職業教育虛實融合場景化學習活動設計研究

郭欣悅　吳峰　邵梁

摘要：虛實融合學習空間的構建撬動了學習方式的變革，以學習空間為中介創設的多模態學習場景，成為職業教育教學改革的新樣態。該文采用文獻分析的方法，界定了虛實融合場景的內涵，分析了職業教育虛實融合學習場景創建的關鍵技術，以解決職教領域教學的痛點問題為目標，構建了職業教育虛實融合學習場景框架。在活動理論的指導下，分析職業教育學習活動的要素及要素間的關系，對活動的主體、組織、形式、結構和規則要素及關系進行設計，構建了職業教育虛實融合場景化學習活動框架，提出了虛實融合場景化學習活動的設計思路。該研究提出場景作為學習環境的子集，針對職業知識學習的特點，梳理了職業教育虛實融合的學習場景類型，認為場景化學習的關鍵是場景的創建及不同場景中的活動設計，從活動要素、活動類型、活動結構序列等方面進行了深入分析。

關鍵詞：場景化學習;虛實融合場景;場景構建;學習活動設計

中圖分類號：G434 文獻標識碼：A 文章編號：1006-9860（2021）02-0131-06

一、引言

職業教育的人才培養目標以就業為導向，不斷適應技術進步與生產方式變革對技能人才的需求。教育部在2006年《關于全面提高高等職業教育教學質量的若干意見》中提出要充分利用虛擬技術，創建虛擬工廠、虛擬車間、虛擬工藝和虛擬實驗[1];2012年教育部發布《關于加快推進職業教育信息化發展的意見》中提出開發虛擬仿真實訓平臺、工作過程模擬軟件等多種形式的職業教育數字化信息資源;2017年發布《關于進一步推進職業教育信息發展的指導意見》，提出“加大云計算、大數據、物聯網、虛擬現實/增強現實、人工智能等新技術的應用，體現產教融合、校企合作、工學結合、知行合一等職業教育特色”[3]。2020年發布關于《職業院校數字化校園規范》，從工學一體化的角度提出建設“信息技術支持的教學和學習空間、工作場所和虛擬及其相互融合的工學環境”[4]。國家層面就利用虛擬技術提升職業教育教學質量出臺的系列政策，均強調了構建虛實融合學習環境是職教院校信息化環境建設和發展的方向。

虛實融合的場景化學習將技術與學習活動融合為一體，有利于在校學習活動與就業的銜接、解決實訓環境匱乏的問題、形成工學一體化培養體系，引發學習資源呈現與供給方式，撬動教學方法與模式的改變，探索多模態學習場景下沉浸式體驗學習、分布式學習、個性化學習和全方位協作學習活動的設計，對促進職教領域信息化教學模式創新和培養高素質的技能型人才有其特有的價值和意義。

本文將通過面向工作世界的多模態學習場景功能及特點的分析，構建職業教育虛實融合學習場景設計框架，構建職業教育場景化學習活動設計框架。探索虛擬現實技術、增強現實技術與教育教學創新融合的有效路徑，通過場景設計、學習活動設計微觀層面的研究，實現活動任務驅動的多場景流暢銜接的體驗學習。

二、虛實融合場景化學習是解決職教領域教學痛點問題的可行之道

職業教育以能力導向為本，旨在培養具備熟練技能的勞動者，能夠快速勝任崗位工作。基于此目標職業教育教學中推行以工學一體化的課程及活動設計理念，力圖將工作領域場景與學校學習場景進行統整，要達成此教學預期，傳統的教學環境顯然無法實現。利用虛擬現實技術、增強現實技術、物聯網技術和移動技術的優勢，與傳統環境相結合可以解決傳統教學中的瓶頸問題。當前虛實融合環境建設與應用已經進人職業教育領域，但由于實踐時間不長，加之地域和學校的差異，在整合應用層面上還存在著諸多問題。

（一）整合形式大于整合實質，難以真正發揮虛實融合環境的功能

通過全國職業教育信息化教學大賽作品的觀摩分析，發現已有少部分教師開始關注并嘗試使用虛擬環境、虛實融合環境開展教學活動，改變傳統的教學方式。但在應用方式上牽強使用的現象普遍存在，多數處于演示、觀察為學生建立表象的階段，以輔助教師講授的教學功能為主。為此，目前對虛實融合學習環境功能挖掘不足，在教學中使用較少，且處于淺表化應用階段。

虛實融合學習環境的功能和優勢為何？最適宜解決職業教育教學的問題為何？虛實融合教學活動設計與實踐，必須在恰當理論和適切方法的引領下實施，考慮到虛實融合的最大優勢為可模擬還原真實環境中難以再現的場景，是解決職業教育實踐中“進不去、看不見、動不了、難再現”痛點問題的可行之道。

（二）虛實融合的多場景無縫教學缺乏綜合設計目前的虛實融合教學環境與教師講授、學生訓練還未能做到多場景流暢銜接，未能形成單元大概念、整體學習任務為統領的綜合學習設計理念與設計方法，零散化的知識與技能學習訓練方式仍占主導地位。

虛實融合學習環境其實質是多場景的學習環境，在設計中需考慮不同場景的優勢互補，打破傳統教學的時空限制，契合復雜技能訓練及遷移的機制，支持學習活動在不同場景中通過連貫轉換完成，是解決傳統職業教育中單一場景無法滿足全方位學習需求痛點問題的可行之道。

（三）工作場景與學習場景脫節，阻礙了工學一體化的設計

傳統職業教育教學環境制約了工作環境及崗位場景的創建，工作場景與學習場景脫節現象是職業院校中普遍存在的問題，學習即工作、工作即學習的一體化設計難以實現。即便是有可以利用的虛實融合學習環境，教學中出現了將現實實驗可做的技能訓練模式僵硬地改為虛擬模擬訓練模式，為了使用虛擬現實技術的簡單化處理方式，無法從根本上解決工作場景與學習場景脫節的問題。

虛實融合學習場景的設計以及學習活動的設計，需要在成熟理論的指導下，在學習內容分析和工作過程分析的基礎上進行工學一體化設計。充分發揮虛實融合學習場景的功能和優勢，設計以學習者為中心的體驗學習和參與學習活動，實現學習場景設計與學習活動設計的高度契合是解決工學脫節問題的可行之道。

三、職業教育虛實融合學習場景的設計要義職業教育虛實融合學習場景的構建，從目標層面而言，有助于實現面向工作世界的學習，形成貫通學習與就業一體化的機制，達成職業能力為本、就業需求為導向的培養目標。從教學層面而言，場景化學習能破解知識技能學習與工作場景實訓脫節的問題，利用網絡技術、虛擬現實技術、增強現實等技術的優勢和特點，分析職業技術教育的教學需求，設計虛實融合的多樣化學習場景，設計突顯職業知識與職業能力的學習活動，實現即學即用的場景化學習。

構建職業教育虛實融合的學習場景，需要厘清虛實融合場景的特征與功能、技術對創建學習場景的支持作用，分析工作場景與學習場景之間的關聯、學習場景與職業知識與能力之間的關聯，探索職業教育虛實融合學習場景的相關要素及其相互關系，從理論范疇提出適合職業教育特色的虛實融合學習場景建構模型。

（一）虛實融合學習場景的界定

虛實融合場景是在特定時間空間中，以需求為導向，以事件為表現形式，以人、時間、空間、事件、連接方式等因素構成的統一體。虛實融合場景有虛擬場景、真實場景、虛實融合場景幾種類型。職業教育中的教室、實驗室、實習工廠車間、企業工作崗位等為真實場景;可穿戴設備、傳感設備可創建虛擬場景;增強現實技術、移動設備可創建虛實融合的場景。

學習場景聚焦教學應用，是支持特定空間、針對具體的教學活動開展的直接條件。學習場景設計以學習者為中心，以學習任務為分類標準，整合各種學習資源、學習過程和學習方式，將技術與學習活動整合，形成相對完整的學習情境和學習體系。場景創建依賴學校的信息化教學環境，在真實學習環境、虛擬學習環境、虛實融合的學習環境中，針對特定學習主題、項目，根據學習內容的特點，在特定的學習時間和空間開展不同類型的學習活動，

支持個體或個體與社群的交流互動，每個學習場景的構建既要體現場景的基本要素，也要滿足學習復雜性的特征。

職業教育重在培養學生的職業能力。教學中存在三高（高成本、高危險、高污染）及四難（難下去、難動作、難看出、難再現）的問題5，僅依賴真實場景學習無法解決學校教學環境的難題。職業教育教學中的現實訴求作為場景構建的主動力，技術作為場景構建的原動力，催生了多場景支持下的混合學習、泛在學習等教學模式。多模態的場景化學習，讓真實體驗感知的學習可在真實場景中進行;讓身臨其境沉浸體驗的內容，通過設計虛擬場景進行學習;讓跨越時空、微觀或宏大的內容，通過設計虛實融合的場景，將現實世界與虛擬對象進行疊加，增強對現實世界的體驗。根據認知與技能學習復雜度的不同，可設計單一場景支持下的學習活動，也可設計在多個場景中轉換的無縫銜接學習活動。

（二）虛實融合學習場景構建的關鍵技術

學習場景的構建離不開技術的支持，從技術的角度考慮，科技大神、全球科技創新領域最知名的記者羅伯特。斯考伯（RobertScoble）在《即將到來的場景時代》一書中提出了構成場景的大數據、移動設備、社交媒體、傳感器和定位系統五種技術[6]。真實學習場景、虛擬學習場景、虛實融合學習場景的構建，除了考慮一般場景的支持技術，還需考慮依托虛擬現實技術、增強現實技術、混合現實技術構建學習場景。多樣態技術為構建虛實融合學習場景提供了可能，這也恰好說明了技術與學習場景之間的內在關聯性，如表1所示。

（三）職業教育虛實融合學習場景的框架構建構建虛實融合的學習場景，消解職業教育教學中理論教學與實踐教學脫節、實踐教學方法單一陳舊、實踐內容滯后無法滿足產業轉型升級對人才不斷上升的需求等問題7。學習場景的構建本著解決職教領域教學痛點問題為目標，基于設計思維以多空間融合為前提，學習場景設計應考慮學習任務、學習資源與工具、交互對象與空間、情境脈胳、支架的鑲嵌等基本要素，發揮新技術的功能與優勢，設計多空間的連接與溝通，讓場景適配不同類型的學習活動。

綜合考慮虛實融合多場景的構成要素、技術支持、分析場景的主要功能、場景化學習的主要形式幾個維度及相互關系，提出適合職業教育特點的虛實融合學習場景框架，如圖1所示。

該框架以解決職業教育教學長期存在“進不去、看不見、動不了、難再現”的痛點問題為出發點，利用技術的優勢創建虛實融合學習場景，貫穿面向工作世界的設計理念，通過真實、仿真模擬再現職業崗位的工作場景，體現真實、沉浸、體驗和交互的學習功能，突顯場景學習與職業能力養成的契合關系，從而實現“進得去、看得見、易操作、易再現”為目標的場景化學習。弱化虛擬空間和實體空間的人為割裂，以統整的思路設計體現職業教育教學實踐特點的學習空間和環境，體現學習者為中心、學習即工作、自主學習與個性學習、多場景多方法。設計適配性強的場景，為進一步設計針對性強的場景化學習活動，作好鋪墊。

四、職業教育虛實融合場景化學習活動框架設計場景化學習活動設計是為了實現活動目標，通過對學習活動類型、活動方式、活動結果、活動結果的評價等進行規劃和設計，可以明晰場景化學習的路徑。場景化學習的突出特征是以學習者為中心的活動設計，體現多場景、個性化學習的設計要義。從活動類型和方式的設計維度應滿足學習者隨時學習、隨地學習、不同需求動機的學習、可選擇自己想學的內容;從方法策略的設計維度應滿足學習者同一內容可以有不同的學習途徑和方法，有不同的內容和層次水平要求，適應學習者不同的學習節奏;從學習場景的設計維度應滿足學習者可以有多種地點、時間、技術類型的選擇，實現多場景學習的需求;從學習活動支持服務的設計維度應滿足從數據的場景化計算、用戶場景需求的理解、場景需求內容的匹配與推送等三個關鍵步驟，實現精準的場景化服務[8]。

在探討了職業教育虛實融合場景設計要義的基礎上，思考虛實融合場景支持下的學習活動設計，需要厘清學習活動的本質內涵和構成要素，分析梳理活動的類型及序列結構，依據活動理論提出虛實融合場景學習活動設計框架。

（一）學習活動的內涵及要素

研究者們從不同角度對學習活動進行了研究，Mayes，T&S.deFreitas認為學習活動是學習者為了完成預期的學習目標，與學習環境之間進行交互的過程;劉靜認為學習活動既包括學習者為達到學習目標所需完成的學習任務及其所有操作，也包括學習者在操作過程中所形成和發展起來的認知、技能和情感態度。李紅美等將虛實融合環境下的學習活動定義為在特定的學習環境中，在教師有目的的引導下，學生群體通過探索、合作或個別學習，以及師生交互等操作而完成特定學習目標的認知活動，也包括培養學生的技能和態度的活動"。本文針對職業教育教學活動的特點，將學習活動界定為：在虛實融合學習場景中，在教師的示范引領下，學生通過感知觀察、操作體驗和多樣化交互，完成場景學習任務的系列操作，使其具備勝任職業的能力。

活動理論是研究特定社會文化歷史背景下人類行為活動的理論。1987年，芬蘭學者恩格斯托姆（Y.Engestrom）在維果斯基相關研究的基礎上，提出了第三代“活動理論”[12]，對活動結構和要素以及要素間關系進行了系統研究，其研究成果為虛實融合的場景化學習活動框架構建提供了參考。根據活動理論揭示的學習活動三個主要因素為學習主體、學習群體和學習目標，三個次要因素是學習工具、學習群體間的交流規則及學習任務分工。據此理論推衍出構成職業教育學習活動的要素有學習主體、學習活動場景、學習目標、活動任務、資源與工具、活動類型及活動序列、活動結果、活動結果的評價。

基于虛實融合學習場景的學習活動設計，是從學習場景設計與創建到場景學習的發生過程，學習場景是學習活動開展的物質基礎。虛實融合場景設計利用虛擬現實技術、計算機仿真技術、物聯網技術、移動技術等，逼真地模擬真實工作場景，支持仿真實操過程、操作程序和動作要求的訓練，支持角色及協作，支持考核和技能鑒定等學習活動。遵循“虛實結合、相互補充、能實不虛”的原則設計學習活動），發揮不同場景的優勢，設計虛擬仿真實驗+真實實驗、虛擬互動+現場實際操作、虛擬仿真模擬+崗位體驗等方式構建職業教育實訓活動;設計實物模型+仿真軟件、自主學習+智能考評、虛擬仿真教學+真實現場教學等方式構建職業教育理實一體化學習活動。

（二）場景化學習活動的類型及序列

學習場景的價值在于它可直接支持知識傳遞和活動體驗，為學習活動的開展提供空間和場所。本文將學習活動內容從宏觀視角劃分為知識學習活動、技能訓練活動和情感活動三大類別，在虛實融合的三類學習場景的支持下，形成了真實環境中的課堂講授、練習、實驗、崗位實訓、協作交流與指導等學習活動;虛擬學習場景中的虛擬演示、仿真實訓、虛擬實驗、在線交互等學習活動;虛實融合場景中的觀察、操作、交互等活動。

職業教育教學中活動與場景的適配與知識技能的復雜程度、學習活動的序列、采用的教學模式等因素有關。不同的知識學習、技能訓練需要匹配不同的學習場景，可能通過單一的學習場景支持即可完成，復雜的內容也可能需要通過多場景無縫連接的連貫學習方可完成;學習內容的內在邏輯關系、技能操作的步驟決定了學習活動的序列，呈現出場景化學習在時間序列和空間關系;不同教學模式的應用支持學習者對知識的整合、反思和遷移。例如職業教育中的旅游專業教學，在課堂教學中教師利用全景模擬導游訓練系統，將景區景點通過三維可視化展現，對旅游景點和旅游產品的基本構成進行講解;學生通過角色扮演進行導游講解與服務的訓練，學生對景點的基本知識與服務要點進行了系統學習和訓練，再帶學生到實景實地進行實訓，學生對仿真場景和真實場景的教學進行對比，對真實環境下解決復雜問題的能力進一步訓練，為學生從學校學習到勝任崗位做好準備。學習過程從虛擬學習場景到真實學習場景，場景化學習無縫銜接和轉換，學習者在不同的時間地點進人不同的學習場景，參與聽講、觀察、角色扮演、實地訓練等活動，完成旅游知識、導游技能、職業態度的深度學習和體驗。

（三）虛實融合場景學習活動設計框架

職業教育虛實融合場景學習活動設計，本著對學習者職業能力發展的訴求，創建還原工作世界的真實或虛擬場景，讓學習者浸人其中進行認知學習和技能操作訓練等學習活動，縮短從學到行的過程。

虛實融合場景學習活動框架的構建，以活動理論為依據，遵循職業教育教學特點，以活動目標和任務作為活動的起始及歸宿，設計虛實融合學習場景，設計學習活動的結構、形式、組織、規則，將活動結果通過評價與活動目標進行對照，經過不斷的反饋修正迭代，完善場景設計和場景化學習活動設計，由此形成場景化學習活動設計框架，如圖2所示。

場景化學習活動的主要因素是活動主體、活動目標、活動過程和活動評價。活動主體是學習者，根據職業院校學習者的認知水平，設計適切的學習活動，體現以學生為中心的理念;活動目標作為教學活動預期達成的結果，描述了學習者完成活動后的要求與標準。活動任務體現了學習活動的目標與內容具體化，通過整體任務設計、子任務設計，形成梯度遞進的任務支架。

虛實融合場景的創建是場景化學習活動得以發生的物質基礎。在互聯網、移動終端、虛擬設備等技術環境要素的支撐下，課堂、校園、實訓中心、實驗室、實習企業等空間和場所，均可創建真實、虛擬、虛實融合學習場景。以課堂空間為例，可以創建真實的學習場景、虛擬的學習場景和虛實融合學習場景;以此類推在實訓中心空間、實驗室空間、公共空間等不同場所，根據活動任務、活動時間的不同，可以構建出豐富的契合職業教育特征的學習場景，根據不同場景的優勢及特點，學習者可以在不同場景中轉換開展無縫學習，獲得多種體驗，滿足學習者的多種學習需求。

活動過程設計是完成學習目標的載體，是本框架的重要內容，活動主體通過活動組織、活動形式、活動結構和活動規則開展活動，并輸出活動結果，形成學習活動鏈。活動組織體現了學習活動是個人學習、小組學習或是群體學習的不同組織形式;活動結構體現了學習者開展活動的時間和空間序列設計;活動形式則反映了學習者的學習方式，體現了混合學習、泛在學習、沉浸體驗式學習、協同合作的交互學習、實戰訓練學習等教學方式方法的應用;活動規則是為了保證活動順利進行的約束要求，如提出某活動需要在不同的場景中轉換來完成學習任務，要求學習活動的連續性，學習者需完成的各項活動操作，對學習活動的監管、學習行為的記錄等。

學習者的活動結果輸出是評價場景化學習效果的基本依據，學習者在不同學習場景中參與活動，學習結果、學習行為、行為軌跡、情緒變化等記錄，形成活動過程的數據，用以判斷學習者在知識、技能、情感方面的變化。通過活動結果評價分析學習目標的達成情況，反思場景化學習活動設計的合理性，不斷迭代完善提升虛實融合場景化學習活動的質量。

五、結語

虛擬現實技術、增強現實技術的快速發展，催生了虛實融合學習環境。將學習環境聚焦為更適合學習者在特定時間、空間中開展特定內容的學習場景，形成了場景化學習。

由于場景真實地還原工作環境，可以為員工的學習培訓提升效率，縮短從學到行的進程，目前場景化學習在企業培訓中受到追捧。職業教育與企業培訓有著共同的訴求，關注學習者的職業能力培養，場景化學習契合了職業教育教學特征，成為提高教學質量的學習方式。本文提出了虛實融合的職業教育場景學習活動設計框架，探索虛實融合學習環境與學習活動的結合路徑。后續研究中，將在職業教育領域基于此框架進行教學實踐。

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作者簡介：

郭欣悅：在讀博士，研究方向為企業培訓、職業教育信息化、信息化教學設計。

吳峰：教授，博士，博士生導師，研究方向為企業培訓、人力資源開發研究、數字化學習、終身教育。

邵梁：副教授，主任，研究方向為資源設計與支持服務、職業教育信息化。

收稿日期：2020年8月15日

責任編輯：趙云建