问题学生VR培训系统的研究与实现

赵怀玉 南昌师范学院 南昌市 330000

0 引言

问题学生是指那些与同年龄段学生对比，在心理、行为、学习等方面存在偏离常态,需要在他人帮助下才能解决问题的学生。问题学生一般存在心理失衡的特点，主要影响因素来之自身、家庭、学校和社会，对于问题学生矫正转化成功后，仍然可以发现他们有很多优点[1]。

VR是虚拟现实技术（Virtual Reality）缩写，基于VR技术的培训系统具有沉浸性、感知性、自主性、交互性等特点，相对传统培训方式是无法比拟的，目前已应用到医疗、电力、建筑、军事等各行业的培训学习中，已成为未来培训的新趋势[2]。

1 现状分析

1.1 问题学生理论

（1）问题学生类型：问题学生主要包含学习、行为、心理三类问题生。学习问题生主要表现是不愿意学习、注意力不集中、偏科、不能及时完成作业，这类学生品德无问题，除了学习成绩其它方面表现良好。行为问题生主要表现是经常迟到、顶撞老师、说谎、离家出走、抽烟喝酒、打架，这类学生一般不遵守纪律比较冲动，对班级集体影响较大。心理问题生表现为迷恋网络、早恋、自卑、焦虑、自残自杀等，这类学生一般无法与他人沟通，对自身和社会影响比较大。

（2）问题学生产生因素：问题学生的产生由内因和外因决定，内因是由自身决定，外因主要由家庭、学校、社会决定。家庭生活方式和教育方式是最大的影响因素，特别是家庭教育父母不良言行、缺乏监管、家庭关系也会导致问题生出现，影响学生心理状态。学校因素是最直接影响因素，比如老师专业素质、公平公正、沟通交流不当也会影响学生自信心和学习动力。自身问题是关键因素，受学生的智力、人格、身体等个体成熟度差异影响，导致交流障碍，无法正视学生和生活的压力。

1.2 教学方式现状

传统问题学生教学培训主要是对问题生的学习、行为、心理进行调研、分析，形成转化结论建议，日常教学训练主要以历史案例进行分析，考核学员对案例过程应对、结果分析的能力，现有教学方式存在以下缺点。

（1）教学效果较差。目前实训主要是是基于通过视频、图片等方式介绍，学员在整个过程主要以被动接收内容为主，没有过程的交互，缺乏实战训练的经验。

（2）场景覆盖不全。现有教学方式按照既定的方式传授，不可能覆盖所有问题生类型场景，后续新增的场景，对现有的视频教材也无法快速增加，分发难度较大。

（3）资源投入较大。现有部分实训可以通过实习进行学习，但这种方式投入资源较大，需要到现场，同时问题学生发生也是不确定性，不全面性，也不方便多个学员到现场和重复学习。

2 方法对策

2.1 总体思路

基于问题学生理论方法为依据，收集丰富的历史问题生案例，利用VR等新兴技术，构建较为真实的仿真模拟场景。通过VR沉浸式模拟环境参与各类场景问卷调查，结合调查分析总结报告，定性或定量的结论，将结论与真实情况进行对比评价本次训练的效果。通过多次参与训练，不断改进优化，快速提升学员的实战水平，实现低成本、高效率的培训培养目标。该系统应遵循如下设计原则：

（1）场景多样化：基于历史数据构建不同类型的问题学生案例。分别从学习、行为、心理方面构建不同的问题生案例，案例需要包含场景环境、学生、教师、调研问题、答案选项、处置建议。

（2）场景可配置：配置场景的随机性确保训练效果。虑到训练的效果，避免每次学习都是同样的场景，场景问题生的类型可以实现随机的模拟，包括问卷的问题和选项也可以随机变化。

（3）沉浸式体验：需要利用VR设备技术等手段，系统内容基于真实的校园、课堂、或家庭环境，可以交互、交流、移动，实现各种不良的问题生行为和心理真实模拟和响应。

（4）自主评价：实现快速自我训练的目的。基于场景交互的过程记录信息，配置系统预留的答案，组织形成实时引导和提醒和结果评价报告。

2.2 系统架构

问题学生VR训练系统平台包含3层次部分：应用层、平台层、和硬件层，其架构如图1所示。

图1 问题学生VR训练系统总体架构

（1）应用层：是面向外部提供直接的应用服务，包含标准的Web管理、APP管理入口，用于训练场景的配置、参与、评价等管理，以及基于观察者身份的多人场景下的VR投影大屏，用于演示视角。

（2）平台层：是平台的核心功能，主要提供VR训练系统整体管理功能，同时采集各类VR硬件的实时数据，实现硬件各类传感数据同步，提供VR视图的实时渲染，将画面同步到硬件或VR投屏应用中。

（3）硬件层：用于训练的硬件设备和环境，实时采集位置、移动状态、交互等信息。各类VR终端接入系统，基于高速网络接入平台，实现传感数据的低延时接入平台。

2.3 系统功能

问题学生VR训练系统平台主要功能包含4个子系统，其整体功能如图2所示。

图2 问题学生VR训练系统功能图

（1）场景子系统：主要提供虚拟场景的配置和管理，提供VR场景模型导入，问题学生学习、行为、心理等案例数据导入。基于导入的基础静态模型，结合动态案例问卷调查库，案例库需要配置调研问卷的问题和答案，答案考虑随机性可以配置多个。硬件配置为该场景设置可以访问的VR眼镜、一体机等硬件。

（2）训练子系统：主要面向用户或群组学员提供单人或多人的虚拟场景，交互场景训练过程的动作和状态会记录实时存储在数据库，满足后续考核回放。训练过程支持VR观察投屏模式，可以将所有参与该场景的人员，实时投影到大屏中，方便现场演示查看。

（3）评价子系统：用于评估评价，包含智能评价和人工评价，智能评价是按照场景预置的答案进行自动考核的客观题，人工评价主要是主观题，需要老师查看训练回放过程进行评价打分。评价报表可以对单人的历史多次训练提供趋势分析，也可以对群组多人进行横向对比分析。

（4）用户子系统：提供用户的、群组的配置管理。用户可以单独参与训练，群组可以安排多人参与同一个场景训练。权限管理主要分配不同的角色，如学员、老师、管理员，以及提供不同应用权限的访问控制。

3 结束语

本文结合VR等新技术，面向问题学生的教学实训提供了一个接近真实的可以重复训练的虚拟环境，为问题学生教育训练提供了新的方法的可能，不仅大大降低了教学费用和资源的投入，而且提升了参与人员的主观能动性，大大提升了教师的培养效率和效果。