虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在職業(yè)教育中的應(yīng)用現(xiàn)狀與趨勢分析

◇浙江工業(yè)大學(xué) 康志淼

虛擬實(shí)訓(xùn)是當(dāng)前中職學(xué)校為促進(jìn)學(xué)生習(xí)得職業(yè)技能而采取的一種教學(xué)手段，因其逼真的教學(xué)情境、強(qiáng)大的再現(xiàn)能力、有趣的表現(xiàn)形式，近年來被廣泛應(yīng)用于各職業(yè)學(xué)校的技能教學(xué)中。目前，國內(nèi)已有眾多學(xué)者對虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在職業(yè)教育領(lǐng)域的應(yīng)用開展了各項(xiàng)研究，通過對這些研究成果進(jìn)行詳細(xì)的梳理，可以深入的了解虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在職教領(lǐng)域的應(yīng)用現(xiàn)狀以及未來的發(fā)展趨勢，為促進(jìn)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與職業(yè)教育的深度融合提供借鑒和參考。

1 前言

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展和創(chuàng)新，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。虛擬現(xiàn)實(shí)又稱VR，是“Virtual Reality”的英文縮寫，即“虛擬現(xiàn)實(shí)”的意思。開發(fā)者能夠借助計(jì)算機(jī)軟件和硬件，通過虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)創(chuàng)造一個(gè)類似于真實(shí)世界的虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境，學(xué)習(xí)者通過手柄、數(shù)據(jù)手套等虛擬現(xiàn)實(shí)終端設(shè)備，能夠在虛擬環(huán)境中獲得高沉浸性的交互式體驗(yàn)[1]。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的這些特征，在教學(xué)實(shí)施過程中創(chuàng)建了一個(gè)高度仿真的虛擬環(huán)境，學(xué)習(xí)者可以通過手柄、鍵盤等工具來產(chǎn)生交互獲得感知反饋，進(jìn)行實(shí)踐操作及技能培訓(xùn)[2]。因其具有沉浸性、想象性、交互性等特征，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)被廣泛運(yùn)用于職業(yè)教育的教學(xué)實(shí)踐中，不僅節(jié)省了實(shí)訓(xùn)場地、空間和成本，而且還幫助學(xué)生不斷反思自己的問題并進(jìn)行針對性的練習(xí)。利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)能夠模擬并創(chuàng)建各種不同的任務(wù)情境，學(xué)生通過這種直觀的任務(wù)式教學(xué)能夠快速的掌握正確的操作。這在一定程度上提高了職業(yè)學(xué)校學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中的學(xué)習(xí)興趣，發(fā)展了學(xué)生的認(rèn)知技能、培養(yǎng)了學(xué)生學(xué)會(huì)學(xué)習(xí)的能力、創(chuàng)造力、批判性思維等綜合技能。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在職業(yè)教育領(lǐng)域的出現(xiàn)和存在，不僅突破了經(jīng)費(fèi)、場地以及實(shí)操危險(xiǎn)等多方面的限制，而且革新了職業(yè)教育的教學(xué)方式、教學(xué)思路和教學(xué)手段，更以其形象逼真的教學(xué)方法，強(qiáng)大的再現(xiàn)能力，有趣的表現(xiàn)形式，近年來被廣泛應(yīng)用于各職業(yè)學(xué)校。

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的這些特性，使得它在職業(yè)教育領(lǐng)域具有良好的發(fā)展前景。此前，國內(nèi)很多學(xué)者都已經(jīng)對虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在職業(yè)教育中的應(yīng)用開展了多方面的研究。通過對這些研究成果進(jìn)行詳細(xì)的梳理，可以深入的了解虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在職教領(lǐng)域的應(yīng)用現(xiàn)狀以及未來的發(fā)展趨勢，為促進(jìn)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與職業(yè)教育的深度融合提供借鑒和參考。

2 研究方法與過程

本研究采用文獻(xiàn)分析法，在研究的過程中，嚴(yán)格遵循科學(xué)的方法，相關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)和圖形繪制均采用Excel2016來進(jìn)行。截至2020年6月底，在中國知網(wǎng)學(xué)術(shù)期刊全文數(shù)據(jù)庫中，以“虛擬現(xiàn)實(shí)+教育”“VR+教育”為主題詞和關(guān)鍵詞分別進(jìn)行精確檢索，限定中文文獻(xiàn)，時(shí)間設(shè)置為2011年至2020年，文獻(xiàn)來源選擇SCI期刊、EI期刊、核心期刊、CSSCI及CSCD，共獲得文獻(xiàn)359篇。而用同樣的方法，以“虛擬現(xiàn)實(shí)+職業(yè)教育”“VR+職業(yè)教育”為主題詞和關(guān)鍵詞分別進(jìn)行精確檢索，對檢索之后的文獻(xiàn)進(jìn)行篩選后，共獲得文獻(xiàn)51篇，且以相關(guān)理論研究居多。自2011年至2020年6月30日，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在職業(yè)教育中的應(yīng)用每年的發(fā)文量如圖1所示。通過分析文獻(xiàn)可知，國內(nèi)對虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在普通教育中的應(yīng)用研究主要集中在應(yīng)用理論探索、學(xué)科教學(xué)實(shí)踐、虛擬學(xué)習(xí)資源建設(shè)、校園環(huán)境虛擬仿真等方面[2]。對2011～2020年虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在職業(yè)教育中應(yīng)用的發(fā)文數(shù)量進(jìn)行詳細(xì)分析后發(fā)現(xiàn)，其發(fā)表文章數(shù)量相較于普通教育普遍偏少，由此可見，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在職業(yè)教育領(lǐng)域的應(yīng)用研究尚處于初步探索階段，其與職業(yè)教育的深度融合還有很長的路要走。

圖1 2011～2020年虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在職業(yè)教育中應(yīng)用的發(fā)文數(shù)量年度統(tǒng)計(jì)

3 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在職業(yè)教育中的研究現(xiàn)狀

3.1 樣本統(tǒng)計(jì)分析

將51篇文獻(xiàn)的研究內(nèi)容、發(fā)表年限作為研究維度，通過對研究內(nèi)容的匯總分析，將其分為6個(gè)維度，各維度自2011至2020年發(fā)表文獻(xiàn)的數(shù)量如表1所示。

表1 2011～2020年虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在職業(yè)教育中應(yīng)用的研究維度及數(shù)量

3.2 研究內(nèi)容分析

（1）相關(guān)理論研究。理論研究主要集中在虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在職業(yè)教育中應(yīng)用的必要性、可行性以及虛擬現(xiàn)實(shí)在職業(yè)教育中應(yīng)用的挑戰(zhàn)和對策等理論研究，其占比49%。

（2）教學(xué)應(yīng)用研究。由于職業(yè)教育教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)過程的特殊性，因此，可以將教學(xué)應(yīng)用研究分為兩個(gè)維度，分別是課堂教學(xué)中的應(yīng)用研究、實(shí)訓(xùn)教學(xué)中的應(yīng)用研究。課堂教學(xué)應(yīng)用研究是指利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)將教學(xué)內(nèi)容中的抽象原理及概念可視化，將無法用語言表達(dá)的過程具體化，使學(xué)生可以在虛擬的學(xué)習(xí)環(huán)境中身臨其境感知知識(shí)[3]，其內(nèi)容涵蓋教學(xué)方法探索、教學(xué)策略運(yùn)用、教學(xué)設(shè)計(jì)等，涉及的具體學(xué)科有護(hù)理學(xué)、旅游、建筑、機(jī)械、計(jì)算機(jī)等，占比5.9%；實(shí)訓(xùn)教學(xué)中的應(yīng)用研究是指，利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)構(gòu)建各種滿足學(xué)習(xí)條件的任務(wù)式情境，學(xué)習(xí)者在這種虛擬的情境中能夠進(jìn)行反復(fù)練習(xí)，從而習(xí)得職業(yè)技能。其內(nèi)容包括實(shí)訓(xùn)教學(xué)過程、教學(xué)設(shè)計(jì)等，占比2%。

（3）教學(xué)模式探索。教學(xué)模式發(fā)展到今天，衍生出了多種不同的教學(xué)模式，尤其在職業(yè)教育領(lǐng)域，典型內(nèi)容有體驗(yàn)式教學(xué)模式、理實(shí)虛一體化教學(xué)模式、項(xiàng)目化教學(xué)模式等，其中對教學(xué)模式進(jìn)行實(shí)證研究的僅有2篇。由此可見，要實(shí)現(xiàn)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與職業(yè)教育的深度融合，需要對職業(yè)教育新的教學(xué)模式進(jìn)行積極廣泛的探索。

（4）虛擬現(xiàn)實(shí)教學(xué)資源開發(fā)。內(nèi)容為實(shí)訓(xùn)教學(xué)資源開發(fā)，教學(xué)資源的設(shè)計(jì)與開發(fā)包含建設(shè)的路徑研究、實(shí)訓(xùn)基地的建設(shè)、教師信息化應(yīng)用能力的提升、虛擬實(shí)訓(xùn)平臺(tái)的設(shè)計(jì)和開發(fā)等。在所有這些研究中，結(jié)合教學(xué)需求，和企業(yè)聯(lián)合開發(fā)虛擬實(shí)訓(xùn)平臺(tái)并進(jìn)行應(yīng)用的僅占比4%，自主開發(fā)虛擬實(shí)訓(xùn)平臺(tái)進(jìn)行使用的占比8%，其余均為直接購入企業(yè)的虛擬現(xiàn)實(shí)實(shí)訓(xùn)平臺(tái)的成品進(jìn)行使用。

（5）教學(xué)效果評價(jià)。對于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是否能夠有效提升職業(yè)教育教學(xué)效果的研究，其內(nèi)容主要涉及學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的提高和學(xué)習(xí)能力的培養(yǎng)，學(xué)習(xí)能力的培養(yǎng)包含自主學(xué)習(xí)能力、實(shí)踐操作能力和創(chuàng)新能力等，其占比2%。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是否能成為有效提升職業(yè)教育實(shí)訓(xùn)效果的有效途徑，需要對其結(jié)果進(jìn)行長期大量的量化研究，因此對于該領(lǐng)域的研究還需聚焦在教學(xué)效果的評價(jià)研究上。

（6）專業(yè)建設(shè)。結(jié)合虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)進(jìn)行專業(yè)建設(shè)的研究不多，僅占比2%，在當(dāng)前國內(nèi)外對于技能人才的迫切需求下，利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)進(jìn)行與企業(yè)發(fā)展相適應(yīng)的專業(yè)建設(shè)是十分必要的。

4 研究趨勢分析

通過對近十年來，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)職教領(lǐng)域的研究可以發(fā)現(xiàn)，研究主要集中在相關(guān)理論研究和教學(xué)資源開發(fā)上，占總發(fā)文量的78.4%，且相關(guān)理論研究大部分都是分析其應(yīng)用的可行性及必要性。通過梳理，總結(jié)出以下幾點(diǎn)：①應(yīng)用的優(yōu)勢及意義：包括激發(fā)學(xué)生興趣、提高學(xué)生能力、規(guī)避實(shí)驗(yàn)風(fēng)險(xiǎn)、節(jié)約實(shí)驗(yàn)成本等；②教學(xué)影響探討：包括對師生角色的轉(zhuǎn)換、教學(xué)方法、教學(xué)手段等的影響；③面臨的挑戰(zhàn)和應(yīng)用對策：包含目前虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在職業(yè)教育領(lǐng)域中應(yīng)用的現(xiàn)狀、存在的問題分析、結(jié)合問題給出相應(yīng)的對策建議等。

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在職業(yè)教育中應(yīng)用研究的另一個(gè)重點(diǎn)內(nèi)容是教學(xué)資源的設(shè)計(jì)開發(fā)。虛擬現(xiàn)實(shí)在教學(xué)中使用它的最大問題之一是內(nèi)容的創(chuàng)建[4]。通過數(shù)據(jù)分析可知，虛擬實(shí)訓(xùn)平臺(tái)的設(shè)計(jì)和開發(fā)是目前相關(guān)研究的短板。在過去的十年中，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在職教教學(xué)應(yīng)用方面缺乏創(chuàng)新和深入的研究，并且許多中職學(xué)校和職業(yè)院校的教師表示，很難將虛擬現(xiàn)實(shí)平臺(tái)與課程的教學(xué)內(nèi)容結(jié)合起來，其根本原因是由專業(yè)公司開發(fā)的虛擬實(shí)訓(xùn)平臺(tái)功能定位與職業(yè)教育的教學(xué)需求之間存在較大差異，致使教師無法利用虛擬實(shí)訓(xùn)平臺(tái)進(jìn)行有效的教學(xué)設(shè)計(jì)，進(jìn)而發(fā)揮輔助教學(xué)的作用[4]。將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)有效運(yùn)用于職業(yè)教育課程教學(xué)中，首先需要適合各種課程教學(xué)形式的虛擬實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)平臺(tái)。因此，相關(guān)實(shí)訓(xùn)平臺(tái)開發(fā)和實(shí)踐應(yīng)用效果研究將成為未來研究的一個(gè)趨勢。

綜上所述，目前國內(nèi)的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在職業(yè)教育領(lǐng)域的相關(guān)研究和應(yīng)用還處于初步階段，當(dāng)前研究主要涉及虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在職業(yè)教育領(lǐng)域的理論研究、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)教學(xué)資源的設(shè)計(jì)開發(fā)、利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)進(jìn)行教學(xué)模式的探索、教學(xué)效果評價(jià)等，對于虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的開發(fā)和應(yīng)用方面的研究還比較少，教學(xué)效果也有待進(jìn)一步明確。這對研究虛擬現(xiàn)實(shí)在職業(yè)教育中具體應(yīng)用的專家和學(xué)者提出了挑戰(zhàn)，要實(shí)現(xiàn)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與職業(yè)教育的深度融合，必須從職業(yè)教育的意義和特征出發(fā)，整合企業(yè)發(fā)展和教學(xué)應(yīng)用的實(shí)際需求，尊重職業(yè)教育和教學(xué)的規(guī)律，對虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在職業(yè)教育和教學(xué)中的應(yīng)用方向進(jìn)行重新分類、描述、分析和思考。這對虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在職業(yè)教育教學(xué)中的應(yīng)用推廣、解決職業(yè)教育實(shí)踐教學(xué)的瓶頸問題具有重要意義[5]。目前，利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在職業(yè)教育中開展的教學(xué)活動(dòng)，仍然缺乏完善、系統(tǒng)的教育理論的指導(dǎo)，缺少豐富的教學(xué)模式和教學(xué)設(shè)計(jì)[6]。如何立足學(xué)生發(fā)展，結(jié)合教學(xué)目標(biāo)，制定合適的教學(xué)策略，實(shí)現(xiàn)教學(xué)效果的最優(yōu)化，值得我們深入研究。