VR技術在高職水利工程施工教學中的應用初探

金晶 熊芳金 張穎

摘?要：近年來，隨著信息技術的不斷發展，以VR技術為基礎的教育信息化不斷向教育現代化發展，促進教學改革創新。本文對VR技術的特點、高職水利工程施工課程教學現階段的教學困境進行深入分析，探索和實踐了基于VR的水利工程施工教學模式，為改進傳統教學模式提供新的思路。

關鍵詞：VR;水利工程施工;高職

2017年1月，國務院印發了《國家教育事業發展“十三五”規劃的通知》，其中提出了“互聯網+教育”應該大力推廣，將互聯網、大數據、人工智能以及虛擬現實技術（以下簡稱VR）綜合起來使用，探索未來教育教學新模式并全力推動。我國教育改革和發展正面臨前所未有的機遇與挑戰，科技引領教改，VR助力育人，以教育信息化帶動教育現代化，促進教育的創新和改革。VR技術在高職教學中有美好的應用前景，根據高職學生的特點，VR場景所帶來的沉浸感、交互感、職場環境有助于幫助學生對于一些較抽象的課程的學習，如水利工程施工課程。

一、VR技術的特點

VR（Virtual Reality）技術全稱是虛擬現實技術，是一種運用現代高科技手段將物體、場景等以虛擬方式呈現的一種人機交互的高級智能化計算機技術[12]。我們可以在Unity軟件內根據課程教學需要，創建出課程所服務崗位的職業場景、實物模型及行為動畫等，最終將模型在Unity軟件里打包成安卓apk文件，再導入VIVE Focus Plus頭戴式設備內，將傳統的教學知識點通過虛擬現實技術轉換成生動、有趣味性、有沉浸感的虛擬現實模型。通過虛擬現實模型，學生通過聽覺、視覺等，經過一系列交互式的行為，逐步沉浸在計算機構建的虛擬世界里，將知識點具象化，增強學習的趣味性[3]，有助于提高學生的專注度，達到提升教學效果的目的。VR技術已經應用于多個領域，例如在體育教學中運用虛擬現實學習和教育，不僅可以減輕實際空間中某些培訓操作的困難和危險，而且可以顯著降低培訓成本[4]。

二、水利工程施工課程的教學困境

水利行業有著很強的實踐性，在水利水電建筑工程專業的高職教育人才培養過程中，越來越注重對學生實踐能力的培養。水利工程施工課程是水利水電建筑工程專業的專業核心課程，實踐能力要求高，但在組織開展教學過程中，存在以下教學困境：第一，在組織教學實施過程中，課程內容抽象，現場崗位工作環境復雜，校內實踐條件不足，使得學生在學習過程中難以掌握;第二，傳統的以書本為代表的教學資源，展現方式固化，缺乏多元性、趣味性，提供的感性材料不足，不利于激發學生的學習主動性;第三，學生校外實訓成本高，成效低，而且受到天氣、企業項目的進度、當地住宿容納能力等因素的限制，很難得到系統的訓練。

三、基于VR技術的教學模式探討與實踐

為了突破專業教學困境，打破傳統教學壁壘[5]，更好地發揮VR技術的優勢，將VR技術融入水利工程施工的教學中，使得信息技術與教育教學更加深層次地融合，設計出基于VR的教學模式。在教學實踐中，選擇淺孔爆破這一教學內容，因為它在壩基石方開挖中應用廣泛，但內容抽象，且由于危險系數較高，學生缺乏實習機會，即使安排施工現場實習也因為工地進度、安全等問題無法深入學習，所以采用VR技術輔助教學可以在一定程度上緩解現階段的教學困境;同時學生可以借助VIVE Focus Plus進行實操，鞏固教學內容，提高教學效果。具體做法如下：

首先，從人才培養的角度出發，切實落實課程思政教育，以學習小組的形式開展“五分鐘思政小講堂”活動。通過播放時政要聞，組織小組討論，由代表進行學習體會分享，潛移默化地培養學生的工匠精神以及關注時政的職業素養。

然后，利用Unity軟件制作出的水利施工淺孔爆破現場常用的施工設施，包括裝載機、反鏟挖掘機、全站儀、手風鉆和液壓破碎錘，加載到VR課件后，通過放大、縮小、旋轉VR模型，使得學生可以從多角度觀察模型，加深印象，將書本上生澀的知識點變得生動有趣、易懂，讓學生看其形、知其意，形象地理解淺孔爆破中常用的施工設施。用VR模型、動畫，進行虛擬現實場景的動態演示，將學生帶入職業情境中，將書本上生澀的知識點變得生動有趣、易懂，有效化解教學難點。虛擬現實技術的融入，使得教學內容對接崗位工作內容，縮短了教與學的時間，幫助學生掌握教學重點，提升了教學效率。

最后，基于水利VR平臺，學生完成淺孔爆破施工員考核模式的虛擬實操任務以及理論答題等多任務考核。模塊的闖關游戲形式將知識點、技能點寓教于樂。教師在電腦端查看成績，進行點評。

根據課后的調查問卷，82.3%的學生能夠適應這種教學模式，88.2%的學生表示這種教學模式提高了自己的學習興趣。同時根據一周后與傳統教學班級的測驗成績對比，學生對知識點的掌握要高于傳統班級，尤其是對職業崗位內容的理解。

四、結語

通過虛擬現實技術搭建的虛擬環境，借助VR體驗設備開展沉浸式教學，讓學生在創設的職業情境中深入學習，彌補教學條件的不足，豐富教學資源，理論與實踐相結合，輔助教學工作，激發學生學習興趣，加深印象，滿足學生自主學習的需要，不斷提高教學質量。跟隨時代的腳步，不斷將VR等信息技術深入融合到教學改革中，一定能更好地達到教學效果，積極推動高職教育蓬勃發展。

參考文獻：

[1]吳笑偉，崔志博.基于VR技術的七位一體高職教學模式改革[J].中國職業技術教育，2018，（20）：2125.

[2]陸海燕，鮑文博，王海軍，白泉.基于BIM與VR技術的土木工程CAD教學模式實踐探討[J].土木建筑物工程信息技術，2017，9（4）：6266.

[3]何奎.VR技術支持下數字藝術設計專業教學模式創新[J].設計教育，2019：134135.

[4]陳偉.基于VR虛擬信息技術的高校體育教學模式研究[J].體育研究與教育，2018，33（1）：7071.

[5]張利紅，譚學良.VR教學模式在對外漢語口語教學中的應用初探[J].長春師范大學學報，2019，38（5）：183187.

基金項目：江西省高等學校教學改革研究重點項目（項目編號：JXJG18831）;江西省高等學校教學改革研究重點項目（項目編號：JXJG19831）

作者簡介：金晶（1991—），女，漢族，江西南昌人，講師，主要從事水利工程施工教學研究。