VR技术在“事故管理与应急处置”课程教学中的应用

曹鹏波

（西安开放大学教学处 陕西 西安 710048）

虚拟现实（Vitual Reality，简称VR）技术是一种利用计算机图形技术和多媒体技术，仿真出一种可感知的、交互式的虚拟现实环境，学生通过VR眼镜或VR头盔能够与虚拟环境中的事物进行交互作用，可以产生亲临对应真实环境的感受和体验[1]。

“事故管理与应急处置”是安全技术与管理专业中实践性较强的一门课程，该课程要求学生对典型事故的应急处置方法、措施及操作技能有一定的掌握。传统的多媒体教学缺乏实践操作的练习与交互，并且典型事故的应急处置过程本身存在较大的风险，如氯气泄漏事故应急处置、液氨事故应急处置等，在现实中很难对其进行实际演练，而VR技术可以将虚拟现实技术与教学情景相融合，并通过教学设计将应急处置过程中的关键环节融入其中，为学生打造一个高度仿真、可交互的虚拟场景学习平台，巩固学生对重点知识的理解，调动学生的学习积极性，培养学生的空间思维能力、动手能力和创新能力，从而更好地实现课程的教学目的[2-3]。

1 “事故管理与应急处置”课程简介

“事故管理与应急处置”是安全技术与管理专业的一门专业核心课程，主要包括事故现场的抢险与处置、事故现场的急救方法和技术以及典型事故的应急处置方法与措施等内容，需要学生掌握大量的现场应急处置技能，课程的实践性和应用性较强。而目前该门课程仍以传统的课堂讲授知识灌输为主，实践性较强的内容多以配合视频及图片讲解为主，教学手段以多媒体教学为主，缺乏一定的交互性。

2 VR技术在“事故管理与应急处置”课程教学中的应用设计与应用过程

根据课程教学大纲，笔者规划了10个实践性较强的重点内容的VR教学资源，设计了每个资源的教学设计脚本，对于操作要素、操作流程和实践场景等方面进行了详细的教学设计，并联合技术人员进行了不断的完善与改进。目前10个VR教学资源已全部建设完成并投入常规教学使用，见表1。

表1 “事故管理与应急处置”VR教学资源

下文以课程中“氯气泄漏事故应急处置”教学资源（如图1）为案例进行展示。

2.1 应用设计

本次教学设计主要从以下三个方面进行：第一个方面是课前分析，主要从学生特点分析、学习内容分析、教学目标分析这三个部分进行；第二个方面是课中导做，主要包括课堂教学、学生活动、教师活动三个部分；第三个方面是课后总结与评价，包括对课堂效果的评价以及对学生意见的总结与反思[4-5]。如图2所示。

2.2 应用过程

2.2.1 课前分析

以“氯气泄漏事故应急处置”这一节VR资源的教学为例。该节内容要求学生掌握最基本的剧毒气体泄漏处置方法和措施，交互性较强，能够更好地发挥VR教学的优势。具体课前分析的教学设计如表2所示。

表2 “氯气泄漏事故应急处置”课前分析

2.2.2 课中导做

“氯气泄漏事故应急处置”的课中导做包括课堂教学、学生活动、教师活动这三个方面，下面从这三个方面分别进行介绍。

①课堂教学。课堂教学的具体步骤分为课前铺垫、提出问题、形成假设、VR教学、得出结论、评价反思，如表3所示。

表3 “氯气泄漏事故应急处置”课堂教学过程

②学生活动。学生作为课堂教学的主体，首先要在教师的引导下明确学习任务，并根据教师提出的问题进行讨论，形成假设。在佩戴VR眼镜进入虚拟环境前，要根据教师的讲解掌握VR设备的使用方法。整个课堂教学中最关键的就是学生戴上VR眼镜进入虚拟环境进行氯气泄漏事故的应急处置操作，学生在这个环节可以直接感受获取知识的过程，总结应急处置过程中的知识经验与操作技能，并将其与之前形成的假设进行对比，最后与其他同学进行交流讨论，倾听教师对自己的评价，反思自己的表现和收获，得出结论。

③教师活动。教师作为课堂教学的引导者，首先要对学生特点与学习内容进行分析，并根据分析结果制定合理的教学目标。教学过程中，在课前铺垫结束后，教师要根据学习内容提出问题，让学生进行思考与讨论，并指导学生使用VR设备。在学生进入虚拟环境进行学习的过程中，观察学生学习时的反应，学习结束后带领学生一起对之前的假设进行检验对比，总结讨论并分析出结果，最后对学生的表现情况进行评价，并对课堂教学的整体情况进行反思。

2.2.3 课后总结与评价

①课堂效果评价。课堂效果的评价主要从学生课堂表现、传统课堂与VR教学的测验结果对比来进行。从整体来看，大部分学生对VR教学的兴趣度都很高，对教师提出的问题都进行了积极的讨论，VR教学结束后都将学习内容与之前的假设进行了对比。为了进一步对课堂效果进行更为准确的评价，在VR教学完成后，运用测试题对学生进行了测验，并设置了评价指标将测验结果与传统教学下的结果进行了对比，如表4所示。

表4 传统教学与VR教学测试结果对比

通过对比可以看出，VR教学的教学目标完成度明显高于传统教学，学生对于这种新型的教学资源和学习方式也给出了很高的评价。

②总结与反思。VR教学作为一种基于先进技术的教学手段，相较于传统教学，对于学生有着更大的吸引力，教学过程中的课堂氛围也相对轻松活跃，能够更好地实现“以学生为中心、教师为引导”的教学方式[6]。灌输式和教条式的教学方式已不再适用于现代教育的发展需要，尤其对于开放教育来说，其学生多以成人为主，具有学习目的性强、注重互动等特点，而VR教学能够更好地培养学生自主探索与合作交流的能力，是对传统教学方式的发展与创新。然而，当前本学科的VR教学资源还不够充足，且对于大部分理论性较强的课程，并不适用VR技术授课，因此教师在进行教学设计时，对教学内容要进行合理的研判，对于需要使用VR技术教学的内容，要提前准备好相应的VR资源，并且VR教学并不是完全摒弃传统教学方式，而是将两者相结合，使教学过程更加丰富。

3 结语

本文将VR技术应用到课程教学中，教学设计思路主要以课前分析、课中导做、课后总结与评价三个部分先后进行，教学过程中以教师提出的问题为引导，学生通过讨论提出自己的假设，并在使用VR设备进入虚拟环境进行学习的过程中验证自己的假设，总结学习过程中出现的问题与得出的经验。学习完成后进行了测验，将测验结果与传统教学下的结果进行了对比，结果显示VR教学的课堂学习效率明显高于传统教学模式。最后，对VR教学的应用情况进行了总结与反思。