基于虛擬現實技術的實踐育人體系構建與研究

摘"要：虛擬現實技術采用計算機技術生成一個特定的虛擬環境，產生身臨其境的感受和體驗，以多感知、存在感、交互性、自主性等優勢在教學輔助中占有非常重要的地位。實踐育人是高校教育工作的重要載體，是人才培養的必由之路。地學專業對實踐性有很高要求，實踐育人是地學人才培養的關鍵環節。本文對地學類專業實踐教學進行研究和探索，借助虛擬現實技術，創新構建實踐育人體系，提高人才培養質量，培養理論知識和實際應用協調發展的復合型、創新型人才。

關鍵詞：虛擬現實；實踐育人；地學專業

中圖分類號：G642""文獻標識碼：A

Construction"and"Research"of"Practical"Education"System

Based"on"Virtual"Reality"Technology

—Taking"Geoscience"Majors"as"an"Example

Dai"Mengxue"Zhao"Feiyu"Chen"Hui

School"of"Geophysics"and"Measurementcontrol"Technology，East"China"University"of"Technology

JiangxiNanchang"330013

Abstract：Virtual"reality"technologynbsp;uses"computer"technology"to"generate"a"specific"virtual"environment，creating"an"immersive"experience"and"feeling.With"advantages"such"as"multi"perception，presence，interactivity，and"autonomy，it"plays"a"very"important"role"in"teaching"assistance.Practical"education"is"an"important"carrier"of"higher"education"work"and"a"necessary"path"for"talent"cultivation.The"geoscience"majors"have"high"requirements"for"practicality，and"practical"education"is"a"key"link"in"cultivating"geoscience"talents.This"article"conducts"research"and"exploration"on"practical"teaching"in"geoscience"majors，using"virtual"reality"technology"to"innovate"and"construct"a"practical"education"system，improve"the"quality"of"talent"cultivation，and"cultivate"compound"and"innovative"talents"who"coordinate"the"development"of"theoretical"knowledge"and"practical"applications.

Keywords：virtual"reality；practical"education；geoscience"majors

一、概述

隨著“互聯網+”時代的到來，我國高等教育進入信息技術與課堂教學深度融合的發展期。利用技術創新、理念創新、模式創新，以學生為中心，形成更加優化和適應時代發展的創新型學習方式，促進創新型人才培養，支持創新型國家建設，將成為知識經濟時代一種全球性的科技教育戰略。虛擬現實技術，是采用計算機技術生成一個特定的虛擬環境，能形成逼真的視、聽、觸覺一體化效果，產生身臨其境的感受和體驗［1］。虛擬現實技術以多感知、存在感、交互性、自主性等優勢在教學輔助中占有非常重要的地位［2］。

實踐育人是高校教育工作的重要載體，是人才培養的必由之路［3］。地學類專業，包括地球物理學、勘查技術與工程、防災減災科學與工程、智能地球探測等，是對實踐性有很高要求的工科專業，實踐教學是保證教育質量的關鍵［45］。要想培養能夠主動適應行業需求、服務社會經濟發展的高素質應用型人才，高校必須充分利用社會和行業資源，建設優質育人體系，在教學全過程、各環節實現產教深度融合，打造包括課程資源、師資力量和實踐平臺在內的教學保障資源，提升人才培養質量［67］。然而調查發現，地學類專業的實踐教學中還存在理論與實踐教學不夠融合、能力培養與行業需求不夠貫通等不足。

因此，本文對地學類專業實踐教學進行研究和探索，借助虛擬現實技術，創新構建實踐育人體系，提高人才培養質量，培養理論知識和實際應用協調發展的復合型、創新型人才。

二、實踐育人體系構建

本文秉持“學生中心、產出導向、持續改進”理念，以“校內實驗課程、校外實習實訓、線上虛擬仿真”教學平臺為依托，以課程建設、科教融合創新、學科交叉滲透引領專業實踐課程體系構建。充分貫通“創新項目、學科競賽、課程設計”，融“課內實習、野外實習、專業綜合實習、生產科研實習”為一體，開展混合教學，拓展能力訓練，建立健全實踐育人體系。

（一）聯動“專業+”混合式實踐模式，提升學生創新能力

實施本科生導師制度，為每一位本科生分配指導教師，為學生設計能夠培養創新創業能力的實踐課題，在創新創業訓練平臺、雙創基地等平臺支持下，通過項目實踐，引導學生由被動學習轉變為自主學習、由接受性學習轉變為探究性學習，培養學生綜合處理問題的能力。

瞄準“東方杯”全國大學生勘探地球物理大賽、“創新杯”全國大學生地球物理知識競賽、全國大學生測井技能大賽等專業特色賽事，讓學生通過參加競賽調動學習積極性，增進交流，提高水平。指導教師同時也可以在競賽中了解行業動向，總結教學不足，增進與學生的互動，達到“賽教融合”。

注重課程設計的與時俱進：一方面，結合指導教師的科研及生產項目，制定與專業前沿和實際生產相結合的課題，讓學生依托學校創新實踐平臺，利用學院實驗室資源進行研究，激發學生創造性思維；另一方面，緊跟科技發展熱點，制定科技創新前沿性課題，激發學生挑戰熱情。

（二）融入全景式虛擬現實技術，增強學生沉浸式體驗感

現有教學資源無法充分滿足當前地學專業的實踐教學需求。教師利用虛擬現實技術，建立虛擬仿真實驗平臺，可以擺脫設備與環境的制約，構建全面的實踐教學項目。虛擬實驗室的沉浸式、交互式深度教學，可以提升學生的存在感、直覺和專注度，激發學習興趣和創新熱情（見下圖）。

基于虛擬現實技術的實踐教學圖

1.針對危險性實驗，搭建全景式虛擬實驗室

地學類專業某些實驗的現場考察學習存在一定的危險系數，如放射性勘探、炸藥震源的地震勘探、堤壩危險性勘查等。采用結合全景式虛擬現實技術的交互式授課方式，可以精確模擬真實環境，采用傳感器模擬視覺、聽覺、觸感、力量等，達到與危險現場一致的體驗。

2.針對復雜地質條件，設計多角度虛擬情境

受區域地質、地形地貌條件制約，在專業課程實踐教學過程中，一些實驗場所在實際中無法達到，如深海、深地、高空等。傳統的視頻演示只是平面的、固定的且感官單一的體驗?；谔摂M現實技術，學生可以在虛擬實驗室中，沉浸式、趣味性地參與到復雜地質環境研究中，提升學生的存在感、直覺和專注度，激發學習興趣和創新熱情。

3.針對精密儀器操作，補充交互式操作過程

一些實驗因設備和器件的制約而無法更好地開展，教學模式落后于現代科學技術進步的步伐。針對精密儀器操作，基于虛擬現實技術補充交互式操作過程，學生可以互動式地操作虛擬儀器，并獲得和現實中一樣的反饋，節省成本，且不受環境限制，可反復操作練習。

（三）打造多元融合的實踐教學平臺，促進學生專業素質進階

專業核心課程課內實習為實踐教學的第一層次，是在專業核心課程的教學過程中開展的教學實驗。在課堂知識的基礎上，結合教學實驗，培養學生動手能力，達到從理論到實踐的轉化。

野外實習為實踐教學的第二層次，是在校外實習基地開展的集中實習，包括地質認識實習、勘探技能實習等。該實習通過方案設計、數據采集、數據處理、剖面解釋與報告編寫等五個環節的教學，使學生系統掌握各種勘探技術，同時培養學生吃苦耐勞的工匠精神和精誠合作的團隊精神。

專業綜合實習為多層次實踐教學體系構建中新加入的教學層次，是在野外實習過程中進行的勘查方法綜合實習。通過將電法、重磁、地震等多種方法的數據相結合，多角度綜合解釋地下結構，增強學生對不同勘探方法橫向對比和認識，提升學生在實踐中靈活選取及運用多種方法組合的綜合能力。

生產科研實習是實踐教學體系的最終層次，也是提升畢業論文質量、提高學生實踐能力、促進就業的重要環節。為了保障這一環節順利開展，與國內行業對口單位建立產學研基地，并且發揮科研優勢建立密切合作，實現實踐育人、科研創新和生產應用的有機結合。

三、專業實踐評價指標體系

科學的考核方法對實踐教學將產生良好的促進效果。通過對近年來的實踐教學實際調研，結合專業教育的特點，制定了較為完善的評價方法和評價指標，為合理評價實習成績提供了標準，保障專業實踐教學質量。

評價體系不僅要考慮專業知識和技能，還要關心學生的工作態度、綜合素質以及實踐效果等。本文將實踐成績評定的標準分為五個評價因子：思想態度、準備工作、能力素質、平臺互動和實踐效果。對每個因子建立詳細的評價指標，由此進行實踐成績的定性及定量考核，保證評價的客觀性和全面性，同時也便于讓學生明確實踐的目標和要求。實踐成績的評定分為小組成績、教師評定和組內評分三部分，小組成績是團隊成績，教師評定是由指導教師進行評定，組內評分由實習小組進行組內互評。設計合理的權重得出最終成績。這種個人成績與團隊成績結合的方式可以培養學生的責任感和團隊合作能力。

結語

本文融入虛擬現實技術，創新構建地學類專業實踐育人體系，提高實踐教學效果。通過在教學中增加專業前沿的應用案例，融入全景式虛擬現實技術，增強學生沉浸式體驗感，以問題為導向逐步將實踐能力融入課程教學，讓學生能將課堂的教學內容從書本的知識點運用到具體實踐中，實現淺層學習到深度學習的認知提升。依托科研項目和大學生創新創業項目等，組織不同學科的學生共同進行科學研究探索，多方面支撐專業實踐課程體系建設和高水平人才培養。著眼科研實踐訓練，構建多層次、多路徑的實踐培養方案，培養出“知識廣、能力強、素質高”的高層次應用型技術人才，滿足社會對高質量人才的需要。

參考文獻：

［1］李中燾，周元玲.虛擬現實技術賦能地方高?！暗诙n堂”創新研究［J］.桂林航天工業學院學報，2024（4）：594599.

［2］楊思帆，朱晏平.虛擬現實技術賦能美國教師教育實踐訓練的歷程、效果、走向及啟示［J］.現代教育科學，2024，7（4）：142149.

［3］梁晴雪，胡昊.高校實踐育人質量全生命周期評價指標體系研究［J］.河南師范大學學報（哲學社會科學版），2024，51（5）：144150.

［4］潘思東，周國華.專創融合下的地學人才培養路徑研究［J］.中國地質教育，2023（01）：2833.

［5］時元玲，張平松，陳孝楊.新形勢下提升傳統本科專業生源質量的思考和認識：以地學專業為例［J］.文教資料，2022（01）：143146.

［6］劉瓊玉，米鐵，楊志華，等.新工科視域下地方高校產教融合協同育人探索與實踐：以江漢大學環境工程專業為例［J］.高教學刊，2021（32）：3841.

［7］彭佳媛，劉晨潔，劉慧芳.高職院校依托地方文化構建實踐育人路徑研究［J］.黑龍江教師發展學院學報，2024，43（10）：6770.

基金項目：2023年江西省教育廳江西省高等學校教學改革研究省級課題“基于虛擬現實技術的‘三貫通、四融合、一體化’實踐育人體系構建與研究——以勘查技術與工程專業為例”（JXJG23613）；2023年江西省教育廳江西省學位與研究生教育教學改革研究項目“基于SPOC的項目驅動式《計算地球物理學》研究生課程教學模式探索與實踐”（JXYJG2023110）；2024年東華理工大學實踐教學類建設項目“地球物理學專業地學大數據及人工智能綜合教學實踐基地”（DHJD202402）

作者簡介：戴夢雪（1990—"），女，漢族，安徽淮北人，博士研究生，講師，主要從事地震勘探研究。