網絡三維虛擬平臺提高實訓技能模式探究

許樹軍田 園張燕麗鄒淑君

網絡三維虛擬平臺提高實訓技能模式探究

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網絡三維虛擬平臺是信息化時代實訓課教學信息化的理想選擇。主要分析了網絡三維虛擬實訓的特點與提高大學生實訓技能的策略，論述了網絡時代大學生自主完成實訓課程的方式，探索隨著現(xiàn)代教育技術的發(fā)展，如何通過網絡三維虛擬實訓平臺培養(yǎng)和提高大學生實訓技能。

虛擬實訓 自主學習 實訓技能

網絡三維虛擬實訓（Web 3D Virtual Training），是指利用虛擬現(xiàn)實技術生成實時的、具有三維信息的人工虛擬網絡環(huán)境。[1]網絡三維虛擬實訓教學是高等教育信息化建設和實驗教學示范中心建設的重要內容[2]，是學科專業(yè)與信息技術深度融合的產物，能夠全面提高高校學生創(chuàng)新精神和實踐能力。網絡三維虛擬實訓平臺是計算機仿真技術、虛擬現(xiàn)實技術，人機交互技術結合的產物，是教育領域應用信息技術的一種創(chuàng)新。其是構建高度仿真的虛擬實訓環(huán)境、實訓儀器設備、實訓信息資源和實訓對象等。實訓教學其源于實驗教學，是實驗能力的綜合運用，是綜合實驗能力、實驗技能、工作經驗培養(yǎng)的一種重要的教學方法、手段。實訓教學是學生由學習者轉變?yōu)楣ぷ髡邔嵺`過程，是學生走上工作崗位的重要環(huán)節(jié)。實訓教學環(huán)境更貼近工作環(huán)境，是學生身份轉變的起點，是學生適應社會的窗口。

一、實訓教學

實驗、實訓、實習是實踐教學的主要環(huán)節(jié)，[3]實訓可以分為校內實訓和校外實訓。校內實訓主要是實驗能力的綜合訓練，校外實訓主要是實際工作能力的綜合訓練。那么什么是實訓？實訓是職業(yè)技能實際訓練的簡稱,是指在學校控制狀態(tài)下,按照人才培養(yǎng)規(guī)律與目標,對學生進行職業(yè)技術應用能力訓練的教學過程。實訓技能就是指職業(yè)技術應用能力，這種能力包含基本知識，基本理論，基本技能，基本經驗。當前國內外實訓基地建設模式多種多樣，不盡相同。[4]主要包含校內實訓基地與校外實訓基地兩大類。

（一）校內實訓

校內實訓進行的是實驗能力的綜合訓練，是把理論課和單一的實驗課學到的基本知識、基本理論應用到大型的實際操作中，解決實際生產過程中的實際問題，從而培養(yǎng)基本技能、基本經驗。實現(xiàn)“教中學、學中做”的教學和實訓互動，縮短教學與實踐間距離。[5]

（二）校外實訓

校外實訓進行的是實際工作能力的綜合訓練，解決的是工作過程中遇到的各種問題，在工作環(huán)境下應用知識、理論解決生產過程中的實際問題，從而培養(yǎng)解決實際問題的能力和經驗，要做到“學生現(xiàn)在的學習環(huán)境，就是今后的工作環(huán)境”。注重學校和企業(yè)“ 互利雙贏” 的基地建設思路。高校利用培養(yǎng)人才方面的教學優(yōu)勢、擁有眾多高素質畢業(yè)生的優(yōu)勢、項目研究和產品研發(fā)方面的師資優(yōu)勢為企業(yè)提供項目產品研發(fā)、技術服務、企業(yè)職工培訓以及推薦優(yōu)秀畢業(yè)生到企業(yè)工作等服務；企業(yè)根據(jù)自身高新技術企業(yè)的企業(yè)管理、項目產品開發(fā)、生產工藝技術、設備設施和市場輻射等方面的優(yōu)勢, 為高校提供實訓教學崗位、吸納優(yōu)秀畢業(yè)生就業(yè)等,提高高校實踐創(chuàng)新能力與人才培養(yǎng)質量。使校外實訓基地真正成為學生鞏固理論基礎知識、練就扎實實踐能力、培養(yǎng)高素質人才的場所。但是也存在校企協(xié)調難度大、學生安全保障等問題。

高等教育實訓教學不能把工廠搬進學校，也不能把學校搬進工廠，必然產生實訓場地不足，實訓設備不夠，即使有實訓場地、實訓設備也不可能人人都可以上機操作。網絡三維虛擬實訓平臺可以解決這些問題。

（三）虛擬實訓

虛擬實訓就是運用計算機網絡信息技術虛擬一個“真實”的職業(yè)環(huán)境，學生在這個虛擬的職業(yè)環(huán)境中完成工作，區(qū)別于視頻、動畫，其具有可操作性，同時也可以通過虛擬實訓來測評學生的技能掌握，以實現(xiàn)對項目教學的補充和完善，提升職業(yè)教育的有效性和完整性。[6]虛擬實訓不受時間、空間、人員、儀器、設備、場地、資金的限制，虛擬實訓必將成為高校實訓的主流模式，隨著信息技術的發(fā)展，軟件技術的更新，軟件開發(fā)人員和教師素質的調高，虛擬實訓必將成為高校實訓教學的主要手段。“網絡三維虛擬實訓”平臺建設成為虛擬實訓軟件開發(fā)的主要方向。

二、網絡三維虛擬實訓

網絡三維虛擬實訓與實驗二者有相同點也有不同點，二者的虛擬平臺也不盡相同，要區(qū)別對待。

（一）虛擬實驗與虛擬實訓

虛擬實驗與虛擬實訓二者都屬于虛擬仿真教學，都是高校教學信息化的重要組成部分。

1、共同點

二者都屬于虛擬現(xiàn)實技術范疇，都是利用計算機技術、網絡技術、多媒體技術、虛擬現(xiàn)實技術以及仿真技術等來模擬實踐環(huán)境及過程，讓學生通過計算機操作完成學習，以替代或部分替代傳統(tǒng)的真實學習。具有“6I”特性：真實性（Indeed）、互聯(lián)性（Interconnection）、沉浸性（Immersion）、交互性（Interaction）、想象性（Imagination）[7]和自主性（Independence）。真實性是虛擬平臺的本質屬性，要求場景與現(xiàn)實的環(huán)境基本一樣或完全相同。沉浸性是虛擬平臺的重要屬性，是虛擬平臺將學生注意力持續(xù)融入到當前的視覺畫面中的能動性，其源于三維虛擬仿真平臺高度的仿真環(huán)境和對象；自主性是虛擬平臺能夠激發(fā)學習者學習興趣，培養(yǎng)其自主學習能力的深層次屬性，其源于三維虛擬平臺真實性、科學性及其知識性；交互性是指人機對話，通過鼠標或鍵盤，學習者以第一人稱或第三人稱的方式在虛擬平臺完成相應操作的過程；想象性是虛擬平臺促使學習者思考的屬性，學習者通過思考，采取不同的操作，虛擬平臺將給出不同的結果、失敗或終止；互聯(lián)性是網絡虛擬平臺的固有屬性，操作結束后，數(shù)據(jù)分析、報告提交、問題的討論與交流、成績評定等，通過互聯(lián)網交流平臺進行學生之間、教師之間、師生之間的文字、聲音、圖片及視頻的互動來完成。

2、異同點

場景不同，虛擬實驗是在學習環(huán)境的實驗室的實驗臺上進行，虛擬實訓是在工作環(huán)境的企業(yè)、工廠的車間進行。虛擬實驗環(huán)境可以不拘泥于現(xiàn)實的實驗室環(huán)境，可以創(chuàng)造、發(fā)揮、想象，也可以是游戲場景，其目的是吸引學習者，激發(fā)其自主學習；虛擬實訓環(huán)境必須是真實的現(xiàn)實企業(yè)、工廠存在的環(huán)境，給學習者的感覺是我就在這個地方工作，從而激發(fā)其學習的自主性。

內容不同，虛擬實驗是實驗教學中實驗室真實實驗不具備或難以完成實驗項目，虛擬實訓是參加工作后的企業(yè)、工廠進行生產所要使用的大型儀器、設備及生產流程等。

參與者不同，虛擬實驗不同要求不同年級的學生參與學習，虛擬實訓是對即將參加工作的學習者提出的學習要求。

功能不同，虛擬實驗是要求學生掌握的基本知識、基本理論、基本技能，虛擬實訓是為了使畢業(yè)生能夠快速地融入社會、企業(yè)、工廠，了解其所工作的環(huán)境，盡快實現(xiàn)身份的轉變，成為具有創(chuàng)新精神和實踐能力的新的社會力量。

（二）網絡三維虛擬實訓平臺

網絡三維虛擬實訓平臺作為一種新型的教學模式，在國家的大力推動下必將成為未來的重點發(fā)展方向。[8]虛擬實訓平臺的搭建主要包括以下部分：

1、虛擬場景

虛擬場景必須真實存在的，學生畢業(yè)后有可能在現(xiàn)實工作、學習中接觸到，使畢業(yè)生工作后，感覺這個地方他曾經來過。比如，場景可以是某個藥品生產企業(yè)的藥廠。虛擬場景可以從開車或步行進入大門開始，一直到辦公室、車間、餐廳等。如臨其境，場景宏大。學生進入平臺系統(tǒng)后可以以第一人稱方式在場景中行走，也可以以第三人稱方式在場景中漫游，根據(jù)學生學習目的不同選擇進入不同場地，操作不同設備和儀器，綜合利用所學基本知識、基本理論、基本技能，完成實訓教學過程，培養(yǎng)實訓技能和創(chuàng)新精神，提高實踐能力。

2、儀器設備

儀器設備必須是市場正在使用的，而高校的實訓教學不具備的大型儀器和設備，隨著生產企業(yè)的儀器設備的不斷更新，虛擬實訓儀器設備也必須相應的不斷更新，以適應畢業(yè)生的工作環(huán)境。儀器設備包括兩部分，一部分是單一功能的儀器，比如制片機，烘干機等；另一部分是生產線，比如包裝生產線等。

3、實訓內容

虛擬實訓內容是提高學生實訓技能的關鍵，也是激發(fā)學習者自主學習的關鍵，所以要求虛擬實訓內容必須具備系統(tǒng)性，精細性，科學性。

系統(tǒng)性是指某個實訓內容由開始到結束是一個完整的過程，通過這個實訓過程可以解決一個問題。比如中成藥生產，虛擬實訓過程可以從采藥開始，甚至從種藥開始，經過晾曬、烘干、粉碎、提取、分離、制劑、檢驗、包裝、銷售各個環(huán)節(jié)。各個環(huán)節(jié)可以設計成一人操作的流水式，也可以設計成多人完成的合作式，可以借鑒大型游戲場景中的任務模塊，完成不同的虛擬實訓操作。培養(yǎng)學生考慮問題的完整性、縝密性、嚴謹性以及互助合作的團隊精神。

精細性是指每一個步驟都有交互操作，精細到一個藥瓶蓋兒的安裝。通過這種形式培養(yǎng)學生細心、耐心的工作能力。

科學性是每一個操作步驟都禁得起嚴格的推敲，要嚴格按照國家標準，嚴格執(zhí)行國家藥典要求的操作過程，要求制作者實地考察或現(xiàn)場親自操作，熟練操作過程、步驟，可以請相關的專家和工程師對虛擬實訓過程進行評審，經過反復的調試、修改再調試，達到操作過程與生產過程完全相同。要有相應的數(shù)據(jù)，比如片劑的制備，要求原藥材、輔料、成藥三者的比例要嚴格按照現(xiàn)實生產進行配比。

4、平臺構建

網絡三維虛擬實訓基地建設突出體現(xiàn)網絡化、三維化、智能化、現(xiàn)代化。網絡化可以實現(xiàn)多人登錄、團隊合作、交流互通；三維化要求實訓場景是現(xiàn)實的場景呈現(xiàn)在計算機的屏幕上，達到高度仿真的效果；智能化主要體現(xiàn)實訓者在場景中可以相互交流，也可以與場景中的儀器、設備進行交互；現(xiàn)代化體現(xiàn)在平臺建設要時時更新，儀器、設備要與時俱進，要與現(xiàn)實生產實踐的儀器、設備一樣時時淘汰、更新。

三、結語

實訓教學是提高高校畢業(yè)生實踐能力的主要途徑，是高校畢業(yè)生由學生轉變?yōu)樯鐣敻粍?chuàng)造者的橋梁，是高校培養(yǎng)具有過硬本領，勇于創(chuàng)新創(chuàng)造人才的主要手段。網絡三維虛擬實訓平臺建設為高校尋找到一條解決實訓教學問題的便捷途徑。

[1]陳晶晶,黃亞平．虛擬實訓國內外研究現(xiàn)狀[J]．現(xiàn)代營銷,2014(3)：82．

[2]李平,毛昌杰,徐進．開展國家級虛擬仿真實驗教學中心建設提高高校實驗教學信息化水平[J]．實驗室研究與探索,2013(11)：5～8．

[3]樊香,張大偉,許國防,張麗萍．臨床基本技能實訓的課程設計與探索[J]．中醫(yī)藥管理雜志,2016(18)：40～42．

[4]劉曉波．高職實訓基地建設研究綜述[J]．遼寧經濟管理干部學院學報,2015(1)：59～62．

[5]馬愛霞,王澤．藥學類專業(yè)實訓教學體系研究[J]．藥學教育,2013(5)：42～45．

[6]秦溱．論虛擬實訓教學的價值[J]．高教論壇,2012(4)：92～93．

[7]柴群,張世祿,李佳．基于虛擬現(xiàn)實仿真的教學實驗室研究[J]．中國教育技術裝備,2009(4)：62～64．

[8]楊睿范,雯杰,孫景榮．虛擬實訓平臺的建設與思考[J]．繼續(xù)教育,2015(8)：38～39．

（作者單位：1.黑龍江中醫(yī)藥大學實驗實訓中心；2.黑龍江中醫(yī)藥大學藥學院）

黑龍江中醫(yī)藥大學教育教學研究基金項目（2014- 2016）；黑龍江省教育科學“十二五”規(guī)劃課題（GBC1214073）；黑龍江省高等教育科學研究“十三五”規(guī)劃課題，（16G134）。

許樹軍（1973-），男，內蒙古赤峰人，實驗實訓中心高級實驗師，碩士，研究方向：實驗教育與研究。