VR教育培训平台的教学改革研究与实践

摘要：为了激发学生学习的积极性和主动性，培养其工匠精神，笔者提出采用VR教育培训平台，进行教学改革研究和实践。结果显示，该平台适合于个性化教学模式，这种教学模式激发了学生学习的积极性和主动性，有效地培养了学生的工匠精神。

关键词：VR;教育培训平台;学习积极性;工匠精神

中图分类号：G434 文献标识码：A 论文编号：1674-2117（2018）08-0088-04

引言

工匠精神的内涵在于精益求精、严谨、耐心、专注、坚持、专业、敬业。目前，一些应用型院校在为国家培养应用型人才的同时，已经将培养工匠精神融入到教学过程中。[1-2]为了在教学过程中激发学生的学习积极性和主动性，培养学生的工匠精神，笔者采用了新型VR教育培训平台（VR建筑实训平台），进行了教学改革研究和实践。

VR应用于教育领域，能模拟三维学习环境，学生等有关人员在这个模拟环境中学习或得到培训。Delucia A等人把这个学习环境称为“Second Life”，即“第二人生”，它是模拟真实社会在线角色扮演的平台，且能够构建一种沉浸式、游戏般趣味性的学习环境[3]，这个学习环境远比坐在屏幕前观看二维图像、动画要真实、方便和有趣得多。

虚拟现实系统是学生在虚拟空间进行學习和培训的模拟软件和装置，这个系统被称为VR教育培训平台。学生在该平台上学习培训时，可以与虚拟物体实时地交互，可以根据自己的思路探索整个虚拟环境，并选择自己想体验的内容。学生在虚拟空间观看VR作品的时间不受限制，可以随时播放、暂停或切换到其他的VR作品，也可以从不同角度长时间浏览虚拟作品，而且操作简单快捷。

VR教育培训平台介绍

2016年，VR在我国教育界获得了广泛推广，国内一些公司也推出了VR教育培训平台。VR教育培训平台主要由两部分组成：一部分是VR平台，如VR套装（如下页图1）;另一部分是VR教育培训的模拟软件。杭州万霆科技公司是其中推出VR教育培训平台的公司之一，该公司推出了VR建筑实训中心，并于2017年与笔者所在学校进行了校企合作，在建筑工程学院实训中心搭建了VR教育培训平台。下页图2是VR平台的工作场地，其中主要有主机、交互设备、屏幕、投影仪和HTC Vive VR套装等，主机里装有教育培训的虚拟建筑模拟软件。用户戴上HTC Vive VR头盔，操纵两个手柄控制器，才能进入三维虚拟世界，在三维虚拟世界漫游、学习和培训。

学生在VR教育培训平台学习

VR教育培训平台建成后，启动系统，学生戴上VR头盔，两手握住手柄控制器，就可以到虚拟建筑空间漫游、学习和培训了。如图3所示，学生通过转动身体和头部，操纵手柄控制器的两个按钮，就能漫游在虚拟空间，操作使用非常简单。图4是学生戴上头盔后看到的虚拟建筑场景，转动身体和头部，操纵手柄控制器的两个按钮，还可以进入其房间漫游，仔细地观察该建筑物的空间大小、天花板的高度、地板材质等建筑特点，能在虚拟建筑的环境中进行建筑工程施工、安装等技能学习和训练，并可以反复练习，发现自己存在的问题，掌握解决问题的正确方法。

VR头盔中有显示器和立体声扬声器，能把用户的视觉、听觉封闭起来，产生虚拟视觉，并使用手柄控制器把用户的手感通道封闭起来，产生虚拟触动感，与此同时，头、手、眼均有相应的头部、手部和眼睛视向等跟踪器的追踪，使整个虚拟系统的相互作用达到尽可能的实时。VR平台与教育培训的模拟软件相结合，创设了一个学习训练的虚拟环境，学生在这个虚拟环境学习培训时，具有与虚拟空间物体交互的感觉。学生完全沉浸在虚拟三维物体组成的空间中，能集中精力学习培训，摆脱外界的干扰。

个性化教学模式在VR教育培训平台的教学实践

2010年，Abby G. Ershow等专家已经把个性化教学模式应用到VR健康教育平台。[4]2014年，百余位教育专家出席了美国“技术促进个性化学习”的国家峰会〔National Summit on Technology-Enabled Personalized Learning （TEPL）〕，他们一致认为，现在的计算机和多媒体（包括VR）等技术，使得在学校一定范围内实施个性化教学模式成为现实可行。[5]因此，笔者也把个性化教学模式应用到了建筑实训中心的VR教育培训平台。

个性化教学模式是以学生为主体，加强培养学生的个体特长和能力的教学模式，教师应以学习者为中心，承认学生的个性差异和能力差别，重视学生对不同学习层次的需求，充分发挥学生的主观能动性，制订适合学生的教学目标、内容和方法。个性化教学模式的本质在于学习的自主选择性，即学生可以自主选择学习内容、学习顺序和学习进度。[6]

在个性化教学模式的实施过程中，教师是学生的指导者，强调提升学生的学习兴趣和乐趣，使学生乐于参与，主动学习和探究。在VR教育培训平台的实际个性化教学过程中，教师要实现个性化的教学，学生要完成个性化的学习，图5是学生在VR教育培训平台的个性化学习流程图。

笔者选取了大二年级的小部分学生参加个性化教学模式的教学实践。这些学生对该平台的教学改革实践非常感兴趣，又具备了一些建筑相关的知识技能，其成绩属于中等，因而学习培训的主要目的是进入虚拟学习环境后，查漏补缺，提高学习成绩。笔者在设计了个性化教学模式的教学目标和内容后，要求学生根据自己的实际情况，检查没有掌握的或忘记的知识技能，制订个性化学习任务，并确定在平台上学习培训的时间和进程，教师则相应地给与学生弹性的时间安排。

学生确定了个性化学习任务后，就要掌握VR教育培训平台的使用方法。为了让学生更好地掌握该平台的使用方法，可以先让学生参观VR建筑实训中心，简述其中主要组成部分，如主机、交互设备、屏幕、投影仪和HTC Vive VR套装，且主机里装有基于BIM的虚拟建筑模拟软件。学生戴上HTC Vive VR头盔，操纵两个手柄控制器，就能进入虚拟的建筑环境中学习和训练。另外，教师要特别明确该平台的工作设定区域比较小，如果在设定区域之外，就不能进入虚拟空间，不能进行学习培训。也因此，目前还不能大规模地让学生在这个平台上进行个性化学习培训。

学生掌握了平台的使用方法，就可以进入该平台学习了。学生在进入虚拟学习环境漫游的过程中，看到与学习任务有关的功能模块，就可以打开该功能模块，进行学习训练。例如，学生漫游的过程中，看到“梁柱的施工和安全知识”学习培训模块后，就可以操作手柄控制器，进入这一模块进行学习，巩固相应的知识，并可反复学习，牢固掌握相关的知识。學生在对这一模块的学习感到满意后，可以继续漫游，在漫游的过程中，当看到玻璃幕墙和预定的学习任务“玻璃幕墙的安装”后，操纵手柄控制器，就能转换到该学习培训模块，温习玻璃幕墙的安装及注意事项。

教学实践表明，绝大多数学生进入虚拟学习空间后，都会像玩游戏那样热情高涨，有效地激发了学习积极性和主动性，有时还会进行反复学习，精益求精，但这也导致学生总是要求延长时间。所以，教师必须要求学生不要打开与预定的学习任务无关的功能模块，以免浪费时间，影响其他等候学生的学习培训。

在学生退出虚拟学习环境后，教师要求每位学生总结在虚拟世界学习训练的体会，汇报在漫游学习时遇到的困难和解决问题的方法，当实训完成后，很多学生希望多给机会，要求再次在该平台上进行学习。另外，教师要梳理与汇总学生遇到的主要问题和解决问题的方法，检测学生完成学习任务的情况，以便有效调控后续的学习任务和进程。可以肯定地说，成绩中等的学生通过该平台的学习训练，能比较好地完成预定的学习任务，达到了良好的查漏补缺的教学效果。总之，学生在利用该平台进行个性化学习的过程中，发展了分析问题和解决问题的能力，培养了对自己学业精益求精的工匠精神。

参考文献：

[1]王千文.德国：“工匠精神”培养融入教学全过程[N].中国教育报.2017-6-6：（12）.

[2]丛中笑，陈静.浅谈在《PLC技术》项目化课程教学过程中工匠精神的培养[J].中国培训，2017（10）.

[3]Delucia A，Fransese R，Passero I，et.al.Development and Evaluation of a Virtual Campus on Second Life：The Case of Second DMI[J]. Computers & Education. 2009，52（1）：220-233.

[4]Abby G.Ershow，Charles M.Peterson，William T.Riley et al.Virtual Reality Technologies for Research and Education in Obesity and Diabetes[J].Research Needs and Opportunities：Journal of Diabetes Science and Technology. 2011（3）：212-214.

[5]Jill Abbott，Mark Schneiderman and Bruce Umpstead et al. Technology-Enabled Personalized Learning-Findings & Recommendations to Accelerate Implementation[M].Raleigh，NC，2014.

[6]王庭波，刘艳平.个性化教学模式的实践探索[J].课程·教材·教法，2011（8）：154-156.

作者简介：刘崇进（1959.5—），男，湖南人，副教授，博士，督导员。

基金项目：2017年广州市哲学社会科学“十三五”规划课题（课题号：2017GZMZGJ29），以及2017年广东省高等学校教育研究会课题（课题号：2017SZY079）。