基于VR的城市軌道交通專業實訓課程教學方法研究

汪釔鑫 朱燕楠

昆明鐵道職業技術學院 云南昆明 650000

“城市軌道交通行車組織”作為城市軌道交通運營管理專業的核心課程，對實操的要求占有較大的比重，在傳統的教學活動中，雖然理論知識對于課程實踐的指導具有重要意義，但若沒有實際訓練，學生的專業能力無法得到鞏固與提升，因此“城市軌道交通行車組織”的實訓課程需要根據專業特點，提高學生的實踐動手能力。這要求在教學過程中能夠打破課堂的限制，在教會學生理論內容的基礎上，安排學生進行實際操作，從而使學生能夠將豐富的理論知識與現場實踐緊密結合起來。在傳統的教學工作中，授課教師也能通過教學反思認識到實訓教學的重要性，但由于不同學校設施設備新舊不同、場地等條件受限，實訓設備無法滿足大量學生的使用需求，學生在理論學習后難以通過實訓等方式保證學習效果，部分學校實訓設備昂貴數量較少，勢必造成學生實訓過程中的實操時間過短，這會對實訓課程的效果產生不良后果，也容易出現理論脫離實踐的問題。基于此，利用虛擬現實技術打造虛擬的實訓課堂，為學生創造沉浸式的教學課程具有極為現實的教育意義。

1 國內外研究現狀

將虛擬現實技術用于高等職業教育行業是我國在2017年的“教育十三五規劃”中首次提出的，主要目的是將虛擬現實技術應用于教育領域，并且將虛擬現實技術作為職業教育今后的發展方向。2019年，國家再次重申將虛擬現實技術作為用于教學方向的一項重要技術，并寫入了當年的《中國教育現代化2035》白皮書中。目前有學者看到了VR在職業教育領域的應用價值，但缺少實際教學經驗，本文在昆明鐵道職業技術學院虛擬仿真實驗室中配合“城市軌道交通行車組織”的前期實訓教學基礎上，開設了“VR模式下城軌交通行車組織”課程，開展VR教學實踐。

2 城市軌道交通專業行車組織課程教學分析

高等職業院校的城市軌道交通運營管理專業的培養主要是著重學生全方位職業技能的訓練，然而在當前眾多兄弟院校中依然存在以理論知識的講授作為實際教學活動的中心的現象，即便部分學校開設了不少相關實踐課程，但是實踐課程在整個專業人才培養方案中占比明顯偏少，并且在實訓課堂中沒有將高職學生的學情和教學環境有機融合在一起，從而使學生的實訓結構孤立于整個專業培養體系，也使得學生的職業能力無法滿足實際工作崗位要求。

高職城市軌道交通運營管理專業的實訓課程應當突出高等職業教育重視實踐性的特色，其專業技能的培養必須與城市軌道交通行業的發展趨勢緊緊相連，在專業課程教學完整體系中時刻把握高職學生的特點，營造積極的學習氛圍，并且在實訓課堂教學活動過程當中，有目的、有意義、有計劃地按照城市軌道交通運營管理專業工作崗位特點進行課程設計，從而提高學生職業能力，培養學生專業素養。

2.1 教學目標分析

教學目標是教學活動最終的導向和期望，也作為教學活動的主旨貫穿整個課堂教學始末。在教學活動的設計當中，應當對教學目標進行精準剖析，使之與專業崗位特征一致，具有科學性和結構性。在昆明鐵道職業技術學院的專業設置中，設立“城市軌道交通行車組織”課程實訓教學內容時，教學目標需要包含能力目標、知識目標以及素質目標等三個方面。

2.2 學情分析

高職學生是整個城市軌道交通運營管理專業的課堂教學活動的主要授課對象，在課程的教學設計當中，應當結合學生當前的自身特點進行個性化設計。因此，在設計課堂VR實訓時，需將學生的群體特點以及學習情況進行綜合考慮，充分發揮學生的學習特征。學生的學習興趣、基礎知識、學習態度以及學習目的等方面都將對教學效果產生客觀影響，直接關乎教學質量。本文的VR實訓課程設計將城市軌道交通運營管理專業大學二年級學生作為教學對象，雖然具有基本的城市軌道交通運營管理專業理論知識，但缺少大量的企業現場實操經驗；專業認知方面興趣濃厚，但沒有掌握良好的學習方法；動手能力強，樂于參加實訓課程教學活動，但缺乏細致入微的細節意識。

2.3 教學環境分析

“城市軌道交通行車組織”是城市軌道交通運營管理專業的核心課程，是學生從事相關專業具備基本職業能力素養的重點課程。該課程內容將第一、第二學期的基礎知識學習進一步鞏固，并且在專業課程中增加了對前置課程實踐操作訓練，以及對后續課程的知識體系框架的搭建奠定了扎實的基礎，在城市軌道交通運營管理專業的人才培養方案框架中具有十分重要的意義和價值。本專業課程內容主要面向城市軌道交通行業中站務員、值班員、行車調度員、地鐵司機等運營崗位，要求學生具備相應崗位的現場指揮操作能力以及應急處置能力，是構建學生專業素養的主干課程，因此，在城市軌道交通運營管理專業人才培養方案中將“城市軌道交通行車組織”設為以實訓為主的核心課程。

2.4 實訓內容分析

本課程實訓內容需深入解析城市軌道交通運營管理專業特點，滿足在虛擬現實環境下，以真實場景為實訓條件，通過實操訓練，學生能夠熟練適應真實的工作場景。在搭建實訓場景時，需要將課程內容按照任務單元進行分解，將知識點、能力要求等有機融入小的任務模塊當中，促使實訓學生可以深入開展職業訓練。在不同的任務分配中，不同實訓項目由不同實訓小組承擔，通過學生討論、教學展示、實訓練習等環節將課程內容反復進行鞏固，授課教師依據實訓評價體系對實訓小組進行針對性輔導。課程按照崗位分類，參照行車組織當中五種常見的崗位，每個崗位設計2～3個典型的工作任務模塊，以盡可能滿足每個崗位不同特點需求。

3 基于VR的實訓課程教學改革

3.1 VR資源特點

VR資源作為一種新的教學資源，改變了人們對傳統的多媒體視聽資源的認知，其在課程資源開發中應當保證適用性原則。VR資源與課程知識點需要緊密關聯，若資源的知識內容超出知識點范圍會增加學生學習難度，降低學習興趣；若資源的內容過淺，則會嚴重影響到VR技術帶來的教學效果。因此，VR資源需要在開發設計中體現出與專業課程設計的適用性、適度性以及科學性。

3.2 VR實訓課程開發模式

VR實訓課程設計模式是基于VR的實訓課程教學改革而開展實施的一項基礎體系構建方法。VR實訓課程是在傳統設備實訓教學指導實踐中升級改革后設計而成，基于VR的城軌軌道交通運營管理專業實訓課程改革中，通過大量教學團隊的教學經驗，借助VR實訓課程開發模式，在前期VR相關的課題研究上，將VR實訓課程教學內容設計原則作為指導性方針，探索一種基于VR的實訓教學課程開發設計模式。

首先，要由專業負責人組建VR團隊，了解VR技術特點，以現有的教學團隊為主導進行崗位實操調研工作，在教學設計中充分發揮VR特點融入專業教學活動。在開發中主要按照以下順序開展：教學目標分析、學情分析、教學環境分析、確定實訓任務目標、組建VR實訓系統、VR實訓資源開發、VR實訓任務實施流程設計、VR實訓教學評價、教學反思。如下圖所示。

3.3 VR實訓資源設計

在虛擬現實場景下進行專業實訓，VR實訓資源設計是整個教學活動設計的重難點。實訓資源的精細度和還原度直接影響到教學的最終質量，因此，VR實訓資源設計是在前面構建的VR實訓教學設計模式的指導下，應用VR相關技術，進行“城市軌道交通行車組織”課程的實訓課程教學設計。本文選取了行車調度員崗位實訓項目作為實例，從實訓內容、實訓設備等方面對VR實訓課程資源設計進行介紹。

行車調度員崗位實訓設計表

3.4 VR實訓效果評價的設計

VR實訓教學活動后，由實訓主講教師對實訓學生進行客觀評價，在設計教學評價時不僅要考慮學生基礎知識和專業能力的扎實程度，同時也要將學生在虛擬現實環境中發揮出的團隊協作能力和個人職業素養納入教學評價中。城市軌道交通行車組織的實訓教學評價環節設計中，評價主體包括實訓指導教師、VR實訓平臺以及學生互評等。

4 VR實訓教學實踐

VR實訓教學開展時，首先通過VR實訓平臺將本次課程中用于主要實操的VR教學資源發放至學生客戶端，同時發放實訓任務指導書，學生通過VR設備獲取實訓課程操作模擬演練視頻，實訓指導老師利用教師端進行教學。

教學活動中，實訓指導老師按照VR設備配置情況和實訓任務項目將實訓班級學生進行分組，使用任務模塊功能分配布置每個小組的實訓要求。通過對VR實訓演示中學生的提問做詳細的答疑，充分保證了教學活動中教師和學生的有效緊密聯系，提高學生學習氛圍，保證教學效果。在完成VR實訓展示后，實訓指導老師借助VR實訓平臺的互動問答功能對每個小組發放課堂作業，系統會對作業中學生的操作過程進行打分，對于出現的明顯錯誤將標記給實訓老師，在實訓課程最后統一進行答疑交流。

在VR實訓教學中，對學生實訓成績的評價并不僅僅依靠VR實訓系統評價，需要結合多種評價方法綜合進行評定，如現場考核評價、課后作業評價等，從而避免了評價角度單一。

結語

本文將VR技術運用到城市軌道交通運營管理專業的課程實訓教學和改革實踐中，并以“城市軌道交通行車組織”課程實訓教學設計為例，在實訓過程中應用了VR技術后，相比傳統實訓教學，明顯提高了學生在學習過程中對基礎知識、專業能力以及職業素養的教學效果。VR技術針對性地融入實訓教學當中，使學生充分融入實訓教學課堂中，也使實訓指導教師能夠全面掌握了解學生實訓過程和實訓質量，形成良好的反饋。VR教學團隊在多次開展VR實訓教學后，學生反映VR技術的應用使傳統的課堂內容活潑生動，學習興趣更加濃厚，在實訓當中對專業崗位認識更加豐富，個人職業素質也得到了規范和提升，團隊協作進一步加強，體現了職業教育的初衷。