VR教育培訓平臺的教學改革研究與實踐

摘要：為了激發學生學習的積極性和主動性，培養其工匠精神，筆者提出采用VR教育培訓平臺，進行教學改革研究和實踐。結果顯示，該平臺適合于個性化教學模式，這種教學模式激發了學生學習的積極性和主動性，有效地培養了學生的工匠精神。

關鍵詞：VR;教育培訓平臺;學習積極性;工匠精神

中圖分類號：G434 文獻標識碼：A 論文編號：1674-2117（2018）08-0088-04

引言

工匠精神的內涵在于精益求精、嚴謹、耐心、專注、堅持、專業、敬業。目前，一些應用型院校在為國家培養應用型人才的同時，已經將培養工匠精神融入到教學過程中。[1-2]為了在教學過程中激發學生的學習積極性和主動性，培養學生的工匠精神，筆者采用了新型VR教育培訓平臺（VR建筑實訓平臺），進行了教學改革研究和實踐。

VR應用于教育領域，能模擬三維學習環境，學生等有關人員在這個模擬環境中學習或得到培訓。Delucia A等人把這個學習環境稱為“Second Life”，即“第二人生”，它是模擬真實社會在線角色扮演的平臺，且能夠構建一種沉浸式、游戲般趣味性的學習環境[3]，這個學習環境遠比坐在屏幕前觀看二維圖像、動畫要真實、方便和有趣得多。

虛擬現實系統是學生在虛擬空間進行學習和培訓的模擬軟件和裝置，這個系統被稱為VR教育培訓平臺。學生在該平臺上學習培訓時，可以與虛擬物體實時地交互，可以根據自己的思路探索整個虛擬環境，并選擇自己想體驗的內容。學生在虛擬空間觀看VR作品的時間不受限制，可以隨時播放、暫停或切換到其他的VR作品，也可以從不同角度長時間瀏覽虛擬作品，而且操作簡單快捷。

VR教育培訓平臺介紹

2016年，VR在我國教育界獲得了廣泛推廣，國內一些公司也推出了VR教育培訓平臺。VR教育培訓平臺主要由兩部分組成：一部分是VR平臺，如VR套裝（如下頁圖1）;另一部分是VR教育培訓的模擬軟件。杭州萬霆科技公司是其中推出VR教育培訓平臺的公司之一，該公司推出了VR建筑實訓中心，并于2017年與筆者所在學校進行了校企合作，在建筑工程學院實訓中心搭建了VR教育培訓平臺。下頁圖2是VR平臺的工作場地，其中主要有主機、交互設備、屏幕、投影儀和HTC Vive VR套裝等，主機里裝有教育培訓的虛擬建筑模擬軟件。用戶戴上HTC Vive VR頭盔，操縱兩個手柄控制器，才能進入三維虛擬世界，在三維虛擬世界漫游、學習和培訓。

學生在VR教育培訓平臺學習

VR教育培訓平臺建成后，啟動系統，學生戴上VR頭盔，兩手握住手柄控制器，就可以到虛擬建筑空間漫游、學習和培訓了。如圖3所示，學生通過轉動身體和頭部，操縱手柄控制器的兩個按鈕，就能漫游在虛擬空間，操作使用非常簡單。圖4是學生戴上頭盔后看到的虛擬建筑場景，轉動身體和頭部，操縱手柄控制器的兩個按鈕，還可以進入其房間漫游，仔細地觀察該建筑物的空間大小、天花板的高度、地板材質等建筑特點，能在虛擬建筑的環境中進行建筑工程施工、安裝等技能學習和訓練，并可以反復練習，發現自己存在的問題，掌握解決問題的正確方法。

VR頭盔中有顯示器和立體聲揚聲器，能把用戶的視覺、聽覺封閉起來，產生虛擬視覺，并使用手柄控制器把用戶的手感通道封閉起來，產生虛擬觸動感，與此同時，頭、手、眼均有相應的頭部、手部和眼睛視向等跟蹤器的追蹤，使整個虛擬系統的相互作用達到盡可能的實時。VR平臺與教育培訓的模擬軟件相結合，創設了一個學習訓練的虛擬環境，學生在這個虛擬環境學習培訓時，具有與虛擬空間物體交互的感覺。學生完全沉浸在虛擬三維物體組成的空間中，能集中精力學習培訓，擺脫外界的干擾。

個性化教學模式在VR教育培訓平臺的教學實踐

2010年，Abby G. Ershow等專家已經把個性化教學模式應用到VR健康教育平臺。[4]2014年，百余位教育專家出席了美國“技術促進個性化學習”的國家峰會〔National Summit on Technology-Enabled Personalized Learning （TEPL）〕，他們一致認為，現在的計算機和多媒體（包括VR）等技術，使得在學校一定范圍內實施個性化教學模式成為現實可行。[5]因此，筆者也把個性化教學模式應用到了建筑實訓中心的VR教育培訓平臺。

個性化教學模式是以學生為主體，加強培養學生的個體特長和能力的教學模式，教師應以學習者為中心，承認學生的個性差異和能力差別，重視學生對不同學習層次的需求，充分發揮學生的主觀能動性，制訂適合學生的教學目標、內容和方法。個性化教學模式的本質在于學習的自主選擇性，即學生可以自主選擇學習內容、學習順序和學習進度。[6]

在個性化教學模式的實施過程中，教師是學生的指導者，強調提升學生的學習興趣和樂趣，使學生樂于參與，主動學習和探究。在VR教育培訓平臺的實際個性化教學過程中，教師要實現個性化的教學，學生要完成個性化的學習，圖5是學生在VR教育培訓平臺的個性化學習流程圖。

筆者選取了大二年級的小部分學生參加個性化教學模式的教學實踐。這些學生對該平臺的教學改革實踐非常感興趣，又具備了一些建筑相關的知識技能，其成績屬于中等，因而學習培訓的主要目的是進入虛擬學習環境后，查漏補缺，提高學習成績。筆者在設計了個性化教學模式的教學目標和內容后，要求學生根據自己的實際情況，檢查沒有掌握的或忘記的知識技能，制訂個性化學習任務，并確定在平臺上學習培訓的時間和進程，教師則相應地給與學生彈性的時間安排。

學生確定了個性化學習任務后，就要掌握VR教育培訓平臺的使用方法。為了讓學生更好地掌握該平臺的使用方法，可以先讓學生參觀VR建筑實訓中心，簡述其中主要組成部分，如主機、交互設備、屏幕、投影儀和HTC Vive VR套裝，且主機里裝有基于BIM的虛擬建筑模擬軟件。學生戴上HTC Vive VR頭盔，操縱兩個手柄控制器，就能進入虛擬的建筑環境中學習和訓練。另外，教師要特別明確該平臺的工作設定區域比較小，如果在設定區域之外，就不能進入虛擬空間，不能進行學習培訓。也因此，目前還不能大規模地讓學生在這個平臺上進行個性化學習培訓。

學生掌握了平臺的使用方法，就可以進入該平臺學習了。學生在進入虛擬學習環境漫游的過程中，看到與學習任務有關的功能模塊，就可以打開該功能模塊，進行學習訓練。例如，學生漫游的過程中，看到“梁柱的施工和安全知識”學習培訓模塊后，就可以操作手柄控制器，進入這一模塊進行學習，鞏固相應的知識，并可反復學習，牢固掌握相關的知識。學生在對這一模塊的學習感到滿意后，可以繼續漫游，在漫游的過程中，當看到玻璃幕墻和預定的學習任務“玻璃幕墻的安裝”后，操縱手柄控制器，就能轉換到該學習培訓模塊，溫習玻璃幕墻的安裝及注意事項。

教學實踐表明，絕大多數學生進入虛擬學習空間后，都會像玩游戲那樣熱情高漲，有效地激發了學習積極性和主動性，有時還會進行反復學習，精益求精，但這也導致學生總是要求延長時間。所以，教師必須要求學生不要打開與預定的學習任務無關的功能模塊，以免浪費時間，影響其他等候學生的學習培訓。

在學生退出虛擬學習環境后，教師要求每位學生總結在虛擬世界學習訓練的體會，匯報在漫游學習時遇到的困難和解決問題的方法，當實訓完成后，很多學生希望多給機會，要求再次在該平臺上進行學習。另外，教師要梳理與匯總學生遇到的主要問題和解決問題的方法，檢測學生完成學習任務的情況，以便有效調控后續的學習任務和進程。可以肯定地說，成績中等的學生通過該平臺的學習訓練，能比較好地完成預定的學習任務，達到了良好的查漏補缺的教學效果。總之，學生在利用該平臺進行個性化學習的過程中，發展了分析問題和解決問題的能力，培養了對自己學業精益求精的工匠精神。

參考文獻：

[1]王千文.德國：“工匠精神”培養融入教學全過程[N].中國教育報.2017-6-6：（12）.

[2]叢中笑，陳靜.淺談在《PLC技術》項目化課程教學過程中工匠精神的培養[J].中國培訓，2017（10）.

[3]Delucia A，Fransese R，Passero I，et.al.Development and Evaluation of a Virtual Campus on Second Life：The Case of Second DMI[J]. Computers & Education. 2009，52（1）：220-233.

[4]Abby G.Ershow，Charles M.Peterson，William T.Riley et al.Virtual Reality Technologies for Research and Education in Obesity and Diabetes[J].Research Needs and Opportunities：Journal of Diabetes Science and Technology. 2011（3）：212-214.

[5]Jill Abbott，Mark Schneiderman and Bruce Umpstead et al. Technology-Enabled Personalized Learning-Findings & Recommendations to Accelerate Implementation[M].Raleigh，NC，2014.

[6]王庭波，劉艷平.個性化教學模式的實踐探索[J].課程·教材·教法，2011（8）：154-156.

作者簡介：劉崇進（1959.5—），男，湖南人，副教授，博士，督導員。

基金項目：2017年廣州市哲學社會科學“十三五”規劃課題（課題號：2017GZMZGJ29），以及2017年廣東省高等學校教育研究會課題（課題號：2017SZY079）。