VR技術(shù)在職業(yè)教育實訓(xùn)裝備市場的應(yīng)用問題研究

祝新軍++柴科技++裘升東

[摘要]隨著信息化技術(shù)在職業(yè)教育領(lǐng)域應(yīng)用的深入，VR虛擬現(xiàn)實與職教實踐教學(xué)深度融合是“十三五”時期職教實踐教學(xué)資源建設(shè)和改革的熱門。VR虛擬現(xiàn)實技術(shù)要撬動職業(yè)教育實訓(xùn)裝備市場，應(yīng)加快硬件升級，推進(jìn)與職業(yè)院校的校企合作，開展職業(yè)教育實訓(xùn)項目的資源建設(shè)，便于二次開發(fā)，滿足創(chuàng)新人才培養(yǎng)的需要。

[關(guān)鍵詞]VR技術(shù)；職業(yè)教育；實訓(xùn)裝備市場

[DOI]1013939/jcnkizgsc201723072

虛擬現(xiàn)實（Virtual Reality-VR）是集實時三維圖形生成、動態(tài)環(huán)境建模、系統(tǒng)開發(fā)工具應(yīng)用等技術(shù)為一體，具有準(zhǔn)確性、真實性、交互性和實時性的特點，讓用戶身臨其境感知虛擬環(huán)境，從而實現(xiàn)認(rèn)知客觀事物的目的。[1]相較電視、電腦和手機(jī)等傳統(tǒng)電子設(shè)備，VR技術(shù)突破了二維平面的枷鎖，將讓人類在電子設(shè)備上第一次接收了三維動態(tài)信息，深刻地改變了人類認(rèn)知世界的方式，成為重現(xiàn)場景的終極解決方案。按照Digi-Capital預(yù)測，虛擬現(xiàn)實的軟、硬件市場將達(dá)到1500億美元，未來5年年度增長率達(dá)一倍以上。

1VR技術(shù)在教育應(yīng)用中的現(xiàn)狀

VR技術(shù)在游戲、房地產(chǎn)等行業(yè)領(lǐng)域已經(jīng)有較廣的應(yīng)用。2015年年底，大量的資金、人才以及公司涌入VR領(lǐng)域，2016年被許多媒體稱為“VR元年”。VR技術(shù)在教育領(lǐng)域的應(yīng)用也有較多報道，國際上，美國科羅拉多大學(xué)與美國Touch of Life技術(shù)公司研發(fā)的用于虛擬解剖實驗的VH Dissector軟件，不僅用于人體解剖結(jié)構(gòu)教學(xué)，還可滿足學(xué)生課余時間上網(wǎng)學(xué)習(xí)的需要。[2]日本NAbe等高校合作開發(fā)的機(jī)械零部件裝配可行性驗證和設(shè)備裝配可視化培訓(xùn)系統(tǒng)，具備虛擬環(huán)境中進(jìn)行裝配分析和性能評估的功能，初學(xué)者在虛擬環(huán)境中進(jìn)行裝配訓(xùn)練掌握技能，既訓(xùn)練了實操又把握了細(xì)節(jié)；[3]瑞典Men-tice公司研制的Procedicus MIST系統(tǒng)，Surgical Science開發(fā)的Lapsim系統(tǒng)，德國卡爾斯魯厄研究中心開發(fā)的Select IT VEST System系統(tǒng)，均可用于虛擬手術(shù)訓(xùn)練，利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)，訓(xùn)練者可以對虛擬對象重復(fù)操作而不會造成任何傷害。[4]在國內(nèi)，北京師范大學(xué)基于虛擬空間開發(fā)的立體電子線路實驗環(huán)境Evlab系統(tǒng)，學(xué)生可完成電子線路實驗中常見儀器的操作，實現(xiàn)對基本實驗電路的認(rèn)識；[5]遼寧師范大學(xué)基于電子技術(shù)虛擬實驗的教學(xué)特點和實際，結(jié)合職業(yè)教育實踐教學(xué)的特點，搭建了電子技術(shù)虛擬實驗平臺，促進(jìn)學(xué)生實踐技能的提高；[6]濰坊工程職業(yè)學(xué)院就VR技術(shù)在機(jī)械領(lǐng)域中如何實現(xiàn)三維虛擬教學(xué)進(jìn)行了研究；[7]河南農(nóng)業(yè)職業(yè)學(xué)院就VR技術(shù)在農(nóng)業(yè)職業(yè)教育中的應(yīng)用進(jìn)行了研究；[8]浙江理工大學(xué)從VR技術(shù)發(fā)展對高校實驗教學(xué)改革的影響與應(yīng)對策略方面進(jìn)行了研究[9]等。

2VR技術(shù)在職業(yè)教育領(lǐng)域應(yīng)用的市場分析

職業(yè)教育是現(xiàn)代教育的重要組成部分，發(fā)展和改革職業(yè)教育是我國教育和培訓(xùn)體系建設(shè)的重要內(nèi)容。職業(yè)院校承擔(dān)著為社會各行各業(yè)培養(yǎng)技術(shù)工人的使命，而實踐教學(xué)特別是實訓(xùn)教學(xué)是其中的關(guān)鍵，實訓(xùn)教學(xué)可以幫助學(xué)生形成和發(fā)展職業(yè)技能。但實驗設(shè)備陳舊落后，實訓(xùn)項目經(jīng)費緊張、來源單一，實訓(xùn)教學(xué)過程中危險性較高，實訓(xùn)教學(xué)專業(yè)教師數(shù)量缺乏、師資力量薄弱等問題，都極大地制約著職業(yè)教育實訓(xùn)教學(xué)的發(fā)展，進(jìn)而影響到培養(yǎng)具有動手能力、實踐能力和可持續(xù)發(fā)展能力的人才的職業(yè)教育目標(biāo)。尋找一種新的教學(xué)形式來解決職業(yè)教育實訓(xùn)教學(xué)中的一些突出矛盾是職業(yè)教育改革的主要方向，而VR的出現(xiàn)，為解決這些職業(yè)教育實踐教學(xué)中存在的問題提供可能。

職業(yè)院校作為職業(yè)技能和技術(shù)培訓(xùn)的主體，中、高職教育分別占到普通高中和高等教育總規(guī)模接近一半，為經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展培養(yǎng)和輸送了大批高素質(zhì)的技術(shù)技能人才。全國擁有中等職校112萬所，在校生16567萬人；高等職校1341所，在校生8496萬人；[10]以高等職業(yè)教育為例，根據(jù)《普通高等學(xué)校高等職業(yè)教育（專科）專業(yè)目錄（2015年）》對應(yīng)291個職業(yè)類別，設(shè)有19個專業(yè)大類，747個專業(yè)；高等職業(yè)教育在公共基礎(chǔ)課和專業(yè)課均要加強(qiáng)實踐性教學(xué)，實踐性教學(xué)課時原則上要占總課時數(shù)一半以上。[11]因此，VR技術(shù)在職業(yè)教育中的應(yīng)用市場潛力巨大。

同時，信息技術(shù)對教育改革和發(fā)展影響巨大。以信息技術(shù)推進(jìn)教育公平和創(chuàng)新，構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)化、數(shù)字化、個性化、終身化的教育體系，是全面實現(xiàn)教育現(xiàn)代化的重要內(nèi)容。不論是國務(wù)院頒布的《關(guān)于加快發(fā)展現(xiàn)代職業(yè)教育的決定》，還是教育部頒發(fā)的《高等職業(yè)教育創(chuàng)新發(fā)展行動計劃（2015—2018年）》，以及各省市區(qū)頒發(fā)的相關(guān)職業(yè)教育文件，信息技術(shù)尤其是VR技術(shù)改造傳統(tǒng)教學(xué)，促進(jìn)泛在、移動、個性化學(xué)習(xí)方式的形成是基于信息技術(shù)教育教學(xué)改革的重要內(nèi)容，如在危險性高的專業(yè)領(lǐng)域和現(xiàn)場安排實習(xí)困難的領(lǐng)域，針對教學(xué)中難以理解的復(fù)雜結(jié)構(gòu)、復(fù)雜運動等知識內(nèi)容領(lǐng)域，均為VR技術(shù)在職業(yè)教育中產(chǎn)業(yè)化提供了市場需要和政策保障。

3職業(yè)教育領(lǐng)域VR產(chǎn)業(yè)化的主攻方向

VR技術(shù)在職業(yè)教育領(lǐng)域應(yīng)用具有實戰(zhàn)模擬、身臨其境、方便快捷、安全有效、信息容量巨大等優(yōu)點，還可有效解決邊遠(yuǎn)及危險領(lǐng)域難以進(jìn)入的問題，有效降低學(xué)校實訓(xùn)成本。但縱觀2016年VR技術(shù)在職業(yè)教育領(lǐng)域的表現(xiàn)，卻表現(xiàn)得不盡如人意。為何市場潛力巨大，卻表現(xiàn)得不盡如人意呢？主要是VR技術(shù)在職業(yè)教育領(lǐng)域目前還存在著一些問題，要想開拓和占領(lǐng)職業(yè)教育領(lǐng)域VR市場，引發(fā)職業(yè)院校新一輪VR實訓(xùn)裝備競賽，“十三五”期間，以下幾個方面是VR技術(shù)的主攻方向。

31突破數(shù)據(jù)“計算”技術(shù)上的瓶頸，解決防“頭暈”等技術(shù)難題

“頭暈”是目前VR企業(yè)普遍存在的問題，除Oculus、HTC等掌握VR核心技術(shù)的品牌產(chǎn)品能將產(chǎn)品的時間控制在20ms之內(nèi)，能有效緩解眩暈感，但要徹底解決“頭暈”，延遲須控制在10ms之內(nèi)，目前還未有企業(yè)能實現(xiàn)，通過算法優(yōu)化，IDEALENS公司的新品VR一體機(jī)IDEALENS K2將延時控制在了17ms以內(nèi)，但與延時控制在10ms之內(nèi)還有一定的距離。除解決“頭暈”的難題以外，還需要進(jìn)一步解決近距離觀看、雙路渲染、透鏡矯正、復(fù)雜交互等技術(shù)難題。endprint

32對接職業(yè)院校，開發(fā)教育虛擬資源

VR想要在職業(yè)教育領(lǐng)域落地生根、占領(lǐng)教育實訓(xùn)裝備市場，定然無法擺脫“內(nèi)容為王”的市場規(guī)律。職業(yè)院校是職業(yè)教育領(lǐng)域課程的內(nèi)容和素材的主體，以項目、情景教學(xué)為主要內(nèi)容的職業(yè)教育改革，經(jīng)過多年的發(fā)展，已經(jīng)積淀了豐厚的項目內(nèi)容和情景案例。VR企業(yè)要搶占職業(yè)教育實訓(xùn)裝備市場，必須對接職業(yè)院校，深入開展校企合作，甚至入駐職業(yè)院校，讓職業(yè)院校教師全程參與VR教育虛擬資源的開發(fā)和研究，從而解決VR實訓(xùn)教育“內(nèi)容為王”的問題。

33方便二次開發(fā)，滿足創(chuàng)新人才培養(yǎng)要求

項目化教學(xué)是教學(xué)模式改革的方向，課程的知識、內(nèi)容以項目的形式組織，在項目式教學(xué)過程中，學(xué)生一方面可以掌握專業(yè)技能，另一方面也可以培養(yǎng)提高學(xué)生的綜合素養(yǎng)。但現(xiàn)有的VR虛擬技術(shù)，僅讓學(xué)生獲得新奇的體驗，這種體驗便于理解教材內(nèi)容和接收信息，屬于傳統(tǒng)的“灌輸”模式，但未能讓學(xué)生親自參與項目來解決問題，基于VR的教學(xué)模式改革要超過和顛覆CDIO工程教育模式，需要方便二次開發(fā)，教師和學(xué)生可以借助計算機(jī)語言或軟件平臺根據(jù)課程或?qū)嵱?xùn)課程內(nèi)容，進(jìn)行二次開發(fā)情景，教師以項目的形式進(jìn)行教學(xué)，學(xué)生以項目的形式參與練習(xí)與鍛煉，實現(xiàn)創(chuàng)新人才培養(yǎng)的需要。

4結(jié)論

隨著我國職業(yè)教育的發(fā)展，接受中等和高等職業(yè)教育的學(xué)生占同年齡段在校生比重接近40%，“十三五”期間將會逐步擴(kuò)張到50%。實踐教學(xué)是職業(yè)教育的重點，利用VR虛擬現(xiàn)實技術(shù)進(jìn)行教學(xué)可讓學(xué)生迅速上手操作，通過現(xiàn)代科技讓學(xué)生產(chǎn)生新鮮感，增強(qiáng)學(xué)習(xí)的趣味性。VR技術(shù)企業(yè)若要撬動并占領(lǐng)職業(yè)教育實訓(xùn)裝備市場，需要解決硬件、圖像處理和數(shù)據(jù)的瓶頸，并積極開展校企合作，借助職業(yè)院校教師的資源，開展VR實訓(xùn)項目內(nèi)容的研究和開發(fā)，注重以學(xué)生為中心的教學(xué)模式，融合二次開發(fā)技術(shù)，發(fā)揮學(xué)生的積極性和能動性，實現(xiàn)創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)目標(biāo)。

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[基金項目]本文系全國教育信息技術(shù)研究課題“虛擬現(xiàn)實（VR）技術(shù)在教學(xué)中的應(yīng)用研究”（項目編號：166222934）的研究成果。endprint