技工院校虛擬現(xiàn)實技術(shù)的應(yīng)用及前景研究

周志涵

關(guān)鍵詞：虛擬現(xiàn)實技術(shù)；技工院校；醫(yī)藥類專業(yè)；數(shù)字賦能

湖南技工教育“十四五”規(guī)劃指出技工教育的全面數(shù)字化已成必然趨勢，工信部《關(guān)于加快推進(jìn)虛擬現(xiàn)實產(chǎn)業(yè)發(fā)展的指導(dǎo)意見》提到“推進(jìn)虛擬現(xiàn)實技術(shù)在職業(yè)教育等領(lǐng)域的應(yīng)用，構(gòu)建虛擬教室、實驗室等教學(xué)環(huán)境，打造虛擬實訓(xùn)基地，促進(jìn)虛擬現(xiàn)實教育資源開發(fā)”。《湖南省高水平高職學(xué)校和專業(yè)群及優(yōu)質(zhì)中職學(xué)校和專業(yè)（群）建設(shè)計劃實施方案》提出要完善智慧教學(xué)設(shè)施。因此建設(shè)一批智慧教室、直播教室、智慧實訓(xùn)（實驗）室等虛擬現(xiàn)實技術(shù)應(yīng)用場地，是職業(yè)院校學(xué)生技能培養(yǎng)的必然之舉。

1 數(shù)字賦能教學(xué)助力技工院校提質(zhì)強校

1.1 內(nèi)在需求，虛擬現(xiàn)實技術(shù)的應(yīng)用能固本強基

技工教育主要按照課堂理論教學(xué)，實驗室實訓(xùn)開展教學(xué)，部分學(xué)校建立了一體化課堂、理實一體化教室，但部分專業(yè)的傳統(tǒng)實訓(xùn)模式礙于時空限制、儀器設(shè)備投入不夠，無法達(dá)成人才培養(yǎng)目標(biāo)。因此，利用有限的資金、場地，最大化地規(guī)劃和建設(shè)適合當(dāng)前校情的實驗實訓(xùn)室，是提升學(xué)校競爭力和內(nèi)涵提升的關(guān)鍵，建設(shè)能填補、輔助、擴展傳統(tǒng)實訓(xùn)教學(xué)的虛擬現(xiàn)實實訓(xùn)室是技工院校特色強基路上的一道必答題。

1.2 現(xiàn)存痛點，醫(yī)藥類專業(yè)融合虛擬現(xiàn)實技術(shù)是必經(jīng)之路

醫(yī)藥行業(yè)實驗室設(shè)備存在生產(chǎn)設(shè)備專屬性強、設(shè)備更新快、臨床常用劑型多、生產(chǎn)工藝流程技術(shù)要求高等特點，校內(nèi)實踐教學(xué)基地運行產(chǎn)生的產(chǎn)品無法產(chǎn)生直接經(jīng)濟效益，使校內(nèi)實踐教學(xué)基地運行成本高居不下，在校內(nèi)實踐教學(xué)基地的建設(shè)中很難為學(xué)生提供真實的生產(chǎn)環(huán)境去達(dá)成培養(yǎng)目標(biāo)。同時受限于藥品生產(chǎn)準(zhǔn)入制度與管理法規(guī)，校內(nèi)實訓(xùn)基地?zé)o法根據(jù)生產(chǎn)法規(guī)更新的要求，導(dǎo)致教學(xué)與實際生產(chǎn)脫節(jié)。

2 虛擬現(xiàn)實技術(shù)在人才培養(yǎng)中的實踐

2.1 醫(yī)藥類技工院校的課程特點

醫(yī)藥類課程設(shè)置按照公共課模塊、專業(yè)基礎(chǔ)模塊、專業(yè)核心模塊、實訓(xùn)模塊、選修課模塊設(shè)置，實驗、實訓(xùn)課時占比超過50%。

2.2 虛擬現(xiàn)實與傳統(tǒng)教學(xué)的實施

2.2.1 研究對象的確定

選取中藥、藥物制劑、藥品營銷3個專業(yè)，每個專業(yè)2個行政班級（按40人/班作為有效參與人數(shù)），一個班級開展虛擬現(xiàn)實技術(shù)教學(xué)，另一班級為傳統(tǒng)教學(xué)班，進(jìn)行對比研究。

2.2.2 課程和典型技能點的選取

依據(jù)人才培養(yǎng)方案、課程標(biāo)準(zhǔn)及專業(yè)技能抽查標(biāo)準(zhǔn)，從以下模塊中選取典型項目進(jìn)行實施：①基礎(chǔ)模塊，選取中藥、藥物制劑、藥品營銷3個專業(yè)均開設(shè)的課程《人體解剖生理學(xué)》。②專業(yè)核心板塊，選取中藥專業(yè)《中藥學(xué)》。③實訓(xùn)模塊：選取《藥品生產(chǎn)質(zhì)量管理規(guī)范》（GMP） 模擬實訓(xùn)。課程的實施的技能點如下（表1） 。

2.2.3 教學(xué)實施

以《人體解剖生理學(xué)》心肺聽診、中藥專業(yè)課程《中藥學(xué)》人參、藥物制劑專業(yè)《GMP模擬實訓(xùn)》壓片技術(shù)這3個典型技能點為例， 安排好虛擬現(xiàn)實教學(xué)活動、實訓(xùn)內(nèi)容解析，總結(jié)平臺的特點（表2） 。

2.2.4 學(xué)習(xí)效果比較

設(shè)計10分制電子問卷，從學(xué)習(xí)主動性、感興趣程度、課程教學(xué)滿意度、虛擬交互性、操作成績、理論考試成績6項指標(biāo)開展調(diào)查。對實施虛擬現(xiàn)實技術(shù)教學(xué)的學(xué)生、傳統(tǒng)教學(xué)班級的學(xué)生開展教學(xué)效果調(diào)查，采用數(shù)據(jù)分析軟件SPSS25.0對二者教學(xué)效果開展配對t檢驗，其中，A表示解剖生理學(xué)課程，B表示中藥學(xué)課程，C表示藥物制劑課程，1為虛擬現(xiàn)實技術(shù)教學(xué)組，2為傳統(tǒng)教學(xué)組，比較兩個教學(xué)組之間的教學(xué)效果（表3） 。

數(shù)據(jù)顯示應(yīng)用虛擬現(xiàn)實技術(shù)的教學(xué)班級學(xué)生的主動性、感興趣程度、滿意度和交互性認(rèn)可度、操作成績均優(yōu)于傳統(tǒng)實訓(xùn)教學(xué)，理論考試成績略高但未呈現(xiàn)顯著性差異。

2.3 討論

2.3.1 激發(fā)學(xué)習(xí)興趣 創(chuàng)造良好學(xué)習(xí)氛圍

虛擬現(xiàn)實技術(shù)教學(xué)借助虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)中的硬件設(shè)備，激發(fā)參與者的直觀感覺，如心肺聽診技能，將各種病理雜音匯集到虛擬人體模型，節(jié)約了教師搜集病例和學(xué)生體驗不同的病理雜音所需花費時間和精力；再如人參生長過程通過虛擬現(xiàn)實技術(shù)帶領(lǐng)學(xué)生感受破土而出的驚喜，從幼苗到采摘再到入藥，體驗到時空轉(zhuǎn)換，通過設(shè)計打破了技術(shù)與體驗之間的壁壘[1]，交互式設(shè)計帶領(lǐng)學(xué)生在沉浸式狀態(tài)下學(xué)習(xí)，極大地激發(fā)了學(xué)習(xí)興趣[2]，數(shù)據(jù)顯示學(xué)生對虛擬現(xiàn)實技術(shù)教學(xué)的主動性、感興趣程度均顯著高于傳統(tǒng)教學(xué)（P=0.000**） 。

2.3.2 提升課程滿意度 有效夯實操作技能

虛擬現(xiàn)實技術(shù)，如3D數(shù)字技術(shù)直接呈現(xiàn)人體構(gòu)造區(qū)別于傳統(tǒng)教學(xué)需借助人體標(biāo)本開展教學(xué)；如GMP 生產(chǎn)過程，在虛擬工作環(huán)境中通過生產(chǎn)環(huán)節(jié)的設(shè)置，按照真實工作任務(wù)一步步闖關(guān)到最后完成壓片，并且可以通過網(wǎng)絡(luò)終端在課中和課后反復(fù)練習(xí)和鞏固，夯實了學(xué)生的操作技能。學(xué)生通過虛擬技術(shù)，利用自身感官和交互設(shè)備，能夠積極地投入學(xué)習(xí)，寓教于樂，加深了對知識的理解，提高了學(xué)習(xí)效率[3]，較好地提升了學(xué)生對課程的滿意度，數(shù)據(jù)表明學(xué)生對虛擬現(xiàn)實技術(shù)教學(xué)的交互性、滿意度均顯著高于傳統(tǒng)教學(xué)。

虛擬現(xiàn)實技術(shù)讓學(xué)生對技能的操作能力得到提升。但因為素材的欠缺，僅在課程的重要技能模塊使用虛擬現(xiàn)實教學(xué)，并未貫穿每門課程的全部實訓(xùn)。而且技工學(xué)校的學(xué)生文化基礎(chǔ)薄弱、理論知識有效內(nèi)化度低，通過對學(xué)生的期末理論成績對比分析可知，虛擬現(xiàn)實技術(shù)班級較傳統(tǒng)教學(xué)班級學(xué)生的理論成績略有提高，但在三門課程中未呈現(xiàn)顯著性（P=0.762，P=0.522，P=0.909） ，因此在虛擬現(xiàn)實教學(xué)中設(shè)置系統(tǒng)化的基于過程的考評方法，加強教學(xué)的整體監(jiān)管，完善評估回饋模式[4]。

3 建議及展望

虛擬平臺建設(shè)超越時空、節(jié)約了建設(shè)成本、拓展了教學(xué)場景，同時虛擬現(xiàn)實技術(shù)應(yīng)用也要根據(jù)學(xué)校的實際情況進(jìn)行恰當(dāng)?shù)倪x擇，并對師資有更高的要求。

3.1 節(jié)約了建設(shè)成本

醫(yī)藥類虛擬現(xiàn)實技術(shù)教學(xué)平臺的使用，充分發(fā)揮了虛擬的空間想象力及創(chuàng)新力，將真實生產(chǎn)流程、真實工作場景實時互動的方式呈現(xiàn)，通過數(shù)據(jù)庫和網(wǎng)絡(luò)通信等信息技術(shù)構(gòu)建虛擬實訓(xùn)工作環(huán)境，如在GMP 實訓(xùn)課程中的應(yīng)用，打破了實踐教學(xué)的空間、時間、成本等限制[5]，并能夠隨著虛擬系統(tǒng)的升級，滿足國家最新版本的GMP（如中國藥典每5年更新一次，其生產(chǎn)條件符合最新版本的更新迭代）要求，從而有效避免實體GMP模擬車間實訓(xùn)場地的落后、淘汰、無法實時更新的問題，為學(xué)校節(jié)約大量的資金和場地建設(shè)成本。虛擬現(xiàn)實技術(shù)的應(yīng)用，大幅降低了教學(xué)材料的購買、設(shè)備的購入及維護費用，在保證或提高了教學(xué)質(zhì)量的同時降低了教學(xué)成本。

3.2 拓展教學(xué)場景

如離線練習(xí)、安全事故模擬等，借助虛擬現(xiàn)實技術(shù)可輕松呈現(xiàn)，學(xué)生通過虛擬技術(shù)平臺反復(fù)參與回到教學(xué)或?qū)嵱?xùn)課程，增加了學(xué)生利用碎片化時間學(xué)習(xí)的機會。另外通過虛擬現(xiàn)實技術(shù)設(shè)置的相關(guān)安全操作要求，化學(xué)物的易燃、易爆、易制毒等試劑可以有效規(guī)避使用危險，同時通過虛擬環(huán)境創(chuàng)設(shè)安全事故，通過虛擬現(xiàn)實技術(shù)讓學(xué)生“身臨其境”，能讓學(xué)生規(guī)范操作，杜絕安全事故，提高安全意識。拓展了教學(xué)場景。

3.3 根據(jù)學(xué)校實際情況建設(shè)

虛擬現(xiàn)實技術(shù)用于醫(yī)藥專業(yè)課程教學(xué)的第1階段以計算機房加軟件安裝模式為代表的如心肺模擬系統(tǒng)，其優(yōu)點是價格低、看之有物。呈現(xiàn)的場景主要是計算機房樣式；第2階段以VR技術(shù)為代表的如壓片技術(shù)，其特點是價格適中，為大多數(shù)學(xué)校的選擇，呈現(xiàn)場景中主要是少量電腦、若干大型顯示器、VR眼鏡及空地；第3階段以VR、AR、全息投影互動為代表的如人參仿真教學(xué)，最為先進(jìn)，其特點是價格較高，呈現(xiàn)的場景主要是投影裝置，全息互動觸動終端和大面積空地。就設(shè)備數(shù)量上1階段的最多，3階段最少，經(jīng)費投入則正好相反，學(xué)?？筛鶕?jù)實際情況選擇。此外，虛擬現(xiàn)實技術(shù)在理論和實訓(xùn)中的大量應(yīng)用，對教師職業(yè)能力提出了新的要求，在具備專業(yè)知識的基礎(chǔ)上需要掌握虛擬現(xiàn)實使用技術(shù)和計算機技能。

4 結(jié)束語

技工院校在數(shù)字化建設(shè)的浪潮中，審時度勢將虛擬現(xiàn)實技術(shù)應(yīng)用到教學(xué)上。既要在合理硬件建設(shè)上下功夫，又要能充分利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)增強、填補、輔助、擴展實訓(xùn)和理論教學(xué)。同時還要兼顧適應(yīng)學(xué)生需求，并能讓學(xué)生感興趣，進(jìn)行自主探究學(xué)習(xí)，培養(yǎng)出具備一定的創(chuàng)新能力，具備良好崗位技能操作能力的新時代技能人才。