浅谈虚拟现实技术在高等职业教育中的应用

张馨雨

摘要：在虚拟现实技术日趋成熟与职业教育深化改革需求的双轮驱动下，将虚拟现实应用于职业教育教学过程中，赋能职业教育创造出新颖的教育教学方式，并以动车组检修专业为例，文章从三个层面阐述了虚拟现实技术给动车组检修技术专业教学带来的好处：1、有利于教学过程、教学手段的开展;2、有利于专业示范课程的建设，实现资源共享;3、有利于有利于提高学生的学习效率和专业实践技能。

关键词：虚拟现实;教育教学;职业教育

中国分类号：G420

1 绪论

近年来，随着互联网、大数据、云平台计算、人工智能、无人驾驶等科学技术的飞速发展，人工智能与职业教育的融合创新已经成为未来教育变革的趋势，这不仅给职业教育发展带来了新的动能，而且能够在极大程度上提高职业教育教学水平[1]。2019年6月国家教育部发布的《关于职业院校专业人才培养方案制订与实施工作的指导意见》中，重点强调提出要提升人工智能、虚拟现实等科学信息技术在教育教学中要广泛应用[2]。其中，以虚拟现实为代表的人工智能技术，已经成功地应用于生产制造业、医学研究领域、航海军事领域、影视娱乐业等。但是虚拟现实在职业教育领域的应用却相对较少[3]。截止2016年，中国已逾3600所高等院校，对利用新的科学技术提高教育教学质量、获得优质教学资源有着强烈的愿景。

虚拟现实和“互联网+”、“大数据”类似，但是虚拟现实能够在一定范围内生成与真实环境高度相仿的“视觉、听觉、触觉”的数字化场景。因此，虚拟现实能够以多渠道、多终端、多场景的方式为职业教育教学提供技术支持和个性化服务[4]。以高职教育领域的动车组检修技术专业为例，学生在三年职业教育学习过程中，会学习到多门专业核心课程，例如动车组辅助系统检修、制动系统检修、牵引系统检修、机械装置检修等，如果可以在教学过程中，辅以虚拟现实技术仿真动车所或动车段的工作检修环境，能够加强学生在实践上的认知，并且在很大程度上提高专业教育教学以及人才培养质量，为国家输送专业技术扎实、实操能力过硬的动车组地勤机械师以及随乘机械师。

2 虚拟现实技术应用职业教育行业的优点

2.1 有利于教学过程、教学手段的顺利开展

职业教育的目的是培养优质的专业技术人才，提高国家的人民素质[5]。在职业教育的教学过程中，需要改变传统的职业教育模式，以能力培养为主线，以就业为导向的教育，因此在教育教学过程和教学手段上，要更加注重校内学习和实际工作的一致性，老师讲课与学生的实践过程需要相辅相成。以动车组检修技术专业为例，在教学过程中采用先进的虚拟仿真技术，根据虚拟现实具有可信度、互动性、计算机生成实时性、可探索性、沉浸性等应用特点，可以在课堂教学中，模拟真实的可视化检修环境，打破传统课程教育对学生一味灌输知识的过程，对学生进行安全、理论、综合、实作培训四个部分的训练，针对每个学生在学习过程中的理论短板进行补充，强化知识从抽象到具体的实践过程。利用虚拟现实技术的多维立体的可视性，营造身临其境的3D检修环境，将动车运用所或者动车段的真实检修环境通过虚拟现实的全息技术进行投影，使得动车组检修专业的学生通过沉浸式的虚拟仿真学习来增强对专业知识的记忆。相较于传统课堂而言，老师的教学手段更加多样化，教学过程更加具有沉浸性、交互性和构想性，引导学生逐步从被动式的学习转变为主动式的学习，打破高职教师在传统教学过程中瓶颈，实现教学过程顺利有序的开展。

2.2 有利于专业示范课程的建设，实现资源共享

课程建设是专业建设的基本内容，是人才培养质量的根本保证。除了要保证高质量的教师队伍、教材、课程体系、教学内容建设以外，教学手段和方法、环节的建设也是极为重要[6，7]。采用理实一体全方位覆盖的虚拟仿真教学环境，使得大量的动车组检修的学科知识分布式地存在于构建的虚拟现实课程系统中，不仅实现了超高速、多媒体的数据海量存储和传输，而且有利于动车组检修技术专业示范课程的创建。从科学技术的角度而言，5G网络建设为虚拟现实提供了良好的网络依托平台，不仅可以解决虚拟现实教学系统中海量的数据存储和索引问题，而且其分布式和并行化的数据处理方式是新型专业示范课程建设的催生剂[8]。将大量的同类专业课程知识集成于一个虚拟仿真系统中，极大程度上降低了学校对硬件的资本投入，提高了课程建设的水平与质量，实现了教学名师、精品教材、教学方式改革等协调发展、整体推进。此外，随着中国高铁的飞速发展，“四纵四横”到“八纵八横”的规划的发展，动车组检修专业知识也随之不断迭代更新。相比传统课本知识的更新速度，由于虚拟现实教学系统扩展性极佳的特点，能够将前沿的动车组检修专业相关的知识及时地进行输入并通过巨大的网络架构实现不同院校之间的优质资源共享。

2.3 有利于提高学生的学习效率和专业实践技能

通过分析动车组检修技术专业学生的学习及动手实践能力的实际情况，如果能在教学内容和环境中加入虚拟现实技术的支持，按照“课程设置特色化、课程目标能力化、课程内容职业化、课程实施项目化”的基本教学思路，推行以职业发展为导向的人才培养模式改革。此外，结合动车组检修技术专业学生毕业后的主要工作岗位，在日常的教育教学环节中融入虚拟现实的信息技术，构建与之相应的培养目标相适应的专业知识内容，创建一种色彩鲜明、层次丰富的虚拟现实智慧教室，促进学生理解抽象学科知识的能力。此外，在虚拟现实构建的和谐人机环境中，学生作为参与者，可以利用硬件，如键盘、数据手套、三维鼠标、操纵杆、眼球跟踪装置、超声波头部跟踪装置、头盔显示器、摄录像装置、立体护目镜、音响、耳机等获取真实的实践学习体验，通过虚拟世界环境中物体的可操作性，依靠自身的感知和认可能力全方位地获取专业知识，发挥学生的主观能动性，激发学生的学习热情，提高学生的学习效率。虚拟现实提供的360度全景体验式课堂，突破资源和时空的局限，模拟真实的列检场景，给学生带来沉浸式的动车组检修体验，达到加强学生的专业认知技能和知识掌握能力的目标。

3 结语

本文通过分析虚拟现实与职业教育结合的现实意义，从三个角度分别阐述了虚拟现实融入职业教育的发展前景，并以动车组检修技术专业为例，探索虚拟现实技术给职业教育带来新的发展契机。随着人工智能、机器学习日新月异的进步，虚拟现实技术在职业教育教学过程中将会不断发展完善，成为提高职业教育教学质量的新型教学手段。由此可见，融合虚拟现实技术的职业教育领域发展前景将会十分光明。

参考文献：

[1]刘勉，张际平.虚拟现实视域下的未来课堂教学模式研究[J].中国电化教育，2018，No.376（05）：30-37.

[2]吴倢.“互联网+”背景下职业院校学前教育专业人才培养[J].人才资源开发，2021（08）：61-62.

[3]覃斌.VR虚拟现实技术在职业教育中的应用价值评述[J].辽宁高职学报，2017，v.19;No.167（02）：107-109.

[4]高嵩，趙福政，刘晓晖.国外虚拟现实（VR）教育研究存在的问题与启示[J].中国电化教育，2018，No.374（03）：19-23.

[5]教育部关于职业院校专业人才培养方案制订与实施工作的指导意见[J].中华人民共和国教育部公报，2019（06）：60-64.

[6]李平.推进虚拟现实技术应用  提高高校教育教学质量[J].实验室研究与探索，2018，v.37;No.263（01）：1-4.

[7]黄奕宇.虚拟现实（VR）教育应用研究综述[J].中国教育信息化，2018，No.412（01）：11-16.

[8]沈阳，逯行，曾海军.虚拟现实：教育技术发展的新篇章——访中国工程院院士赵沁平教授[J].电化教育研究，2020，v.41;No.321（01）：5-9.