關(guān)于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在高職實(shí)訓(xùn)教學(xué)中的應(yīng)用思考

王璐

摘? 要：近年來，各行各業(yè)對(duì)VR技術(shù)的需求日益顯著，全球虛擬現(xiàn)實(shí)產(chǎn)業(yè)市場快速發(fā)展，“VR+”應(yīng)用場景加速落地，不同領(lǐng)域的多種VR應(yīng)用逐漸成為熱點(diǎn)。尤其在教育領(lǐng)域，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)扮演著越來越重要的角色。在高職的實(shí)訓(xùn)教學(xué)中，虛擬實(shí)訓(xùn)已經(jīng)成為一種新興的教學(xué)手段，在醫(yī)學(xué)、物流、化學(xué)、計(jì)算機(jī)等多個(gè)方向的專業(yè)課程中都得到了應(yīng)用。為了應(yīng)對(duì)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在高職實(shí)訓(xùn)教學(xué)中面臨的挑戰(zhàn)，更好地將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用于高職實(shí)訓(xùn)教學(xué)中，本文對(duì)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在高職實(shí)訓(xùn)教學(xué)中的應(yīng)用優(yōu)勢、出現(xiàn)的問題以及應(yīng)對(duì)策略展開探討。

關(guān)鍵詞：虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù);高等職業(yè)教育;實(shí)訓(xùn)教學(xué)

中圖分類號(hào)：G710? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? 文章編號(hào)：1673-7164（2021）27-0077-03

虛擬現(xiàn)實(shí)（Virtual Reality，簡稱VR）是一種利用數(shù)字媒體技術(shù)模擬虛擬環(huán)境從而將用戶帶入三維立體虛擬世界中的技術(shù)。近年來，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)不斷進(jìn)步和完善，在教育、醫(yī)療、培訓(xùn)、競技等多領(lǐng)域取得了蓬勃發(fā)展。本文主要闡述了虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在高職實(shí)訓(xùn)教學(xué)中的應(yīng)用優(yōu)勢，面臨的主要挑戰(zhàn)以及應(yīng)對(duì)策略[1]。

一、國內(nèi)高職院校實(shí)訓(xùn)教學(xué)現(xiàn)狀

高職教育在我國的地位日趨重要，各院校、研究機(jī)構(gòu)、企業(yè)不斷投入到高職教育的相關(guān)研究與建設(shè)中，使得高職教育得到了極大的發(fā)展。當(dāng)前我國高職實(shí)訓(xùn)教學(xué)大致分為以下兩種類型：一是校內(nèi)實(shí)訓(xùn)，主要基于校內(nèi)實(shí)訓(xùn)室或者校辦工廠的形式開展;二是企業(yè)實(shí)習(xí)，主要以輪崗實(shí)習(xí)或頂崗實(shí)習(xí)的方式，由校方將學(xué)生送入企業(yè)，在企業(yè)導(dǎo)師的指導(dǎo)下通過實(shí)際項(xiàng)目操作來進(jìn)行相關(guān)的實(shí)訓(xùn)[2]。

近年來，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在國內(nèi)教育領(lǐng)域的應(yīng)用日益廣泛，在中小學(xué)教育、職業(yè)教育、高等教育的課堂以及實(shí)訓(xùn)教學(xué)中都有所體現(xiàn)。比如北京師范大學(xué)的虛擬三維電子線路實(shí)驗(yàn)系統(tǒng);浙江大學(xué)電子工程學(xué)院設(shè)計(jì)的遠(yuǎn)程虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng);北京科技大學(xué)成功開發(fā)的純交互式汽車模擬培訓(xùn)系統(tǒng)等。同時(shí)在高職教學(xué)方面，目前部分高職院校在物流、航空航天、醫(yī)學(xué)護(hù)理、汽車維修等專業(yè)的實(shí)訓(xùn)教學(xué)中加入了虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，打破了傳統(tǒng)教學(xué)在時(shí)間、空間上的限制，采用模擬的場景，彌補(bǔ)了教師在創(chuàng)設(shè)情境時(shí)不相符合的問題。

二、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在高職實(shí)訓(xùn)教學(xué)中的應(yīng)用優(yōu)勢

（一）降低了高職實(shí)訓(xùn)教學(xué)的成本

高職院校部分專業(yè)的實(shí)訓(xùn)教學(xué)中有不可及、高成本、高能耗、高危險(xiǎn)的實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目，實(shí)訓(xùn)儀器設(shè)備維護(hù)成本高、報(bào)廢快，更新時(shí)造成大量的浪費(fèi)，虛擬現(xiàn)實(shí)教學(xué)實(shí)訓(xùn)室只需要維護(hù)計(jì)算機(jī)和軟件，難度和費(fèi)用相對(duì)較低。例如安徽城市管理職業(yè)學(xué)院護(hù)理專業(yè)在解剖課時(shí)面臨以下幾個(gè)問題：解剖試驗(yàn)臺(tái)價(jià)格達(dá)到上百萬，費(fèi)用過高，實(shí)驗(yàn)課的大體來源以及解剖方面的教師都比較稀缺。但是利用虛擬現(xiàn)實(shí)的人體解剖案例進(jìn)行教學(xué)，在降低教學(xué)成本的同時(shí)也基本滿足了護(hù)理專業(yè)的教學(xué)需求，教學(xué)反饋良好。

（二）豐富了高職實(shí)訓(xùn)教學(xué)的手段

高職教學(xué)主要采用傳統(tǒng)的多媒體教學(xué)方法，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)提供了一個(gè)生動(dòng)直觀的互動(dòng)學(xué)習(xí)環(huán)境，有助于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，借助圖片、音頻和視頻等多種感官刺激，讓學(xué)生積極發(fā)現(xiàn)和探索，有利于學(xué)生聯(lián)想思維的發(fā)展和新舊知識(shí)關(guān)系的建立，彌補(bǔ)了以往傳統(tǒng)多媒體教學(xué)方法的缺陷，也是專業(yè)教學(xué)課件設(shè)計(jì)的新嘗試。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)作為一種新興的技術(shù)，對(duì)于學(xué)生的知識(shí)技能拓展起到了推動(dòng)作用，必然在將來的高職實(shí)訓(xùn)教學(xué)中發(fā)揮重大的作用[3]。

（三）突破了學(xué)生實(shí)訓(xùn)時(shí)間的限制

在傳統(tǒng)的高職實(shí)訓(xùn)教學(xué)中，受場地、耗材、設(shè)備以及實(shí)訓(xùn)安全等諸多方面因素的限制，實(shí)訓(xùn)教學(xué)僅在常規(guī)教學(xué)時(shí)間開展。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)可以突破實(shí)訓(xùn)場地、硬件、教師、時(shí)間、空間的限制，無論何時(shí)何地學(xué)生都可以借助此項(xiàng)技術(shù)進(jìn)行學(xué)習(xí)。即使是在課余時(shí)間，在學(xué)校實(shí)訓(xùn)室關(guān)閉的情況下，學(xué)生也可以利用各種便攜式硬件設(shè)備，例如虛擬眼鏡、手機(jī)、網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)等，模擬真正的實(shí)訓(xùn)場景，隨時(shí)隨地進(jìn)行學(xué)習(xí)與實(shí)踐，提高學(xué)生學(xué)習(xí)積極性，養(yǎng)成主動(dòng)學(xué)習(xí)的習(xí)慣，從而加強(qiáng)對(duì)所學(xué)知識(shí)及技能的鞏固。

三、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在高職實(shí)訓(xùn)教學(xué)中面臨的挑戰(zhàn)

（一）虛擬現(xiàn)實(shí)實(shí)訓(xùn)室建設(shè)投入較大

目前，高職院校虛擬現(xiàn)實(shí)實(shí)訓(xùn)室的建設(shè)主要包括以下幾個(gè)模塊：虛擬現(xiàn)實(shí)大屏幕教學(xué)演示、洞穴式自動(dòng)虛擬系統(tǒng)、洞穴式虛擬環(huán)境和虛擬現(xiàn)實(shí)教學(xué)區(qū)。但是綜合來看，相關(guān)軟硬件設(shè)備的價(jià)格高昂，建設(shè)虛擬現(xiàn)實(shí)大屏以及CAVE系統(tǒng)的投資達(dá)百萬以上，課程資源采購或定制開發(fā)費(fèi)用也在幾萬至幾十萬不等[4]。由于投入過大導(dǎo)致實(shí)訓(xùn)設(shè)備的更新?lián)Q代存在困難，因此，實(shí)訓(xùn)設(shè)備陳舊、更新滯后、維護(hù)成本高等弊端，直接影響了虛擬實(shí)訓(xùn)教學(xué)開展的連續(xù)性與及時(shí)性。

（二）虛擬現(xiàn)實(shí)硬件設(shè)備的局限性

隨著虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在高職實(shí)訓(xùn)教學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用日益廣泛，這項(xiàng)技術(shù)也呈現(xiàn)出一定的局限性：1. 目前大多為頭戴式硬件設(shè)備，使用并不方便;2. 使用過程中暈眩感太強(qiáng);3. 三維建模技術(shù)的局限性導(dǎo)致沉浸感不佳，物理真實(shí)感、時(shí)間真實(shí)感、行為真實(shí)感不能得到充分滿足;4. 在當(dāng)前的虛擬現(xiàn)實(shí)場景開發(fā)中，研究大多基于視覺合成，關(guān)于聽覺、觸覺、嗅覺的研究較少，真實(shí)性與實(shí)時(shí)性不足。

（三）虛擬實(shí)訓(xùn)教學(xué)資源難以為繼

本研究認(rèn)為高職院校虛擬現(xiàn)實(shí)實(shí)訓(xùn)教學(xué)資源建設(shè)主要存在以下四個(gè)問題：1. 課程資源大多從企業(yè)采購，采購的價(jià)格基本從幾萬至幾十萬不等，價(jià)格高昂;2. 采購的課程資源能滿足的教學(xué)課時(shí)量較低，大多只能滿足2—8個(gè)課時(shí)的需求，存在語言專業(yè)性較強(qiáng)，通用性較差，易用性差等問題;3. 課程資源均為企業(yè)獨(dú)立開發(fā)，針對(duì)性較低，如果想要定制開發(fā)，價(jià)格基本在幾十萬左右，費(fèi)用較高;4. 若結(jié)合數(shù)字媒體應(yīng)用技術(shù)、計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)、虛擬現(xiàn)實(shí)應(yīng)用技術(shù)等專業(yè)，自行開發(fā)虛擬現(xiàn)實(shí)實(shí)訓(xùn)教學(xué)資源，存在難度偏大，開發(fā)周期偏長，資源效果不穩(wěn)定等問題。

（四）虛擬實(shí)訓(xùn)師資力量薄弱

目前，雖然虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用于高職多個(gè)專業(yè)的實(shí)訓(xùn)教學(xué)中，但是在授課的過程中，師資力量往往成為虛擬實(shí)訓(xùn)推廣的一個(gè)壁壘。主要存在以下兩個(gè)問題：1. 專業(yè)課教師缺乏計(jì)算機(jī)相關(guān)專業(yè)背景，在虛擬實(shí)訓(xùn)時(shí)存在虛擬硬件以及軟件的使用不熟練的情況;2. 虛擬實(shí)訓(xùn)作為一種新興的教學(xué)手段，在各個(gè)專業(yè)的應(yīng)用還不成熟，教師在教學(xué)組織的過程中無法很好地將虛擬實(shí)訓(xùn)整合到專業(yè)課的教學(xué)中。

四、虛擬實(shí)訓(xùn)教學(xué)相關(guān)問題的應(yīng)對(duì)策略

（一）增強(qiáng)虛擬實(shí)訓(xùn)的師資力量

虛擬實(shí)訓(xùn)教學(xué)作為一種新興的教學(xué)手段，對(duì)熟悉虛擬實(shí)訓(xùn)軟硬件操作的教師有著迫切需求。院校應(yīng)協(xié)同企業(yè)成立虛擬實(shí)訓(xùn)教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)，由虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用、數(shù)字媒體技術(shù)、計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)等相關(guān)專業(yè)教師及企業(yè)行業(yè)專家參與研究制定虛擬實(shí)訓(xùn)師資建設(shè)方案，如：加強(qiáng)校內(nèi)師資培訓(xùn)，提升教師虛擬實(shí)訓(xùn)授課能力;加強(qiáng)優(yōu)秀師資的引進(jìn)，為虛擬實(shí)訓(xùn)教學(xué)提供優(yōu)質(zhì)教師儲(chǔ)備。

（二）多途徑建設(shè)虛擬實(shí)訓(xùn)資源

目前大部分高職院校的虛擬實(shí)訓(xùn)資源以企業(yè)采購為主，自主開發(fā)的虛擬實(shí)訓(xùn)資源較少且實(shí)用性較低。高職院校應(yīng)將數(shù)字媒體技術(shù)、動(dòng)漫制作技術(shù)、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用、計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)等相關(guān)專業(yè)作為核心專業(yè)推動(dòng)虛擬實(shí)訓(xùn)資源的建設(shè)。高校要以學(xué)生為主體，教師為中心，企業(yè)為紐帶成立工作室，引進(jìn)企業(yè)項(xiàng)目作為實(shí)踐環(huán)節(jié)，逐步提升教師以及學(xué)生的專業(yè)技術(shù)水平，讓虛擬實(shí)訓(xùn)資源開發(fā)具備現(xiàn)實(shí)可能性。從院校的角度來說，一方面，應(yīng)加強(qiáng)與企業(yè)的聯(lián)系，例如為相關(guān)企業(yè)提供虛擬實(shí)訓(xùn)資源的優(yōu)先轉(zhuǎn)讓權(quán)，爭取企業(yè)的技術(shù)以及資金支持，推動(dòng)虛擬創(chuàng)新成果轉(zhuǎn)化，實(shí)現(xiàn)雙贏;另一方面，加強(qiáng)虛擬實(shí)訓(xùn)資源平臺(tái)建設(shè)，通過研討會(huì)、企業(yè)調(diào)研等形式聽取專業(yè)課教師、行業(yè)專家、企業(yè)精英的意見，提高項(xiàng)目的實(shí)用性[5]。

（三）完善高職虛擬實(shí)訓(xùn)教學(xué)體系

為了將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)融入高職專業(yè)課程的實(shí)訓(xùn)教學(xué)中，高職院校應(yīng)進(jìn)一步完善虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用體系，高職院校應(yīng)從以下兩個(gè)方面完善虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用體系：一是由權(quán)威部門牽頭聯(lián)合已引入或即將引入虛擬實(shí)訓(xùn)教學(xué)的高職院校以及虛擬、教育行業(yè)領(lǐng)頭企業(yè)，聯(lián)合制定高職院校虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用新規(guī)范，規(guī)定虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在高職院校教育領(lǐng)域的使用規(guī)范，根據(jù)不同專業(yè)課程的基本特點(diǎn)，合理將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)融入實(shí)訓(xùn)教學(xué)。二是與專業(yè)任課教師一起做好對(duì)專業(yè)實(shí)訓(xùn)教學(xué)內(nèi)容體系的研究，把虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)嵌入專業(yè)課程教學(xué)中，根據(jù)不同教學(xué)內(nèi)容選擇適宜的應(yīng)用方式，從提高學(xué)生實(shí)踐水平以及職業(yè)能力的角度不斷完善對(duì)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的運(yùn)用，為推廣虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)更好地運(yùn)用于各個(gè)專業(yè)課程實(shí)訓(xùn)教學(xué)中創(chuàng)造積極條件。

五、結(jié)語

雖然目前虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在高職實(shí)訓(xùn)教學(xué)中的應(yīng)用還存在諸多亟待解決的問題，但是在新興技術(shù)與高職實(shí)訓(xùn)教學(xué)不斷融合的信息時(shí)代，隨著專業(yè)實(shí)踐需求的快速更新，以往傳統(tǒng)實(shí)訓(xùn)教學(xué)軟硬件設(shè)備已不能滿足當(dāng)前的實(shí)訓(xùn)需求，因此在高職實(shí)訓(xùn)教學(xué)中利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，對(duì)現(xiàn)有的高職實(shí)訓(xùn)教學(xué)手段是一個(gè)有益補(bǔ)充，也是未來高職實(shí)訓(xùn)教學(xué)的重要發(fā)展方向。

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（薦稿人：陳翔宇，中國科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院副研究員）

（責(zé)任編輯：淳潔）