虛擬實(shí)驗(yàn)在職教教學(xué)中的創(chuàng)設(shè)研究

【摘要】根據(jù)職業(yè)學(xué)校實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)存在的一些問(wèn)題，提出采用虛擬實(shí)驗(yàn)緩解職校實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)教學(xué)的壓力，對(duì)虛擬實(shí)驗(yàn)及其實(shí)現(xiàn)方式做一研究，并舉例說(shuō)明虛擬實(shí)驗(yàn)在具體學(xué)科的應(yīng)用。

【關(guān)鍵詞】虛擬實(shí)驗(yàn)；實(shí)現(xiàn)方式；反思

一、目前職業(yè)學(xué)校實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)存在的問(wèn)題

隨著職業(yè)教育的快速發(fā)展，以及企業(yè)對(duì)具有創(chuàng)新意識(shí)、競(jìng)爭(zhēng)意識(shí)等技能人才的需要，實(shí)驗(yàn)教學(xué)作為職業(yè)教育的重要環(huán)節(jié)，會(huì)越來(lái)越受到重視。職業(yè)學(xué)校以培養(yǎng)學(xué)生操作技能為主，而實(shí)踐技能的獲得就需要實(shí)驗(yàn)設(shè)備的支持，相較于普教學(xué)校，職業(yè)學(xué)校無(wú)論是在資金投入還是政策支持方面都力度不大。傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室通常存在建設(shè)周期較長(zhǎng)，儀器種類(lèi)受專(zhuān)業(yè)要求限制，實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)材料費(fèi)用昂貴，采購(gòu)數(shù)量受資金控制等問(wèn)題，還有很多危險(xiǎn)性大的實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié)，如化工流程。運(yùn)載工具的駕駛等都需要有替代品。根據(jù)新一代中職生的思維特點(diǎn)，傳統(tǒng)的“一支粉筆加一本書(shū)加一張嘴巴”的教學(xué)方式學(xué)生早已不適應(yīng)，需要教師改變教學(xué)方式方法，充分利用現(xiàn)代教育教學(xué)資源，在教學(xué)理念上創(chuàng)新，盡最大可能使學(xué)生樂(lè)學(xué)，以提升實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量。

要緩解職業(yè)學(xué)校實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)的壓力，開(kāi)發(fā)虛擬實(shí)驗(yàn)，創(chuàng)設(shè)虛擬實(shí)驗(yàn)環(huán)境便顯得非常有必要。

二、虛擬實(shí)驗(yàn)

1.虛擬實(shí)驗(yàn)

新技術(shù)的迅猛發(fā)展為虛擬實(shí)驗(yàn)提供了廣闊平臺(tái)，如使用VRML（虛擬現(xiàn)實(shí)建模語(yǔ)言）和Java（程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言）等計(jì)算機(jī)語(yǔ)言制作出虛擬實(shí)驗(yàn)環(huán)境，進(jìn)行立體物體、三維空間等的展示。比如虛擬故宮，法國(guó)盧浮宮的虛擬參觀，最近的虛擬游上海世博會(huì)等都使人們足不出戶(hù)，便可在虛擬現(xiàn)實(shí)世界從各個(gè)角度感受建筑魅力和欣賞藝術(shù)瑰寶。虛擬實(shí)驗(yàn)主要是借助多媒體、仿真和虛擬現(xiàn)實(shí)等技術(shù)手段的支持，在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中營(yíng)造出可輔助實(shí)驗(yàn)教學(xué)、模擬實(shí)驗(yàn)情境甚至部分代替或全部代替?zhèn)鹘y(tǒng)實(shí)驗(yàn)過(guò)程和操作環(huán)節(jié)的相關(guān)軟硬件環(huán)境及實(shí)驗(yàn)操作平臺(tái)。實(shí)驗(yàn)者可以像在真實(shí)環(huán)境中一樣完成各種預(yù)定的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，所取得的學(xué)習(xí)或訓(xùn)練效果類(lèi)似于甚至可能優(yōu)于真實(shí)環(huán)境中所取得的實(shí)驗(yàn)效果。

2.虛擬實(shí)驗(yàn)的實(shí)現(xiàn)方式

虛擬實(shí)驗(yàn)建立在一個(gè)虛擬的仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)之上，它注重的是實(shí)驗(yàn)操作的交互性以及實(shí)驗(yàn)過(guò)程和實(shí)驗(yàn)效果的仿真性，其實(shí)現(xiàn)方式主要有三大類(lèi)。

（1）使用VRML 和Java等計(jì)算機(jī)語(yǔ)言制作出虛擬實(shí)驗(yàn)環(huán)境

VRML是一種適合網(wǎng)絡(luò)化三維形體和交互環(huán)境的虛擬現(xiàn)實(shí)建模語(yǔ)言，具有交互性和平臺(tái)無(wú)關(guān)性等優(yōu)點(diǎn)；Java作為主流的Web編程語(yǔ)言工具，具有面向?qū)ο?、安全可靠、跨平臺(tái)和可移植等特點(diǎn)?；贘ava與VRML的交互技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜運(yùn)算、邏輯處理、網(wǎng)絡(luò)通信和精確控制場(chǎng)景等設(shè)計(jì)功能，從而有效彌補(bǔ)VRML本身的不足，并能增強(qiáng)VRML的動(dòng)畫(huà)效果和交互能力。曲阜師范大學(xué)制作的“攝影仿真實(shí)驗(yàn)室”便是基于VRML的虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，彌補(bǔ)真實(shí)攝影時(shí)存在的諸多問(wèn)題，創(chuàng)設(shè)逼真的實(shí)驗(yàn)情境調(diào)動(dòng)學(xué)習(xí)興趣，并能提供有效的信息資源與技術(shù)支持，學(xué)生可以自主控制完成實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。對(duì)于一線教師最理想的狀態(tài)就是利用語(yǔ)言編寫(xiě)出環(huán)境，但限于職業(yè)教育現(xiàn)狀，應(yīng)盡量在虛擬現(xiàn)實(shí)類(lèi)課程開(kāi)發(fā)方面實(shí)現(xiàn)共建共享。

（2）借助已有的教學(xué)軟件

教學(xué)軟件不僅能使一些概念、關(guān)系、原理等抽象問(wèn)題具體化，還能模擬常規(guī)教學(xué)手段難以完成的演示、操作技術(shù)、技巧，使復(fù)雜問(wèn)題簡(jiǎn)單化，有利于學(xué)生理解、記憶和形成熟練的操作技能。如使用3DMAX、UG、CAXA等三維造型軟件設(shè)計(jì)的復(fù)雜場(chǎng)景造型、三維實(shí)體建模在很多專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域都得到了很好的應(yīng)用。

3.企業(yè)開(kāi)發(fā)的仿真實(shí)驗(yàn)軟件

有些企業(yè)為其實(shí)訓(xùn)平臺(tái)開(kāi)發(fā)的實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)軟件，不但依靠實(shí)訓(xùn)平臺(tái)（硬件）建立虛擬實(shí)驗(yàn)環(huán)境，而且能夠根據(jù)學(xué)生特點(diǎn)，模擬實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，實(shí)現(xiàn)真實(shí)環(huán)境與虛擬環(huán)境的有效結(jié)合。如華中數(shù)控系統(tǒng)，亞龍PLC仿真系統(tǒng)等。

三、虛擬實(shí)驗(yàn)助力職業(yè)教育發(fā)展

針對(duì)各職業(yè)學(xué)校的特點(diǎn)，選用適合的虛擬實(shí)驗(yàn)環(huán)境應(yīng)用于教學(xué)將有效提高教學(xué)質(zhì)量。職業(yè)教育的大發(fā)展，使得虛擬實(shí)驗(yàn)的應(yīng)用越來(lái)越廣，在不同學(xué)科創(chuàng)設(shè)虛擬實(shí)驗(yàn)環(huán)境已經(jīng)成為共識(shí)，這里介紹一些課程的虛擬實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)環(huán)境，旨在拋磚引玉，使更多的一線教師參與到虛擬實(shí)驗(yàn)的創(chuàng)設(shè)中。

1.旅游專(zhuān)業(yè)虛擬實(shí)驗(yàn)

虛擬實(shí)驗(yàn)在旅游專(zhuān)業(yè)的應(yīng)用前景廣闊，比如參照盧浮宮的虛擬參觀，可以使用虛擬現(xiàn)實(shí)建模語(yǔ)言制作出滿(mǎn)足教學(xué)和實(shí)訓(xùn)需要的虛擬實(shí)驗(yàn)環(huán)境，將旅游景點(diǎn)的建筑特色、風(fēng)光和環(huán)境真實(shí)地展示在學(xué)生面前，使學(xué)生足不出戶(hù)就可以在景點(diǎn)中參觀、培訓(xùn)。這樣不僅改善了教學(xué)環(huán)境、增加辦學(xué)效益、提高教學(xué)效率，還能激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，提高綜合實(shí)踐能力，使評(píng)價(jià)方式多樣化。

2.單片機(jī)課程虛擬實(shí)驗(yàn)

單片機(jī)是電類(lèi)專(zhuān)業(yè)一門(mén)重要課程，所涉及的實(shí)驗(yàn)和實(shí)踐環(huán)節(jié)所占的比重大，單純的課堂講解很難引起學(xué)生的共鳴，這主要是缺乏有效的演示方法。而其虛擬實(shí)驗(yàn)環(huán)境使用英國(guó)Labcenter公司開(kāi)發(fā)的Proteus軟件和Keil C51軟件即可構(gòu)建。在教學(xué)中采用Keil與Proteus的離線聯(lián)合仿真方法，建立虛擬實(shí)驗(yàn)環(huán)境，所謂離線聯(lián)合是指兩者互相獨(dú)立工作，先通過(guò)Keil編輯、修改、編譯源程序，并生成HEX等單片機(jī)能識(shí)別的文件，然后再運(yùn)行Proteus，將HEX文件與原理圖中的單片機(jī)進(jìn)行綁定即可，這樣的話(huà)，在虛擬環(huán)境中將程序編寫(xiě)好便可燒錄到硬件中。

3.影視制作專(zhuān)業(yè)虛擬實(shí)驗(yàn)

利用虛擬實(shí)驗(yàn)不但可以制作出富有創(chuàng)造性的影視節(jié)目，也可以使實(shí)踐教學(xué)直觀形象，充滿(mǎn)創(chuàng)意。前期制作中，由于影視實(shí)驗(yàn)設(shè)備少，學(xué)生輪流操作時(shí)間延長(zhǎng)，影響教學(xué)進(jìn)度，況且觀看作品效果滯后，影響評(píng)價(jià)方式。這時(shí)制作虛擬演播室，包括布光、攝像機(jī)的拍攝位置、曝光調(diào)節(jié)等主體功能模塊，學(xué)生拍攝完成后可點(diǎn)擊相應(yīng)模塊參看拍攝效果。后期制作，以前是單純的在錄播一體機(jī)中完成編輯制作，現(xiàn)在完全可以利用非線編軟件如Adobe premiere、aftereffect完成后期編輯，像風(fēng)云雷電的出現(xiàn)、粒子爆炸，摳像等技術(shù)在軟件中可以很好呈現(xiàn)，像一些危險(xiǎn)鏡頭，在后期軟件中也可制作，不必親自拍攝，這樣也使得影視技術(shù)人員的工作方式發(fā)生了改變。

四、反思

虛擬實(shí)驗(yàn)在職業(yè)教育教學(xué)中起到了積極的作用，它符合職校生特點(diǎn)，容易吸引學(xué)生注意力，提高教學(xué)效率。但對(duì)于學(xué)生而言，虛擬實(shí)驗(yàn)一般都是桌面虛擬環(huán)境，主要是在計(jì)算機(jī)中使用，教師應(yīng)注意根據(jù)學(xué)生的實(shí)際情況，設(shè)置一系列能做出來(lái)的實(shí)驗(yàn)，切不可盲目任由學(xué)生自由發(fā)揮，無(wú)法駕馭課堂。同時(shí)虛擬實(shí)驗(yàn)不能完全代替真實(shí)實(shí)驗(yàn)，在實(shí)際應(yīng)用中會(huì)出現(xiàn)新問(wèn)題，教師在教學(xué)中要恰當(dāng)靈活的使用運(yùn)用虛擬實(shí)驗(yàn)，使新技術(shù)盡可能展示其有利的一面。

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[6]基于VRML的虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用—以“攝影仿真實(shí)驗(yàn)室”的研究與開(kāi)發(fā)為例[J].電化教育研究，2010.4.

作者簡(jiǎn)介：張洪靜（1983—），女，黑龍江望奎人，在職碩士，浙江省衢州市技師學(xué)院二級(jí)實(shí)習(xí)指導(dǎo)教師，研究方向：信息技術(shù)與課程整合。