虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在“三教”改革中的應(yīng)用研究

杜洪香 馮加鋒 王銳 郭東峰

摘 要：虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)作為一種創(chuàng)新的教育手段，在職業(yè)教育領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景。當(dāng)前研究主要集中在虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的基本理論方面，較少關(guān)注學(xué)習(xí)資源設(shè)計(jì)與實(shí)操應(yīng)用；此外，“三教”改革的研究多停留在理論層面，缺乏對(duì)“最后一公里”操作層面問(wèn)題的探討。深入分析虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在職業(yè)教育“最后一公里”的應(yīng)用現(xiàn)狀并提出解決方案，以期為促進(jìn)現(xiàn)代職業(yè)教育發(fā)展提供借鑒。

關(guān)鍵詞：虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)；“三教”改革；最后一公里；虛擬學(xué)習(xí)空間

Research on the Application of Virtual Reality Technologyin “Three Education” Reform

Du Hongxiang Feng Jiafeng Wang Rui Guo Dongfeng

（Weifang Vocational College，Shandong Weifang 261041）

Abstract：Virtual reality technology，as an innovative educational tool，has a broad application prospect in the field of vocational education.Current research mainly focuses on the basic theory of virtual reality technology，with less emphasis on the design of learning resources and practical application.Additionally，research on “Three Education” reform is mostly theoretical，lacking exploration of the practical “l(fā)ast mile” issues.By deeply analyzing the current application status of virtual reality technology in the “l(fā)ast mile” of vocational education and proposing solutions，this research aims to provide references for promoting the development of modern vocational education.

Key words：Virtual reality technology;“Three Education” reform;Last mile;Virtual learning space.

一、研究背景、目的和意義

隨著虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的飛速發(fā)展，教育界開(kāi)始認(rèn)識(shí)到其在職業(yè)教育中的潛在價(jià)值，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在為學(xué)生提供真實(shí)且安全的學(xué)習(xí)環(huán)境、為教育帶來(lái)更加生動(dòng)和互動(dòng)的學(xué)習(xí)體驗(yàn)、培養(yǎng)學(xué)生團(tuán)隊(duì)合作能力等方面具有積極意義，但應(yīng)用研究尚不夠深入。

隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，教師應(yīng)運(yùn)用現(xiàn)代信息技術(shù)更新教材和改進(jìn)教法，以適應(yīng)新技術(shù)的發(fā)展，教師、教材、教法“三教”改革應(yīng)運(yùn)用新技術(shù)貫穿實(shí)驗(yàn)、實(shí)訓(xùn)、實(shí)習(xí)等教學(xué)過(guò)程，以保證教學(xué)質(zhì)量。

“信息技術(shù)與高等教育深度融合”的指導(dǎo)思想是國(guó)家提倡的，研究虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在“三教”改革領(lǐng)域的應(yīng)用現(xiàn)狀及未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)，有助于解決互聯(lián)網(wǎng)背景下職業(yè)教育教學(xué)面臨的教學(xué)資源與教學(xué)需求契合不夠、傳統(tǒng)教學(xué)模式與信息技術(shù)融合不足、現(xiàn)有VR教學(xué)平臺(tái)總體使用效果不佳、專業(yè)教師教學(xué)理念轉(zhuǎn)變滯后于互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代發(fā)展的問(wèn)題，對(duì)進(jìn)一步深化內(nèi)涵建設(shè)具有重要的實(shí)踐意義和理論價(jià)值。

二、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在職業(yè)教育中的應(yīng)用現(xiàn)狀分析

（一）虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在教育領(lǐng)域中的應(yīng)用現(xiàn)狀

隨著現(xiàn)代教育技術(shù)的飛速發(fā)展，新技術(shù)不斷涌現(xiàn)，在國(guó)家對(duì)教育信息化極度重視的背景下，近年來(lái)，在教育研究領(lǐng)域中，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是當(dāng)之無(wú)愧的熱點(diǎn)，在教育領(lǐng)域具有劃時(shí)代的意義。

國(guó)內(nèi)外專家對(duì)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在教育中的應(yīng)用進(jìn)行了相關(guān)研究并取得一定的進(jìn)展，研究?jī)?nèi)容包含基本問(wèn)題的一些理論概述，也有一些實(shí)證研究。研究范圍從學(xué)習(xí)資源與學(xué)習(xí)環(huán)境構(gòu)建的研究到虛擬社區(qū)、虛擬校園、學(xué)習(xí)效果評(píng)價(jià)等方面。研究重點(diǎn)放在了虛擬現(xiàn)實(shí)的發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢(shì)、技術(shù)基礎(chǔ)等理論問(wèn)題，缺少學(xué)習(xí)資源的設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)。目前，虛擬現(xiàn)實(shí)在教育領(lǐng)域應(yīng)用較為廣泛，并且有近19%的文獻(xiàn)是圍繞著虛擬現(xiàn)實(shí)在職業(yè)教育中的應(yīng)用開(kāi)展研究的，但都僅僅圍繞著理論層面，仍屬于理論研究方面的內(nèi)容，真正的應(yīng)用實(shí)踐設(shè)計(jì)類(lèi)十分缺乏，結(jié)合職業(yè)教育“三教”改革的研究?jī)?nèi)容更少。

（二）虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與“三教”改革融合的研究現(xiàn)狀

目前，對(duì)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的基本理論研究較多，關(guān)于學(xué)習(xí)資源設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)實(shí)操類(lèi)的較少。對(duì)“三教”改革的研究也僅僅是停留在對(duì)“三教”改革重要性的認(rèn)識(shí)、改革途徑研究、改革作用研究和“三教”改革背景下，相關(guān)的課程與質(zhì)量保證體系如何構(gòu)建等理論層面的研究，在解決“最后一公里”的操作層面上，還很少有人涉獵。圍繞產(chǎn)業(yè)現(xiàn)實(shí)狀況、區(qū)域人才需求，基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)手段，以線上線下教學(xué)模式改革等為著力點(diǎn)，帶動(dòng)提升教師信息化水平、新型教材建設(shè)，對(duì)深入開(kāi)展機(jī)械類(lèi)專業(yè)職業(yè)教育“三教”改革研究非常必要。

三、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)對(duì)于職業(yè)教育“三教”改革的意義和價(jià)值

（一）提升教師專業(yè)素養(yǎng)

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在職業(yè)教育改革中的應(yīng)用，確實(shí)可以為教學(xué)帶來(lái)很多新的機(jī)會(huì)和挑戰(zhàn)。在教師專業(yè)素養(yǎng)方面，可能會(huì)涉及以下一些問(wèn)題：技術(shù)媒介素養(yǎng)不足，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)相對(duì)較新，教師可能缺乏熟練使用這些技術(shù)的經(jīng)驗(yàn)，需要學(xué)習(xí)和適應(yīng)如何操作和管理虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備以及相應(yīng)的軟件；教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)方面，教師需要重新考慮如何將課程內(nèi)容轉(zhuǎn)化為適合虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境的形式，以充分利用技術(shù)帶來(lái)的優(yōu)勢(shì)，如沉浸式體驗(yàn)和互動(dòng)性；學(xué)習(xí)評(píng)估方面，虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境中的學(xué)習(xí)評(píng)估方式可能與傳統(tǒng)方法有所不同，教師需要思考如何準(zhǔn)確地評(píng)估學(xué)生在虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境中的表現(xiàn)；技術(shù)支持與維護(hù)方面，虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備的維護(hù)和故障排除需要專業(yè)知識(shí)，教師需要學(xué)習(xí)一些基本的維修技能或者依賴技術(shù)支持人員；學(xué)生需求多樣化方面，學(xué)生對(duì)于虛擬現(xiàn)實(shí)的接受程度和使用習(xí)慣各異，教師需要考慮如何滿足不同學(xué)生的需求。

（二）滿足學(xué)生個(gè)性化學(xué)習(xí)需求

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)可以有效滿足學(xué)生個(gè)性化學(xué)習(xí)需求并構(gòu)建出富有互動(dòng)性和沉浸感的虛擬學(xué)習(xí)空間。利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，教師可以為每個(gè)學(xué)生創(chuàng)建個(gè)性化的學(xué)習(xí)體驗(yàn)，根據(jù)學(xué)生的興趣、學(xué)習(xí)風(fēng)格和學(xué)術(shù)水平來(lái)定制教學(xué)內(nèi)容。在虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境中，學(xué)生可以選擇不同的學(xué)習(xí)路徑和主題，根據(jù)自己的需求和目標(biāo)進(jìn)行學(xué)習(xí)，從而更好地滿足他們的個(gè)性化需求。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)可以提供實(shí)時(shí)反饋和評(píng)估，幫助學(xué)生了解自己的學(xué)習(xí)進(jìn)展，及時(shí)調(diào)整學(xué)習(xí)策略。教師可以通過(guò)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)進(jìn)行一對(duì)一或小組輔導(dǎo)，針對(duì)每個(gè)學(xué)生的難點(diǎn)和需求進(jìn)行詳細(xì)解答和指導(dǎo)。

利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，創(chuàng)造出逼真的虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境，使學(xué)生可以沉浸其中，增強(qiáng)學(xué)習(xí)體驗(yàn)和參與感。在虛擬學(xué)習(xí)空間中，學(xué)生可以與虛擬對(duì)象互動(dòng)，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)、模擬操作等，增加學(xué)習(xí)的趣味性和深度。虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境可以連接不同地點(diǎn)的學(xué)生，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程合作和協(xié)作，促進(jìn)跨文化、跨地域的交流。利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，可以再現(xiàn)各種實(shí)際情境，例如歷史事件、地理環(huán)境等，幫助學(xué)生更好地理解和體驗(yàn)學(xué)習(xí)內(nèi)容。在虛擬學(xué)習(xí)空間中，可以整合各種多媒體資源，如視頻、音頻、圖像等，豐富學(xué)習(xí)內(nèi)容，滿足不同學(xué)生的學(xué)習(xí)方式。

四、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在職業(yè)教育“三教”改革中的實(shí)現(xiàn)策略

（一）對(duì)教師進(jìn)行專業(yè)素養(yǎng)培訓(xùn)

提供針對(duì)教師的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)培訓(xùn)，幫助他們熟悉操作、內(nèi)容設(shè)計(jì)和故障排除等方面的知識(shí)專業(yè)培訓(xùn)。鼓勵(lì)教師與技術(shù)專家、教育專家等跨領(lǐng)域合作，共同設(shè)計(jì)和改進(jìn)虛擬現(xiàn)實(shí)教學(xué)方案。提供豐富的虛擬現(xiàn)實(shí)教學(xué)資源和案例，幫助教師更好地融虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)到教學(xué)中。創(chuàng)建教師社區(qū)或平臺(tái)，讓教師可以分享他們?cè)谔摂M現(xiàn)實(shí)教學(xué)中的經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)，相互學(xué)習(xí)借鑒，進(jìn)行經(jīng)驗(yàn)分享與交流。建立學(xué)生、同行和專家的反饋機(jī)制，幫助教師不斷改進(jìn)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)教學(xué)方法和內(nèi)容設(shè)計(jì)，形成持續(xù)反饋機(jī)制。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在職業(yè)教育中的應(yīng)用需要教師積極適應(yīng)，提升自身技術(shù)素養(yǎng)和教學(xué)設(shè)計(jì)能力，同時(shí)也需要教育機(jī)構(gòu)和政策部門(mén)提供支持和資源，共同推動(dòng)教育改革的進(jìn)程。

（二）構(gòu)建豐富的教學(xué)資源

按照專業(yè)課程教學(xué)大綱要求，各門(mén)課程按照教學(xué)大綱提取知識(shí)要點(diǎn)，開(kāi)發(fā)碎片化三維互動(dòng)資源，實(shí)現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容由2D到3D、靜態(tài)到動(dòng)態(tài)的轉(zhuǎn)化，使所教授知識(shí)呈現(xiàn)立體感，以三維可視化、交互操作的形式進(jìn)行傳達(dá)。激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，使學(xué)生易學(xué)、愿學(xué)、愛(ài)學(xué)。VR教學(xué)資源支持電腦、手機(jī)、數(shù)據(jù)手套、3D頭盔等多種終端的應(yīng)用，為教師和學(xué)生構(gòu)建更加豐富多樣的教學(xué)資源，以促進(jìn)學(xué)習(xí)效果的提升。

通過(guò)專業(yè)資深教師系統(tǒng)化、專業(yè)化規(guī)劃，按照規(guī)范化、精細(xì)化的開(kāi)發(fā)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)前期完成的VR課程教學(xué)資源進(jìn)行優(yōu)化提升，根據(jù)專業(yè)培養(yǎng)方案，建設(shè)職業(yè)教育課堂教學(xué)、實(shí)驗(yàn)教學(xué)、實(shí)訓(xùn)教學(xué)、自主學(xué)習(xí)的VR教學(xué)資源及AR版規(guī)劃教材。

（三）搭建虛擬學(xué)習(xí)空間

首先確定教學(xué)目標(biāo)和學(xué)生需求。確定要在虛擬學(xué)習(xí)空間中實(shí)現(xiàn)的教學(xué)目標(biāo)、學(xué)科內(nèi)容和互動(dòng)性。根據(jù)需求選擇適合的虛擬現(xiàn)實(shí)平臺(tái)或工具。這可能包括虛擬現(xiàn)實(shí)頭盔、虛擬現(xiàn)實(shí)手柄、交互式顯示設(shè)備等。選擇平臺(tái)時(shí)要考慮用戶友好性、硬件要求和技術(shù)支持等因素。第二，根據(jù)教學(xué)目標(biāo)，設(shè)計(jì)虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境，包括場(chǎng)景、元素、互動(dòng)和資源。確保虛擬環(huán)境能夠支持學(xué)生參與、互動(dòng)和實(shí)踐。第三，開(kāi)發(fā)適合虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境的教學(xué)內(nèi)容，包括多媒體資源、模擬實(shí)驗(yàn)、互動(dòng)任務(wù)等。內(nèi)容要豐富、吸引人，并能夠有效地傳達(dá)知識(shí)。第四，培訓(xùn)教師使用虛擬現(xiàn)實(shí)平臺(tái)和虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境。確保教師能夠熟練操作技術(shù)并有效地引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行學(xué)習(xí)。第五，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)入虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境，確保他們了解如何使用虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備，并能夠自主地進(jìn)行學(xué)習(xí)和探索?；?dòng)和評(píng)估，利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，創(chuàng)建各種互動(dòng)元素，如實(shí)驗(yàn)、模擬任務(wù)、角色扮演等。同時(shí)，設(shè)計(jì)適當(dāng)?shù)脑u(píng)估方式，以監(jiān)測(cè)學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)展。第六，提供必要的技術(shù)支持，確保虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境的穩(wěn)定運(yùn)行。定期檢查設(shè)備，解決可能出現(xiàn)的技術(shù)問(wèn)題。第七，收集學(xué)生在虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境中的數(shù)據(jù)，分析學(xué)習(xí)行為和表現(xiàn)。根據(jù)數(shù)據(jù)優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容和互動(dòng)元素，以提供更好的學(xué)習(xí)體驗(yàn)。第八，不斷地根據(jù)學(xué)生和教師的反饋進(jìn)行改進(jìn)，優(yōu)化虛擬學(xué)習(xí)空間的設(shè)計(jì)、內(nèi)容和互動(dòng)性，以適應(yīng)不斷變化的需求。

總之，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)為教育帶來(lái)了全新的可能性，通過(guò)明確的目標(biāo)、合適的平臺(tái)選擇、精心設(shè)計(jì)的虛擬環(huán)境以及有效的管理和優(yōu)化，可以構(gòu)建出豐富、互動(dòng)和有意義的虛擬學(xué)習(xí)空間，為學(xué)生提供更具吸引力和效果更佳的學(xué)習(xí)體驗(yàn)。

五、未來(lái)展望與建議

未來(lái)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)一是更加注重沉浸式體驗(yàn)，通過(guò)更真實(shí)的感覺(jué)、更逼真的場(chǎng)景，增強(qiáng)學(xué)生的參與感和學(xué)習(xí)效果；二是更深入地融合產(chǎn)業(yè)實(shí)踐，為學(xué)生提供與實(shí)際工作場(chǎng)景相似的模擬環(huán)境，使他們更好地掌握實(shí)際技能；三是促進(jìn)不同學(xué)科領(lǐng)域的融合，創(chuàng)造出多學(xué)科交叉的教學(xué)環(huán)境，培養(yǎng)學(xué)生更廣泛的知識(shí)和能力；四是能夠?yàn)閷W(xué)生提供個(gè)性化的學(xué)習(xí)路徑和內(nèi)容，根據(jù)每個(gè)學(xué)生的興趣、能力和學(xué)習(xí)風(fēng)格進(jìn)行定制，五是有助于實(shí)現(xiàn)跨時(shí)空的合作和交流，學(xué)生可以與來(lái)自不同地區(qū)的同學(xué)合作，分享經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)；六是結(jié)合人工智能，為學(xué)生提供智能化的輔助教學(xué)和個(gè)性化的學(xué)習(xí)建議；七是為學(xué)生提供進(jìn)行虛擬實(shí)驗(yàn)和創(chuàng)新設(shè)計(jì)的平臺(tái)，推動(dòng)他們?cè)趯?shí)驗(yàn)和創(chuàng)新方面的能力發(fā)展。

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用在“三教”改革中，可以解決在“最后一公里”操作層面的問(wèn)題。將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與教學(xué)過(guò)程深度融合，充分利用VR技術(shù)的沉浸性、交互性、構(gòu)想性，提高用戶體驗(yàn)。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在“三教”改革中的推廣應(yīng)用離不開(kāi)教育管理部門(mén)的政策支持與引導(dǎo)，政府應(yīng)制定相應(yīng)政策，鼓勵(lì)產(chǎn)學(xué)合作，提供資金支持和獎(jiǎng)勵(lì)，促進(jìn)職業(yè)教育改革的可持續(xù)發(fā)展。

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（責(zé)任編輯 陳潤(rùn)梅）