專本貫通分段培養模式下裝備制造類專業“VR+”教學改革與實踐

陳慶強 陳清奎 何芹 王忠雷

基金項目：本文系山東省本科教學改革研究項目“課程思政引領的工匠精神及創新能力主動提升培養模式構建與實踐”（項目編號：M2022218）研究成果之一。

作者簡介：陳慶強（1992—），男，博士，山東建筑大學機電工程學院塑性制造技術與裝備教研室副主任，副教授，研究方向為教育信息化；陳清奎（1963—），男，博士，山東建筑大學機電工程學院國家級建筑工程及裝備虛擬仿真實驗教學中心主任，濟南科明數碼技術股份有限公司董事長，教授，研究方向為虛擬現實技術、數字化設計與制造、教育信息化；何芹（1977—），女，博士，山東建筑大學機電工程學院院長，教授，研究方向為虛擬現實技術、教育信息化；王忠雷（1977—），男，博士，山東建筑大學機電工程學院教學院長，教授，研究方向為教育信息化。

摘? 要：專本貫通分段培養模式是促進職業教育高質量發展的重要途徑。如何促進課程體系和教學方法的融通、實現培養過程的無縫銜接是目前亟須解決的關鍵問題。文章以山東建筑大學和棗莊科技職業學院的專本貫通專業——機械工程為例，針對裝備制造類專業人才貫通培養過程中理論實踐知識難教難學、分段培養專/本教學脫節、信息化教學缺乏相應教學資源和教學方法支撐等問題，探索構建了基于VR云平臺的“VR+”教學改革新路徑。提出了“理實虛用、四位一體”教學改革思想、創建機械工程“VR+”虛擬教研室、開辟VR技術全面助力“三教”改革新思路，以期實現專、本階段人才培養過程的有效銜接，為專本貫通人才培養模式的改革和進步提供方法和思路。

關鍵詞：專本貫通；裝備制造類專業；VR云平臺；VR教學模式；VR教學資源

中圖分類號：G642? ? 文獻標識碼：A? ? 文章編號：1673-7164（2024）14-0141-04

近年來，國務院先后印發了《關于加快發展現代職業教育的決定》《國家職業教育改革實施方案》等一系列指導性文件，為促進職業教育的高質量發展奠定了基礎。［1-2］專本貫通作為一種新型人才培養方式，可實現高職與本科兩種類型的高等教育資源的有效銜接，搭建起學生從技能型人才到專業型人才的職業成長“立交橋”。［3-4］高職專科院校和應用型本科院校屬于兩種截然不同的教育主體，在培養目標、畢業要求、課程體系和教學模式等方面存在巨大差異。如何促進專業和課程的橫向融通和縱向貫通、實現人才培養過程的無縫銜接和培養目標的穩健推進，進而完成從培養技能型人才到培養高素質應用型工程技術人才的轉變，成為專本貫通分段培養模式實踐過程中亟須解決的問題。［5-6］對此，相關學者從不同的角度進行了探索和實踐，例如齊攀等針對專本貫通應用型人才培養過程中專本課程不銜接等問題，以廣東省“三二分段”專升本應用型人才培養試點專業電子信息工程為例，設計了專本貫通培養的一體化專業課程體系；［7］王偉等從學生的學情分析入手，探索了“3+2”專本貫通人才培養模式中培養質量的保障措施［8］；李正東等則從“專本貫通”人才培養的目標定位、課程體系構建、師資隊伍建設三個方面進行了研究和探索。［9］

在我國全面推進教師、教材、教法“三教”改革的政策指引下，虛擬現實（VR）技術、互聯網技術與教育教學的深度融合，成為“新興技術范式下的教師教學方法創新與實踐”的重要探索方向。［10-11］在此背景下，本研究以山東建筑大學和棗莊科技職業學院的“3+2”專本貫通專業——機械工程專業為例，針對裝備制造類專業理論實踐知識的教學難點、對口貫通分段培養專/本教學銜接難、信息化教學缺乏相應教學資源和教學方法支撐的問題，探索構建了基于VR云平臺的“VR+”教學新模式和以虛擬教研室為核心的專本互通教研組織新形態，以期形成“3+2”專本貫通一體化銜接、層次遞進的培養模式和師資交流、教學資源共享機制，推動新興VR技術范式下的“三教”改革聯動，助力裝備制造類應用型高級技術人才的培養。

一、裝備制造類專業專本貫通培養的困境

機械等裝備制造類專業屬于典型的工科類專業，其專業理論知識抽象晦澀，在教學過程中常出現教師講授難、學生理解難、師生交流難的問題。傳統的裝備制造類專業的實驗和實訓教學常需要大型機械設備和儀器，實踐教學過程存在高投入、高損耗、高風險及難實施、難觀摩、難再現的“三高三難”問題。［12］

“3+2”專本貫通人才培養涉及高職和本科兩個育人階段，需要高職院校和本科院校雙育人主體的協同配合。但是，由于人才培養定位不明確、課程設置缺乏頂層設計、師資貫通不足等原因，最終導致對口貫通分段培養過程中的課程體系銜接不足、教學內容前后脫節、遺漏、重疊等問題。［13］

VR技術具備沉浸性、構想性、交互性以及資源易共享等優勢，是解決專本貫通分段培養模式下裝備制造類專業教育教學難題的有效途徑，正不斷從教學方法、教學資源和系統平臺等方面重塑教學過程。目前VR技術與教師、教材、教學方法的融合仍不夠深入，難以充分發揮VR技術的“沉浸性、構想性、交互性”優勢。

二、創新教學改革思想，構建教學新形態

在傳統的教學過程中，理論教學在教室進行，實踐教學通常發生在實驗室或實訓室。理論教學和實踐教學出現在不同的時間和空間。若能借助VR版教材、VR教學資源、VR教學系統，將課程中的理論知識與實驗、實習等環節的實踐技能貫通，便可搭建起VR技術的橋梁，將“理”論知識、“實”踐技能用“虛”擬現實技術與其應“用”場景進行有機融合。進而構建起以虛擬仿真資源為核心，以云平臺為基礎，以裝備制造類專業應用型高級技術人才培養為目標的“理實虛用、四位一體”教學改革思想，如圖1所示。

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圖1 “理實虛用、四位一體”教學改革思想內涵

三、創建虛擬教研模式，實現專本全貫通

（一）構建一體化銜接、層次遞進的課程體系

成立由高職和本科相關專業的骨干教師共同組成的“VR+”虛擬教研室。虛擬教研室的教研活動以裝備制造行業需求為導向，以人才培養的職業性、技能性為標準。專科階段以專業技能培養為主、本科階段以專業知識的綜合運用和創新發展能力培養為目標。雙方骨干教師在課程體系的合理性評價、培養方案的修訂等環節進行協調，通過協同優化課程內容，實現知識體系的層次遞進和無縫銜接。

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圖2 VR云平臺架構示意圖

（二）共建共享的教學平臺及實習實訓基地

針對VR教學資源使用中需下載插件、體驗差等問題，“VR+”虛擬教研室應用虛擬化技術，建設“山東建筑大學—棗莊科技職業學院裝備制造類專業VR教學云平臺”。VR教學資源的運行在云端完成，用戶側允許使用低配的瘦終端或云終端盒設備，普通接入帶寬條件即可滿足流暢使用，如圖2所示。

用戶可通過普通計算機、手機、平板、VR黑板、VR觸控一體機、VR頭盔、MR眼鏡、桌面3D交互機等多種終端訪問VR在線學習空間上的顆粒化VR資源、測評、VR授課視頻等，從而為“VR+”在線學習方式的創新提供了技術基礎。在此基礎上，學生可在教室、圖書館、宿舍、戶外等多個地點訪問學習資源，從而實現了不限時間和地點的、場景多樣的、資源豐富的“VR+”教與學。

更為重要的是，專本共建共享的教學平臺可實現本專科教師共用平臺教學系統，不僅保證了實現專、本階段教學方法的統一，也使得學生在不同階段的學習內容、考評結果前可追溯、后可延伸，保證了“教”與“學”的前后連貫性。

通過建設兩校共享的實訓基地，將相應的生產場景孿生教學資源置于VR教學云平臺，協同指導學生在專、本階段開展前后銜接、各有側重的實踐活動。

（三）創新教師研修與教學資源共享機制

通過在VR教學云平臺上建設開辟機械工程“VR+”虛擬教研室活動專區，可以實現線上講堂、線上集體視導與課程視導等教研活動的平臺化。進而以此為基礎進行本、專科虛擬教研室的混合式教研活動，開拓組織管理的新方法，暢通專本師資交流渠道，形成組織高效、形式多樣的專、本教師線上線下混合式跨校研修機制。

表1? 已開發體系化VR教學資源數量

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通過云平臺的績效獎勵機制，充分調動發揮專本師資優勢與特長，共建VR教學資源，形成教學建設和教學應用的優勢合力，實現教學資源的跨校、跨區域專本共建、共用、共享、共贏。目前，山東建筑大學與棗莊科技職業學院共建的VR教學資源已經涵蓋了不同教學場景（VR課堂、VR實驗、VR工程訓練、VR生產實習）、不同應用終端（VR黑板、手機、VR頭盔等）。已建設的VR教學資源、VR孿生資源、VR教學走廊等數量情況具體見表1。

四、融合虛擬現實技術，改革“三教”新路徑

在山東建筑大學機電學院與棗莊科技職業學院的共同努力下，探索開辟出了VR技術全面助力“三教”改革的新路徑，如圖3所示。

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圖3? 深度融合VR技術，全面落實“三教”改革

（一）教師層面

通過組織開展虛擬教研室定期研討、教育信息化能力培訓等手段，提升教師應用VR教學資源進行教學設計、教學組織的能力。針對VR資源開發專業性強、成本高的問題，與科明數碼技術有限公司合作開發了0編程VR教學資源開發平臺（圖4），制訂了資源開發規范。通過該平臺的應用，實現了非專業人員無須程序編碼制作VR資源，降低了開發門檻，進一步滿足了教師對個性化VR教學資源的需求。

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圖4 0編程VR教學資源開發平臺的界面

（二）教材層面

在教材的改革層面，重點根據課程教學大綱各知識點的教學要求，包括教學形式、學習形式、練習形式、考核模塊等，開發與知識點配套的顆粒化VR教學資源，通過二維碼與紙質教材、VR教學云平臺鏈接，形成了《互換性與測量技術基礎》《機械制圖》《畫法幾何》等一系列的“VR+”新形態教材，如圖5所示。

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圖5 出版的部分“VR+”新形態教材

（二）教法層面

在教法層面，基于VR教學云平臺，構建了“VR+”教學模式，涵蓋“VR+”課堂教學、“VR+”實驗實訓教學和“VR+”自主學習等“教”與“學”的新形態。［14］

“VR+”課堂教學是指教師在多媒體教室、智慧課堂、線上課堂等多種教學環境中，借助VR黑板、VR觸控一體機等載體，使用VR教學資源進行理論知識的講解。

“VR+”實驗實訓教學則是將VR資源融入實踐教學的各個環節，包含課前學生通過3D版實驗指導書預習，課中教師借助VR資源進行虛實結合的講解、學生借助手機和平板電腦上的VR資源探討實驗室碰到的問題，課后使用VR教學平臺進行學習效果的評價等。

“VR+”自主學習是指在課前和課后，學生使用手機、PC等個人終端訪問VR教學云平臺里的教學資源進行自主學習活動，從而實現了不限時間、不限地點的沉浸式學習。

五、結語

針對現階段裝備制造類專業專本貫通分段培養模式下存在的課程體系融合難、人才培養銜接難等難題，本研究探索構建了基于VR云平臺的“VR+”教學新模式和以虛擬教研室為核心的專本互通教研組織新形態。通過提出了“理實虛用、四位一體”教學改革思想，建設了理論知識、實踐技能和應用場景沉浸體驗交互的VR教學環境。通過創建機械工程“VR+”虛擬教研室，促進了跨校教研，建設了“對口貫通分段培養”的課程體系、教學內容、教學資源。通過開辟VR技術全面助力“三教”改革新路徑，提升了教師“VR+”應用能力，開發了“VR+”教材，構建了“VR+”教學模式。本研究成果可為專本貫通人才培養模式的改革和進步提供方法和思路上的借鑒。

參考文獻：

［1］ 孫翠香. 新時代職業教育高質量發展的內涵、特征與推進策略［J］. 教育與職業，2022（03）：5-12.

［2］ 林俊. “十四五”時期我國高等職業教育深化改革的導向、任務與路徑［J］. 教育與職業，2022（04）：5-12.

［3］ 李先強. 專本貫通培養模式下的高職航海技術專業課程體系的構建［J］. 青島遠洋船員職業學院學報，2018，39（02）：52-55.

［4］ 張金芝，成曉利. 山東省“3+2”本科貫通培養有效銜接實證研究［J］. 九江職業技術學院學報，2015（03）：8-9.

［5］ 孟憲寧，王偉. 計算機應用技術專業專本貫通人才培養方案設計與實施［J］. 電腦知識與技術，2019，15（29）：107-108+113.

［6］ 魏云暖. 基于“專本貫通”模式下的職業本科市場營銷專業課程體系的構建［J］. 老字號品牌營銷，2021（08）：163-164.

［7］ 齊攀，鄔志鋒，徐操喜，等. 電子信息工程專業“三二分段”專升本貫通培養的課程體系研究［J］. 2018，40（08）：33-35.

［8］ 王偉，趙春霞，李志文. “3+2”專本貫通人才培養模式中培養質量保障措施探索［J］. 科技視界，2019（36）：230-231+242.

［9］ 李正東，李秀玲，牟剛. “專本貫通”應用型人才培養的研究與實踐——以電氣自動化專業為例［J］. 科技風，2021（05）：175-176.

［10］ 余勝泉. 教育數字化轉型的層次［J］. 中國電化教育，2023（02）：55-59+66.

［11］ 劉娜. “互聯網+ ”背景下線上線下混合式教學探討［J］. 專業與課程建設，2022（02）：45-50.

［12］ 陳清奎，何芹，李學東，等. VR技術與傳統教育深度融合——“VR+”教學模式創新與實踐［J］. 中國信息技術教育，2018（23）：83-84.

［13］ 隋美娥，楊俊卿. 高職與本科貫通培養一體化課程體系探索［J］. 電氣電子教學學報，2018，40（05）：27-30.

［14］ 陳清奎，魏鑫鑫，何芹，等. 基于“VR+云平臺”的機械類專業實驗教學模式改革與實踐［J］. 實驗技術與管理，2020，37（07）：1-4+30.

（責任編輯：邵秋露）