虛擬現實技術與職業院校教學手段融合的路徑研究

劉藝 李江濤

摘要：虛擬現實技術與職業院校教學手段的深度融合是現代職業教育發展的一個方向，也是實現職業教育高質量發展的重要舉措。將新一代信息技術在教學實踐中進行推廣應用，是與社會供需關系緊密鏈接的創新教學模式。文章在分析虛擬現實技術與職業院校教學手段融合的必然性的基礎上，根據SAMR模型分析兩者融合的內在機制，提出虛擬現實技術與職業院校教學手段融合的具體路徑與對策。

關鍵詞：虛擬現實；職業院校；融合；路徑

大數據技術、云計算技術和人工智能技術等新興信息技術推動教育模式朝著信息化方向變革，也為職業教育的發展帶來了新的機遇。《關于推動現代職業教育高質量發展的意見》中提出“促進現代信息技術與教育教學進行深度融合”，能夠提高課堂教學質量，推動人才培養模式改革，滿足學生的多樣化學習需求。2022年4月20日修訂《職業教育法》，這為推動職業教育現代化發展帶來了機遇。作為新一代信息技術的重要前沿方向，虛擬現實技術正面解決了傳統職業教育實訓中無臨場體驗性、危險系數較高的問題，為職業院校改革傳統教學模式增添了助力。就虛擬現實技術與教學的融合而言，應摒棄將技術作為工具輔助教學的觀念，改變技術游離于教學過程之外的現狀，促進技術與教學深層次的融合。吳傳剛認為虛擬現實技術與教學深度融合主要圍繞技術層面展開討論，通過企業、教師、政府、學校四大主體共同推進虛擬現實技術與教學融合［1］；史文鑫認為教師積極參與虛擬現實技術與課堂融合的研究并探索兩者融合的方式、教育主管部門給予政策方面支持等是促進虛擬現實技術與教育教學融合的方式［2］。因此，推進虛擬現實與職業教育教學手段融合，首先能拓寬學生的認知方式，激發學生主動性，其次能創新職業院校教學模式，最后能提升學生職業技能水平，這對促進職業教育現代化具有重要意義。

一、虛擬現實技術與職業院校教學手段融合的必然性

（一）符合新時期對職業教育人才的現實需求

經濟社會發展需要越來越多的大國工匠，而培育大國工匠，離不開高質量的職業教育。目前我國已建成世界上規模最大的職業教育體系，目前共有職業學校1.13萬所，在校生超過3000萬人。職業院校大力推進高級技術技能人才的培養，但目前高級技術人才缺口較大。技術工人追求的是“工匠”精神，一名稱職的中高級技工需要多年的學習和歷練。職業教育注重培養學生職業操作能力，其教學效果容易受到實訓場所、實訓設備及過程安全性等因素的影響，而虛擬現實技術的沉浸性、想象性和交互性特點可以解決這一系列問題，實現職業教育對于更新快、安全性高的實訓教學的需要，能夠更好地提高職業教育的質量，培養更優秀的職業技術人才。

（二）是信息化時代職業教育教學手段與新融合模式的創新

信息技術與教育教學融合推動教學模式的變革。一方面，虛擬現實技術突破時空限制，推動學習環境創新；另一方面，虛擬現實技術融于教學過程的各項要素中，改變了傳統教學方法、教學工具及教學內容等環節。在傳統教學模式中，老師一般在教室里面向多名學生講解知識，教學內容呈現方式較為單一。虛擬現實技術的應用可以彌補傳統教學模式的不足，根據課堂教學內容構建相應的虛擬環境和交互內容，改變枯燥封閉的黑板式課堂教學，改變傳統的師生關系、教學環節和流程，轉向可擴展、多樣化交互學習環境，使學生能夠通過自身與數字化模擬環境的交互體驗來獲得知識和技能，開闊學生思維，幫助學生夯實技能操作的基本功，提升學生的綜合應用能力，最終使學生能夠根據教學過程中的問題和自身需求進行個性化的探索。

（三）符合教育的內在規律

虛擬現實技術是融合數字圖像處理、計算機信息技術、仿真技術和傳感技術等多學科領域技術的整合體，目的在于構建在視、聽、觸感等方面與真實環境高度近似的三維立體環境，使用戶獲得更逼真的沉浸式體驗。Burdea和Coiffet提出虛擬現實具有“3I”特征，即沉浸性、交互性、想象性。［3］沉浸性是通過交互設備，使用戶通過視覺、聽覺、觸覺感知虛擬環境的刺激，造成心理沉浸，如同置身于真實世界，從而增加對學習的興趣。交互性是用戶利用多樣的傳感器設備，通過動作、語言自然地與虛擬環境中的物體進行交互，同時收到實時、多感官的反饋，創新了傳統教學模式，提高了學習者與老師之間的溝通效果。想象性是指用戶在虛擬環境中可以對知識信息進行建構，打造不同的虛擬世界，將抽象概念具體化，激發創造性思維，獲得對事物更深刻的理解和認知。

魯本（Ruben Puentedura）博士提出了著名的SAMR模式（如圖1所示）。他將技術融入教學分為四個層級：一是代替（Substitution），即技術是直接替代性工具，對學習任務無功能性改進；二是增強（Augmentation），即技術是直接替代性工具，對學習任務有功能性改進；三是改進（Modification），即技術允許重大任務進行重新設計；四是重構（Redefinition），即技術可以創造前所未有的新任務。［4］

沉浸性改變了教學內容的呈現方式，以替代傳統的教學模式。在傳統認知中，用戶一般通過閱讀學習材料和聆聽老師授課來獲取知識，這一過程中，用戶通過視覺、聽覺等感官來接受信息，再通過對文字信息的意義加工和大腦想象來形成認知并獲取知識。但這種傳統的認知活動容易使用戶失去學習興趣。而虛擬現實的沉浸性帶來新的學習模式，用戶可以穿戴相應的虛擬現實設備，保障其感官較少受到外界干擾，更加專注虛擬現實投入到虛擬教學環境當中。想象性改變了教學情境，強化了學生的相關學習體驗。在虛擬現實教學中，教師可以自主想象教學情境，通過建構合理的教學情境將教學活動生動化，并為學生提供沉浸學習的基礎。虛擬現實的想象性還能夠方便學習者對學習任務進行反復訓練直至熟練。例如，設計專業學生若設計出的作品尚未達到要求或需繼續打磨，那么可以利用虛擬現實技術對作品進行重新設計或再修改。交互性改變了教學主體角色。教師通過虛擬現實教學的交互活動，轉變其傳統教育教學方式，從而轉變教師角色。虛擬現實教學課堂中師生共同處在一個場域，共同參與教學活動，解決教學問題。學生感受教師經驗，體會教師教學方式和方法，其元認知能力也逐漸變化，教師在這一過程中也逐漸轉變為學生元認知的促進者。

二、虛擬現實技術與職業院校教學手段融合存在的主要問題

（一）教師認知不足且實際操作能力不強

在職業院校的教學中，虛擬現實技術對大多數教師來說還屬于較為陌生的新興技術。一方面，在傳統教學模式下，大多職業院校教師的課堂教學工作以口頭傳授與多媒體教學為主。虛擬現實技術的引進給職業院校教師的教學帶來了感官上的沖擊，但教師對該技術的理解僅停留在該層面，沒有進一步深入研究。教師對兩者融合缺乏理性的認識，在使用過程中一旦遇到困難易造成心理上的排斥。因此教師缺少主動應用新興虛擬現實技術的意識，導致虛擬現實技術在實際教學中的應用不夠深入。而且部分教師對虛擬現實技術能夠改變教學結構、功能的認識不足，也直接影響虛擬現實教學的發展。另一方面，有些教師信息化教學能力不強。目前大多數教師都不具備熟練運用新興虛擬現實技術工具的能力，達不到虛擬現實技術的教學要求，難以開展高質量的虛擬現實技術融合工作，限制了職業院校教育教學與虛擬現實技術的深度融合。

（二）虛擬現實技術與職業院校教學手段融合趨于表面化

由于教師對虛擬現實技術與職業院校教育教學融合重要性的認知不足，因此職業院校教育教學與虛擬現實技術的融合往往流于表面。深度融合不僅指的是虛擬現實技術作為教學工具出現在教學中，更重要的是在教學內容、教學方法、教學評價等層面融入虛擬現實技術，全面有效地應用虛擬現實技術革新教學模式。

根據《職業教育信息化發展報告（2021版）》顯示，數字教育資源應用情況調查表明，12.55%的學生坦言自己不太使用虛擬仿真實驗軟件，有42.2%的受訪教師從未使用過虛擬仿真實訓環境開展教學活動。［5］由此可見，虛擬現實技術并未在創新教學模式、提升教學質量方面發揮應有的潛能，并且出現了當下大熱的新技術、新設備、新技術環境等“被閑置”“被冷卻”的現象。總之，這些形式化問題，使教育教學中內容、方法、思想、資源與虛擬現實技術的深度融合難以實現，限制了職業院校在信息時代的教育革新發展。

三、虛擬現實技術與職業院校教學手段的融合路徑

（一）融入教學理念：加強融合重要性的認識

職業教育現代化不僅是實現設施設備現代化，更重要的是實現教育理念和教育技術現代化。職業院校著力推動虛擬現實技術與職業院校教學手段深度融合，需要加強教師對二者融合重要性的認識。首先，教師應主動轉變角色。根據建構主義理論，教學內容需要學生主動參與來構建知識結構，使學生的被動學習變為主動接受學習，此時，以教師為中心的講授形式也轉變為以學生為中心的個性學習。因此教師應貫徹現代化職業教育理念，努力轉變角色，成為學生學習的引導者。其次，教師需主動加強對虛擬現實技術與教學手段深度融合的理性認識，理解虛擬現實技術的3I特性與教學主體、內容、環境等內在要素和結構功能的關系。此外，還可以開展教師教研活動，激發教師發揮集體智慧，對虛擬現實教學實施的各個環節進行逐一擊破，使虛擬現實技術更好地融入教學中。

（二）融入教學過程：三個轉變

借助虛擬現實技術的應用推動職業院校教育教學的關鍵是兩者的“深度融合”，需要將虛擬現實技術與教學內容、教學交互、教學場景等方面進行融合，處理好技術游離于教學過程之外的問題。

第一，轉變教學內容呈現方式。推動教材信息化建設，將虛擬現實技術融入教材。學校可以結合學生需求和企業、市場需求將教學內容重組，與虛擬現實技術進行融合，將教學內容中的重難點和抽象知識點以虛擬場景構建的方式呈現在學生面前， 學生借助VR眼鏡進行模擬操作，身臨其境地感受整個工作過程，從而加強學生的實踐操作能力。例如，山東信息職業技術學院的虛擬現實技術團隊制作了《機械制圖》教材，其中包含108個虛擬現實/增強現實資源，學生可以更直觀地學習，大大提升了學習效果。此外，為推進學科課程建設，虛擬現實教育硬件開發、虛擬現實教育系統和教育課程資源開發都要與學科化研究機制相結合。一線教師也應參與虛擬現實課程研發，不斷提高虛擬現實與課程的融合度。

第二，改變教學交互方式，實施互動教學。教師以角色模擬的方式與學生進行交流互動，共同探討學習問題，方便教師及時獲得學生的反饋。在人機交互活動中，虛擬現實技術創造一個環境，學習者利用頭盔、手套/手柄等設備工具進行演練操作，完成職業教育所需的實踐練習，計算機收到交互信息后會記錄學生的操作過程并給予反饋，同時可以根據學習者的薄弱環節進行個性化、針對性的訓練。在人人交互活動中，充分的師生交互活動可以轉變傳統的教學方式，繼而轉變教師的課堂角色。學生在虛擬環境中與教師進行交互時，不僅能得到教師對學生上課過程的反饋與評價，也可以提高學生的元認知能力。此外，同學間的交流互動能夠促進學生團隊協作、問題解決能力的提高，使學生們在虛擬現實環境中交流更加順暢。

第三，轉變教學場景。建構主義強調對具體情境的構建，知識只有通過具體情境中的應用才能真正被人內化、理解。由此，只有在真實情境中學習才有助于學生理解知識、掌握知識、運用知識，培養學生的實踐操作能力。虛擬現實技術能夠為學生提供生動、逼真的學習環境，能夠讓學生在虛擬的學習環境中扮演一個角色，成為虛擬環境的一名參與者，全身心地投入到學習環境中去。［6］虛擬仿真實訓基地教學是職業教育教學的主要戰場，包含虛擬現實場景教學區、虛擬現實綜合實踐區等。比如，虛擬現實場景教學依托虛擬現實3D立體顯示大屏以及豐富的虛擬仿真教學資源，滿足汽車運用與維修、旅游服務與管理等專業在實訓教學過程中多維度的情景創設途徑的需求，教師可以將復雜、抽象、難以到達的教學內容和場景在虛擬現實環境中呈現，學生可佩戴3D 眼鏡跟隨教師的視角觀看相應的場景，學習相應的知識和操作方法。虛擬現實綜合實踐區能夠在教學過程中將教學內容與生產實際、學生未來職業崗位相聯系，形成職業能力培養的需求。

（三）融入教學評價方式

與傳統實訓不同，虛擬現實實訓主要通過對學生的虛擬操作過程進行管理，借助虛擬現實技術代替評價人員的人工操作，持續追蹤學生的動態數據，如眼部狀態、肢體動作、心率等數據，再對數據進行統計、挖掘，分析各環節情況，作出智能評定和預測。將虛擬現實技術融入教學評價中，可以為學生構建實訓學習檔案，合理評估實訓成效，為實訓教學策略的調整提供依據。

四、虛擬現實技術與職業院校教學手段融合的對策

（一）加強政策引導

虛擬現實技術的應用離不開國家政策的推動，而響應政策離不開資金的投入。職業教育由于其職業性特點，要求職業院校提供相關的實際技能訓練，這離不開訓練設備的資金投入。而學校是非盈利組織，且虛擬現實設備價格昂貴，因此職業院校更需要獲得政府一定的資金支持。此外，政府可以主導構建產教融合的虛擬現實教學研究體系，支持在職業教育領域建立實訓基地和研究基地，讓實訓基地建設帶動教學研究，加大對虛擬現實技術的扶持力度，鼓勵學校進行教學模式改革。

（二）提高教師的教學水平

虛擬現實技術的開發核心和直接使用者是教師，其教學理念會對學生的創新思維和操作能力產生直接而深遠的影響。因此職業院校教師應從以下方面將虛擬現實技術更好地引入職業教學當中。首先通過虛擬現實教學培訓來提高教師素養。教師應積極學習最新的虛擬現實技術，提高自身科學素養。教師可以通過學校培訓課程、網絡課程等方式學習掌握虛擬現實技術的基本原理和操作應用，同時在授課實踐當中不斷反思。在培訓過程中，職業院校應圍繞融合實訓課程與虛擬現實技術的資源平臺建設、教學方法、教學理念來展開培訓內容，提高運用虛擬現實技術的水平和熟練程度。教師在教學過程中通常具有穩定的教學習慣，應利用培訓活動營造的氛圍，主動打破原有的教學習慣，接受并融入虛擬現實技術。在培訓環節中，職業院校應采取理論結合實踐的方式，引導教師在教學過程中主動應用虛擬現實技術指導學生，使教師新習得的有關技能得到有效發揮。同時，在實際教學中，職業院校應構建相應的評價體系，主要評價教師的理論應用情況和虛擬現實技術的使用情況。

（三）與實踐教學相結合，助力職業教學手段模式創新

職業教育主要是培養學生的實踐操作能力，而虛擬現實技術教學并不能替代真實的動手實踐，如何將虛擬現實訓練有效融入實操實訓中，是職業教育探索教學新模式亟須考慮的問題。首先，采用虛擬現實訓練與實操實訓相結合的教學方案時，學生在經過虛擬現實訓練后，掌握基本的操作技能、方法和注意要點，再進行真實的實操實訓，這樣教學效果會更好。其次，教師可以為學生提供具備典型性和真實性的項目，將整個項目學習過程分解為一個個具體的子項目，子項目之間需要設置難度梯度，使復雜性和多樣性逐級增加，完善鞏固學生的知識和操作技能，從而培養學生探究復雜問題和解決問題的能力。最后，為給學生營造獨立探究、團隊合作的氛圍，學生掌握理論知識和實際操作技能后，教師需淡出腳手架。同時教師可以借助虛擬現實平臺設計小組合作、小組比拼等游戲方式，促進學生的團隊合作意識形成。

（四）強化虛擬現實技術研發

首先，提高虛擬現實基礎技術條件。加強虛擬現實技術的研發和改進，如頭盔類、眼鏡類和一體機類等輸出設備，動作捕捉、頭部追蹤、聲音感知、全景視頻等交互設備，系統平臺中的操作系統、相關應用程序等軟件設備，使其適合職業教育教學要求。其次，基于社會需求進行技術研發。雖然高市場占有率的虛擬現實企業在技術上擁有較多的專業人才，但是若將虛擬現實技術引入教育教學，職業院校的一線教育工作者在教學領域的實踐能力就顯得尤為重要。所以在技術研發過程中，相關技術企業必須和職業院校、一線教育工作者和教育專家溝通，了解教師、學生的真實需求，使虛擬現實技術的研發與教學緊密結合起來，研發設計符合相關專業教學實際的虛擬現實技術，使其能作為教學輔助設備，真正能為教學服務，為學生需求服務。

（五）建立虛擬教學資源平臺

建立虛擬教學資源平臺，將職業院校優秀的教學資源進行共享，如課件、視頻等，確保滿足日常教學需求，優化教學過程。在開發前期，要進行充分調研，以全面了解實際職業崗位的技能要求，總結出相應的學習情境，設計實訓環節的開發內容。同時也要深入職業院校學生群體，了解學生的學習習慣和學習方式，依此設計虛擬平臺的交互方式和呈現方式。資源平臺不再受制于上課時間、地點、教學設備等物理空間及硬件設備的要求，甚至能打破教學材料、內容、師資力量等軟件資源的制約，為職業院校共享優質的教育資源。廣大學子能夠登錄同一個虛擬現實教育資源云平臺，反復學習相同的內容，可以在虛擬現實環境中沉浸式地上課、練習。這種方式減少了老師備課講授的時間，不僅節約了人力資源，而且能夠減輕教學資源壓力，為職業院校的學生創造了更先進的智慧學習環境，轉變了學習模式，提高了學習效果。

結? ?語

根據虛擬現實技術的沉浸性、交互性和想象性的特征，將虛擬現實技術與職業教育融合，將對未來創新職業教育模式、提高教師信息素養、發展現代職業教育產生重要影響。但是，目前虛擬現實技術在硬件和軟件方面還有待進一步完善提高。今后，隨著虛擬現實技術的成熟，虛擬現實教學將逐步融入教學環節和人才培養目標中，以培養創新型高素質技術技能人才為目標，通過創新應用虛擬現實教學手段，提高學生主動學習、參與創新的能力，在完善虛擬現實教學資源平臺化建設基礎上，為職業教育發展提供技術支撐，滿足培養高素質技術技能型人才的客觀需求。

參考文獻

［1］ 吳傳剛.虛擬現實與教學深度融合的機理認知與困境突破［J］.中國教育學刊，2017（09）：39-45.

［2］ 史文鑫.虛擬現實技術與教育教學有效融合的研究［J］.大連教育學院學報，2020，36（02）：48-49.

［3］ Burdea G， Coiffet P. Virtual reality technology， second edition［M］. New York： John Wiley & Sons， 2003： 3-4.

［4］ Ruben R.Puentedura，As We May Teach：Educational Technology，From Theory Into Practice［EB/OL］.［2016-06-21］.

［5］ 清華大學研究院.職業教育信息化發展報告（2021版）［EB/OL］.

［6］ 金麗嬌，顧至欣.虛擬現實技術與傳統課堂對導游實訓課程教學效果的對比研究——以南京旅游職業學院為例［J］.河北職業教育，2017，1（02）：58-62.

收稿日期：2022-07-03

作者簡介：劉藝（1999- ），女，廣東技術師范大學碩士研究生，研究方向：職業技術教育學；

李江濤（1964- ），男，廣東技術師范大學教授，博士研究生，研究方向：職業技術教育學。