教學需求進行自主開發(fā);當教學所需虛擬仿真教學資源目前沒有完善的研發(fā)產(chǎn)品，但專業(yè)教師以及行業(yè)專家能夠提供明確的教學內(nèi)容以及教學設計需求，且合作IT企業(yè)完全有能力提供技術支持時，可選擇院校企業(yè)合作開發(fā)的建設模式;當教學所需虛擬仿真教學資源在市場上已有能夠基本滿足教學需求的現(xiàn)成研發(fā)產(chǎn)品時，應采取直接外購的方式。

文科類虛擬仿真教學資源要實現(xiàn)真正意義上的開放共享，首先應當實現(xiàn)校內(nèi)資源開放共享，將教學內(nèi)容與教學需求相近的學科進行資源整合重組;其次，高等教育相關部門應聯(lián)合相關的政府部門，對虛擬仿真教學資源的建設標準做出統(tǒng)一規(guī)定，實現(xiàn)技術兼容;最后，要明確校企間合作交流以及協(xié)同建設是必要的這一觀點。

（四）增加建設經(jīng)費、提高文科類專業(yè)教師的信息技術素養(yǎng)和工作熱情

虛擬仿真教學軟件價格昂貴，教育部與各大院校增加對文科類虛擬仿真教學資源建設的教育經(jīng)費是必要的，經(jīng)費充足，資源質量與豐富性才能得到保障。高校要適時轉變觀念，同時也要舍得在文科類專業(yè)上支出，對于經(jīng)過專業(yè)教師以及行業(yè)專家認同的文科類虛擬仿真教學資源要大力支持并購買。其次，文科類專業(yè)教師也要積極學習并提升使用信息技術的能力，將以往傳統(tǒng)教學內(nèi)容與虛擬仿真實驗教學相結合。同時，若是教師具有一定的技術基礎，且愿意參與到本校虛擬仿真教學資源建設和應用中來，高校可以依據(jù)其建設成果，通過設置科研獎金或頒布榮譽稱號等形式給予肯定和支持。此外，除了專業(yè)教師，文科類虛擬仿真實驗教學中心或實驗室應設置相應的信息技術人員進行日常管理與維護升級，形成一支規(guī)范的實驗教學隊伍。

文科類虛擬仿真教學資源的開發(fā)建設既有與理工農(nóng)醫(yī)等專業(yè)領域相類似的問題，也有受自身專業(yè)性與特殊性限制的個性問題。虛擬現(xiàn)實在教育領域已經(jīng)存在了半個多世紀，然而，它進一步的廣泛應用仍有待實現(xiàn)，這是由于對技術本身以及部署它們所需的成本和后勤的無數(shù)限制造成的。[10]作為教育工作者，在借鑒國內(nèi)高水平虛擬仿真實驗教學中心豐富經(jīng)驗的同時，也要結合各高校文科類專業(yè)自身的實際情況進行虛擬仿真教學資源建設工作，做到能實不虛、求質而不求量，使其真正為培養(yǎng)高質量高水平的高等教育人才服務。

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（責任編輯：劉潔）

Suitability Analysis of Virtual Reality Technology Applied to Liberal Arts Majors

Ma Xinlei

（College of Education， Liaoning Normal University）

Abstract： Nowadays， virtual reality technology has become the third generation of hot technology in the field of education， and is widely used in the practical teaching of higher education majors such as medicine， science， engineering， agriculture， economics and management; However， the application level of virtual reality teaching means in liberal arts majors is relatively low， the scope of application is not very wide， and the appropriateness of application means is difficult to grasp. Therefore， by expounding the technical means of virtual reality technology and its application status in related majors， and then analyzing and exploring the appropriate boundary of virtual reality teaching applied to liberal arts majors， which has both theoretical and practical significance for deepening the understanding of virtual reality technology， reasonably applying it to the field of higher education and promoting the development of higher education informatization.

Key words： Virtual reality teaching; Application; Liberal arts majors; Suitability analysis