虚拟现实技术在职教实训教学中的应用分析

陈长全

摘 要：随着信息技术的不断进步，虚拟现实技术的出现为职教实训教学的发展带来了新的挑战和机遇。文章分析了高职教育实训教学中存在的问题和虚拟仿真实训基地建设中的不足，介绍了虚拟现实技术的特点、优势和应用趋势。

关键词：虚拟现实技术;实训教学;应用

0 引言

2019年，国家提出“双高计划”，即建设一批引领改革、支撑发展、中国特色、世界水平的高等职业学校和骨干专业（群）的重大建设工程。“双高计划”类似于本科院校的“双一流计划”，也是一项国家重大战略，对促进职业教育的快速发展具有重要的推动作用，也為我国经济转型升级高质量发展提供强大的人才基础。“双高计划”中提出了10条重要的改革任务，其中之一是“提升信息化水平”，即加快智慧校园建设，促进信息技术和智能技术深度融入教育教学和管理服务全过程[1]。

虚拟现实技术作为一项全新的信息技术，它在教育教学中的应用受到了前所未有的关注和重视。虚拟现实技术 （Virtual Reality，又称灵境技术）是利用计算机生成一种模拟环境并使用户沉浸到该环境中的计算机仿真系统，它是既可以创建又可以体验虚拟世界的全新种类。

1 高职院校实训教学发展中存在的问题和不足

目前，高职院校在实训教学发展中还存在较多的问题：第一，现有投入使用的实训设备更新速度往往跟不上技术更新的速度，至少比市场上的新设备落后半年以上。专业设备售价高且结构模块复杂，投入实训基地的建设经费较大而产生的各项效益偏低。第二，每一位学生都应接受实训，但由于场地和设备数量等原因，老师在上课时只能让学生轮流操作，影响了教学进度。第三，各专业的实训教学相差较大，导致教学资源紧张并弱化总体的教学效果。第四，学生在操作实训设备时不可避免会出现人为失误，也就存在失误的风险隐患和机器故障，一些专业设备日常维护成本高。第五，有些昂贵且内部结构复杂的设备对学生来说光看视频是难以理解的，而学校也不可能将此类设备拆解给学生观看，学生的亲身体验感不强，导致实训效果不甚理想。第六，学生的安全意识较为欠缺，伴随着较高的发生实训操作意外的风险系数[2]。

传统的实训教学存在实训内容枯燥、实训环境简单、实训资源移植性弱、实训互动方式单一等不足。第一，老师在实训过程中，由于各种因素，很难让学生亲自体验，所以只能不断地强调一些理论知识，导致学生也无法理解其中的原理，实训课往往变成了理论课，再加上学生的理解能力有限，导致学生在学习上困难重重，实训教学质量不尽人意。第二，国家提出高职扩招百万学生，学生人数显著增加，但学校设备经费并没有显著增加，因而实训教学条件难以适应实训需要和就业要求。第三，“因材施教”教学理念还没有真正形成。一些自我管理能力不足、获得新技能水平低、就业竞争力弱的学生，受成长环境、自身因素和外部环境的影响，个人素质发展相对薄弱。为了提高教学效果，提高学生的综合素质和能力，有必要针对学生的实际情况开展教学服务，使全体学生都能更多地参与到实训操作中来，既有利于提高学生的综合能力，也有利于他们今后继续自主学习和提高。

2 VR虚拟现实技术的特点及优势

2.1 运动性

运动性是指虚拟现实技术使虚拟物体按真实环境中的物理运动规律来进行，而不是静态或不符合真实规律的胡乱编造。

2.2 沉浸性

沉浸性是指用户在虚拟现实技术创造的虚拟环境当中，仿佛置身于真实环境中，里面有“看”“听”“闻”等五官感觉，这些和真实世界中几乎完全一致，让人们身临其境。随着技术的不断进步，其沉浸性和体验感会更加舒适、完美。

2.3 动作性

动作性是指用户在操作虚拟系统时，发挥出的动作跟真实世界中几乎相一致，比如跑步的动作，在虚拟现实环境中是一样要做出跑步的身体反应。

2.4 交互性

虚拟现实环境中有了运动性、沉浸性、动作性等这些基础功能后，这就使得它必然有可以交互的特点。

3   VR虚拟现实技术对高职院校实训教学的促进作用

3.1 学生学习兴趣得以增强

兴趣是最好的动力，应用虚拟现实设备和场地开展实训教学活动，通过虚拟仿真操作，让枯燥乏味的训练变得有趣生动，能够减轻实训学生的学习压力。同时，能够让操作困难的实训变得相对简单，操作容错率高，学生不再担心各种操作失误，学习动力明显增强。

3.2 实训教学质量显著提升

教学效果和质量是衡量教学设备优劣的尺子。如果可以利用虚拟现实技术创造的环境和物体让学生在操作训练后，在思维上、身体上和心理上都能够得到体验和提高，真正掌握原理和方法，那就说明这种实训条件达到了实训教学的目的。

3.3 教学手段丰富且完善

实训活动开展不再局限于特定的实训场所，进入虚拟现实教室后，只要借助专用的虚拟设备展示出具体的三维图像，学生就可以进入丰富多样的实训场景中。实训的各项流程有条不紊地进行，学生在其中可自行佩戴专用眼镜或头盔进行学习互动，在虚拟的环境中身临其境地对虚拟设备进行操作，提高了学生的参与度，丰富了学习内容，有利于学生掌握学习要点，基本原理及实训结果清晰易懂。

3.4 实训经费投入效益提高

不仅是各种实训设备，还有实训场地等各项投入，实训经费庞大且效益不高。采用虚拟现实技术后，学生不但可以深入观看或摸索设备内部构造，更加理解其中的奥秘和规律知识，更重要的是能够收获较为真实的虚拟实训经历，较大幅度地减少相关实训设备的经费支出，充分发挥实训经费投入的使用效益。

4 基于虚拟现实技术实训基地建设存在的问题

目前虚拟现实技术的飞速发展，其在实训教学中的显著作用正得到越来越多的学校、教师和专家的认可，来自各方面加强虚拟现实技术实训基地建设的呼声也越来越多。当前国内虚拟现实技术实训基地的发展还存在诸多亟须解决的问题，需进一步探索完善。

4.1 建设投入力度不够

虚拟现实技术实训基地建设投入不足，力度不强，尚未普及。其原因有：一是，学校领导认识不足，还未真正认识到虚拟现实技术的优势和魅力，缺乏对这项新兴技术的全面了解，因而难以下决心引进和使用;二是，经费有限，建设虚拟现实技术实训基地前期经费投入较大，而学校的办学经费有限，考虑到投入产出比等各种因素问题，对新技术的使用慎之又慎;三是，虚拟仿真实训基地建设优秀范例较少，推广有限，其成熟程度还缺乏一致的认可。

4.2 标准和规范较欠缺

高等职业教育是以提高学生的专业技能实践能力为归宿点，目的是提高学生的技能，使学生达到就业的目标，让学生获得全面的发展。不能单纯为了虚拟仿真教学而开发，它的作用是为了达到教学过程的最优化。但目前虚拟现实技术的软件开发和应用还欠缺一些规范性和标准性的内容，由于各家供应商技术力量参差不齐，且虚拟仿真实训系统的开发必须考虑成本效益，因而产品差异较大，无法有效推广，无形中增加了采购成本。

4.3 应用与实际不够契合

目前基于虚拟现实技术的实训系统的产品良莠不齐。不同的专业课程，其实训教学内容千差万别，这就导致学校在开发应用时要紧密联系实际教学内容。一方面需要开发人员和任课教师密切配合，相互协作，开发人员负责实训环境、物体、设备等要素的构造，任课教师负责实训流程、操作要点、教学目的的把关设计，只有这样开发出的应用才与实际相匹配。但现实是，很多的应用还无法达到应有的效果。

4.4 师资力量薄弱

无论什么教学工具或产品，要发挥出它的优势还是要靠使用的教师。现在不光是硬件投入不足，更重要的是目前还缺乏一批创新意识强、专业能力强，有探索使用新技术新产品意愿且熟悉实训教学的教师队伍。要培养精通虚拟现实技术实训系统的教师队伍，可采取如下路径：一是校企深度合作，加强委派教师到企业中顶岗培训，或联合开发虚拟现实技术相关课程模块系统，或人才队伍快速模拟训练系统等;二是进修学习，出台各项鼓励政策，动员年轻教师和骨干教师积极投入到虚拟现实技术的学习和研究当中，不断提高他们的教学能力。

4.5 “虚”“实”互补不够

虽然虚拟现实技术产品能够帮助学生体会虚拟的课程教学过程，但并非所有的虚拟环节学生都能够接受，因为个体差异，效果是不同的，所以虚拟实训教学并非无所不能，在实训技能教育过程中还需特别重视真实实训和虚拟实训的相互配合，该“实”的时候要“实”，能“虚”的时候也应该“虚”，二者不可随意偏废其一。所以，虚拟仿真实训和真实实训操作训练是两种不同的教学模式，它们优势不同，特点鲜明，无法相互取代[3]。

5 虚拟现实技术在高职应用中的研究趋势

虚拟现实技术的发展和研究正如火如荼地在各地开花结果，从各大数据平台中搜索分析后可获悉，其在高职教育应用中的研究有如下一些趋势。

5.1 虚拟实训系统开发

要将虚拟现实技术有效应用于实训课程教学中，首先需要开发出适合各课程模拟实训的系统。这种系统集成了本地实验实训平台软件和远程在线实验实训平台。本地平台和远程在线平台相互协作，学生实训可不再局限于固定的实训室，实训空间和时间将更加灵活自由，使用效率大大提高。相关系统开发和实践应用效果研究已成为重要趋势。

5.2 虚拟实训教学资源开发

各种虚拟教学资源是开展实训教学的必备条件，包括虚拟设备、虚拟环境、虚拟人物、虚拟文化、虚拟流程图、虚拟耗材等等，这些都要与真实世界相关教学资源一一对应。可以预见，大量开发基于虚拟现实技术的教学资源系统是未来研究的趋势之一。

5.3 更多虚拟课程应用研究

现在不仅仅是实训教学课程应用虚拟现实技术，根据已有研究预测未来趋势，越来越多的纯理论课程也在不断推出基于虚拟现实技术的虚拟课堂，这些应用及研究已广泛地影响了传统的教学模式和方法。

5.4 虚拟教学方法和模式研究

虚拟课堂教学需要新的相对应的虚拟教学方法和教学模式，在虚拟教育教学推广普及过程中，用户会摸索总结出可借鉴、可移植的新教学方法及教学模式。基于虚拟现实技术高效的教学实践，也需要成熟教学方法、教学模式的引领和指导。因此对于相关虚拟教学方法和模式研究是未来研究趋势。

5.5 虚拟教学评价研究

随着虚拟现实技术在教育领域中的广泛使用和深入互动，虚拟现实技术支持下的教学活动的评价策略及研究也必将蓬勃发展。

5.6 相关虚拟应用实践研究

跟高职教育密切相关的各类领域，包括面向未来教育的一些趋势，都有可能应用到虚拟现实技术。比如现阶段较热门的双创教育，运用虚拟现实技术提高学生的双创能力，或许也会成为未来此类相关研究的趋势之一[4]。

6 结语

综上分析，虚拟现实技术在职教实训教学中的應用要得到较广泛的推广普及，还需要解决上述存在的问题和不足之处，从资金、人才、资源开发、教法、评价等各方面共同发力，解决面临的每一个短板，才有可能将虚拟现实技术实训教学这盘棋下好。“双高计划”已经开始逐步实施，相信以虚拟现实技术为代表的新技术将为“双高计划”的顺利实施发挥出它们的巨大作用。

[参考文献]

[1]张波.“双高计划”背景下的高职实训基地运营管理系统研究与设计[J].电脑知识与技术，2021（1）：88-91.

[2]李俊贤.VR虚拟现实技术在高职院校实践教学中的应用探索[J].信息与电脑（理论版），2020（12）：238-240.

[3]焦红茹，谢春梅.虚拟仿真实训基地在高职教育中的应用探析[J].热带农业工程，2017（3）：77-80.

[4]徐英萍.虚拟现实技术在高等职业教育中的应用研究综述[J].软件导刊，2020（7）：281-284.

[5]赵俞凌，陈晓龙，姚远.VR技术视域下高职虚拟混合学习系统类型与应用研究[J].职业技术教育，2020（32）：62-65.

[6]韩丽.“虚实一体”实训教学模式在职校实训教学中的应用研究[D].贵阳：贵州师范大学，2019.

[7]陈思昆，伍毅.VR技术在教育场景中的优势与改变：体验、可视化与建构主义[J].中国传媒科技，2020（4）：121-125.

[8]黄杏.基于VR技术的高校创新型人才培养实践教学体系研究[D].武汉：武汉理工大学，2019.

（编辑 何 琳）