淺談虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在高等職業(yè)教育中的應(yīng)用

張馨雨

摘要：在虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)日趨成熟與職業(yè)教育深化改革需求的雙輪驅(qū)動(dòng)下，將虛擬現(xiàn)實(shí)應(yīng)用于職業(yè)教育教學(xué)過程中，賦能職業(yè)教育創(chuàng)造出新穎的教育教學(xué)方式，并以動(dòng)車組檢修專業(yè)為例，文章從三個(gè)層面闡述了虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)給動(dòng)車組檢修技術(shù)專業(yè)教學(xué)帶來的好處：1、有利于教學(xué)過程、教學(xué)手段的開展;2、有利于專業(yè)示范課程的建設(shè)，實(shí)現(xiàn)資源共享;3、有利于有利于提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率和專業(yè)實(shí)踐技能。

關(guān)鍵詞：虛擬現(xiàn)實(shí);教育教學(xué);職業(yè)教育

中國(guó)分類號(hào)：G420

1 緒論

近年來，隨著互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云平臺(tái)計(jì)算、人工智能、無人駕駛等科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，人工智能與職業(yè)教育的融合創(chuàng)新已經(jīng)成為未來教育變革的趨勢(shì)，這不僅給職業(yè)教育發(fā)展帶來了新的動(dòng)能，而且能夠在極大程度上提高職業(yè)教育教學(xué)水平[1]。2019年6月國(guó)家教育部發(fā)布的《關(guān)于職業(yè)院校專業(yè)人才培養(yǎng)方案制訂與實(shí)施工作的指導(dǎo)意見》中，重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)提出要提升人工智能、虛擬現(xiàn)實(shí)等科學(xué)信息技術(shù)在教育教學(xué)中要廣泛應(yīng)用[2]。其中，以虛擬現(xiàn)實(shí)為代表的人工智能技術(shù)，已經(jīng)成功地應(yīng)用于生產(chǎn)制造業(yè)、醫(yī)學(xué)研究領(lǐng)域、航海軍事領(lǐng)域、影視娛樂業(yè)等。但是虛擬現(xiàn)實(shí)在職業(yè)教育領(lǐng)域的應(yīng)用卻相對(duì)較少[3]。截止2016年，中國(guó)已逾3600所高等院校，對(duì)利用新的科學(xué)技術(shù)提高教育教學(xué)質(zhì)量、獲得優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源有著強(qiáng)烈的愿景。

虛擬現(xiàn)實(shí)和“互聯(lián)網(wǎng)+”、“大數(shù)據(jù)”類似，但是虛擬現(xiàn)實(shí)能夠在一定范圍內(nèi)生成與真實(shí)環(huán)境高度相仿的“視覺、聽覺、觸覺”的數(shù)字化場(chǎng)景。因此，虛擬現(xiàn)實(shí)能夠以多渠道、多終端、多場(chǎng)景的方式為職業(yè)教育教學(xué)提供技術(shù)支持和個(gè)性化服務(wù)[4]。以高職教育領(lǐng)域的動(dòng)車組檢修技術(shù)專業(yè)為例，學(xué)生在三年職業(yè)教育學(xué)習(xí)過程中，會(huì)學(xué)習(xí)到多門專業(yè)核心課程，例如動(dòng)車組輔助系統(tǒng)檢修、制動(dòng)系統(tǒng)檢修、牽引系統(tǒng)檢修、機(jī)械裝置檢修等，如果可以在教學(xué)過程中，輔以虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)仿真動(dòng)車所或動(dòng)車段的工作檢修環(huán)境，能夠加強(qiáng)學(xué)生在實(shí)踐上的認(rèn)知，并且在很大程度上提高專業(yè)教育教學(xué)以及人才培養(yǎng)質(zhì)量，為國(guó)家輸送專業(yè)技術(shù)扎實(shí)、實(shí)操能力過硬的動(dòng)車組地勤機(jī)械師以及隨乘機(jī)械師。

2 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用職業(yè)教育行業(yè)的優(yōu)點(diǎn)

2.1 有利于教學(xué)過程、教學(xué)手段的順利開展

職業(yè)教育的目的是培養(yǎng)優(yōu)質(zhì)的專業(yè)技術(shù)人才，提高國(guó)家的人民素質(zhì)[5]。在職業(yè)教育的教學(xué)過程中，需要改變傳統(tǒng)的職業(yè)教育模式，以能力培養(yǎng)為主線，以就業(yè)為導(dǎo)向的教育，因此在教育教學(xué)過程和教學(xué)手段上，要更加注重校內(nèi)學(xué)習(xí)和實(shí)際工作的一致性，老師講課與學(xué)生的實(shí)踐過程需要相輔相成。以動(dòng)車組檢修技術(shù)專業(yè)為例，在教學(xué)過程中采用先進(jìn)的虛擬仿真技術(shù)，根據(jù)虛擬現(xiàn)實(shí)具有可信度、互動(dòng)性、計(jì)算機(jī)生成實(shí)時(shí)性、可探索性、沉浸性等應(yīng)用特點(diǎn)，可以在課堂教學(xué)中，模擬真實(shí)的可視化檢修環(huán)境，打破傳統(tǒng)課程教育對(duì)學(xué)生一味灌輸知識(shí)的過程，對(duì)學(xué)生進(jìn)行安全、理論、綜合、實(shí)作培訓(xùn)四個(gè)部分的訓(xùn)練，針對(duì)每個(gè)學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中的理論短板進(jìn)行補(bǔ)充，強(qiáng)化知識(shí)從抽象到具體的實(shí)踐過程。利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的多維立體的可視性，營(yíng)造身臨其境的3D檢修環(huán)境，將動(dòng)車運(yùn)用所或者動(dòng)車段的真實(shí)檢修環(huán)境通過虛擬現(xiàn)實(shí)的全息技術(shù)進(jìn)行投影，使得動(dòng)車組檢修專業(yè)的學(xué)生通過沉浸式的虛擬仿真學(xué)習(xí)來增強(qiáng)對(duì)專業(yè)知識(shí)的記憶。相較于傳統(tǒng)課堂而言，老師的教學(xué)手段更加多樣化，教學(xué)過程更加具有沉浸性、交互性和構(gòu)想性，引導(dǎo)學(xué)生逐步從被動(dòng)式的學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃?dòng)式的學(xué)習(xí)，打破高職教師在傳統(tǒng)教學(xué)過程中瓶頸，實(shí)現(xiàn)教學(xué)過程順利有序的開展。

2.2 有利于專業(yè)示范課程的建設(shè)，實(shí)現(xiàn)資源共享

課程建設(shè)是專業(yè)建設(shè)的基本內(nèi)容，是人才培養(yǎng)質(zhì)量的根本保證。除了要保證高質(zhì)量的教師隊(duì)伍、教材、課程體系、教學(xué)內(nèi)容建設(shè)以外，教學(xué)手段和方法、環(huán)節(jié)的建設(shè)也是極為重要[6，7]。采用理實(shí)一體全方位覆蓋的虛擬仿真教學(xué)環(huán)境，使得大量的動(dòng)車組檢修的學(xué)科知識(shí)分布式地存在于構(gòu)建的虛擬現(xiàn)實(shí)課程系統(tǒng)中，不僅實(shí)現(xiàn)了超高速、多媒體的數(shù)據(jù)海量存儲(chǔ)和傳輸，而且有利于動(dòng)車組檢修技術(shù)專業(yè)示范課程的創(chuàng)建。從科學(xué)技術(shù)的角度而言，5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)為虛擬現(xiàn)實(shí)提供了良好的網(wǎng)絡(luò)依托平臺(tái)，不僅可以解決虛擬現(xiàn)實(shí)教學(xué)系統(tǒng)中海量的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和索引問題，而且其分布式和并行化的數(shù)據(jù)處理方式是新型專業(yè)示范課程建設(shè)的催生劑[8]。將大量的同類專業(yè)課程知識(shí)集成于一個(gè)虛擬仿真系統(tǒng)中，極大程度上降低了學(xué)校對(duì)硬件的資本投入，提高了課程建設(shè)的水平與質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)了教學(xué)名師、精品教材、教學(xué)方式改革等協(xié)調(diào)發(fā)展、整體推進(jìn)。此外，隨著中國(guó)高鐵的飛速發(fā)展，“四縱四橫”到“八縱八橫”的規(guī)劃的發(fā)展，動(dòng)車組檢修專業(yè)知識(shí)也隨之不斷迭代更新。相比傳統(tǒng)課本知識(shí)的更新速度，由于虛擬現(xiàn)實(shí)教學(xué)系統(tǒng)擴(kuò)展性極佳的特點(diǎn)，能夠?qū)⑶把氐膭?dòng)車組檢修專業(yè)相關(guān)的知識(shí)及時(shí)地進(jìn)行輸入并通過巨大的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)實(shí)現(xiàn)不同院校之間的優(yōu)質(zhì)資源共享。

2.3 有利于提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率和專業(yè)實(shí)踐技能

通過分析動(dòng)車組檢修技術(shù)專業(yè)學(xué)生的學(xué)習(xí)及動(dòng)手實(shí)踐能力的實(shí)際情況，如果能在教學(xué)內(nèi)容和環(huán)境中加入虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的支持，按照“課程設(shè)置特色化、課程目標(biāo)能力化、課程內(nèi)容職業(yè)化、課程實(shí)施項(xiàng)目化”的基本教學(xué)思路，推行以職業(yè)發(fā)展為導(dǎo)向的人才培養(yǎng)模式改革。此外，結(jié)合動(dòng)車組檢修技術(shù)專業(yè)學(xué)生畢業(yè)后的主要工作崗位，在日常的教育教學(xué)環(huán)節(jié)中融入虛擬現(xiàn)實(shí)的信息技術(shù)，構(gòu)建與之相應(yīng)的培養(yǎng)目標(biāo)相適應(yīng)的專業(yè)知識(shí)內(nèi)容，創(chuàng)建一種色彩鮮明、層次豐富的虛擬現(xiàn)實(shí)智慧教室，促進(jìn)學(xué)生理解抽象學(xué)科知識(shí)的能力。此外，在虛擬現(xiàn)實(shí)構(gòu)建的和諧人機(jī)環(huán)境中，學(xué)生作為參與者，可以利用硬件，如鍵盤、數(shù)據(jù)手套、三維鼠標(biāo)、操縱桿、眼球跟蹤裝置、超聲波頭部跟蹤裝置、頭盔顯示器、攝錄像裝置、立體護(hù)目鏡、音響、耳機(jī)等獲取真實(shí)的實(shí)踐學(xué)習(xí)體驗(yàn)，通過虛擬世界環(huán)境中物體的可操作性，依靠自身的感知和認(rèn)可能力全方位地獲取專業(yè)知識(shí)，發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)性，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率。虛擬現(xiàn)實(shí)提供的360度全景體驗(yàn)式課堂，突破資源和時(shí)空的局限，模擬真實(shí)的列檢場(chǎng)景，給學(xué)生帶來沉浸式的動(dòng)車組檢修體驗(yàn)，達(dá)到加強(qiáng)學(xué)生的專業(yè)認(rèn)知技能和知識(shí)掌握能力的目標(biāo)。

3 結(jié)語

本文通過分析虛擬現(xiàn)實(shí)與職業(yè)教育結(jié)合的現(xiàn)實(shí)意義，從三個(gè)角度分別闡述了虛擬現(xiàn)實(shí)融入職業(yè)教育的發(fā)展前景，并以動(dòng)車組檢修技術(shù)專業(yè)為例，探索虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)給職業(yè)教育帶來新的發(fā)展契機(jī)。隨著人工智能、機(jī)器學(xué)習(xí)日新月異的進(jìn)步，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在職業(yè)教育教學(xué)過程中將會(huì)不斷發(fā)展完善，成為提高職業(yè)教育教學(xué)質(zhì)量的新型教學(xué)手段。由此可見，融合虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的職業(yè)教育領(lǐng)域發(fā)展前景將會(huì)十分光明。

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