VRP虛擬現實技術在實訓教學中的應用效果研究

朱姝

摘 要 從實踐教學的真實情境出發(fā)，進行問卷調查和實地調查，對虛擬實訓方法進行研究，找到VRP虛擬實訓環(huán)節(jié)的問題所在，提出增強教學效果的具體途徑和方法，為運用虛擬現實技術增強高等教育實訓教學效果、改進教學方法提出有益的建議。

關鍵詞 虛擬現實平臺；虛擬現實技術；實訓教學

中圖分類號：TP391.9 文獻標識碼：B

文章編號：1671-489X（2017）06-0013-04

Abstract Starting from the actual situation of practice teaching， study the virtual training mode by the method of questionnaire survey and field investigation， and find some matters for the applica-tion of virtual reality technology in practical teaching. For these pro-blems， put forward the concrete way to enhance the teaching effects.All these studies not only can give good suggestions to the applica-tion of virtual reality technology in practical teaching， but also can enhance the teaching effects and improve teaching mode.

Key words virtual reality platform； virtual reality technology； prac-tical teaching

1 前言

VRP實踐教學，是指在實踐教學中應用VRP（Virtual Reality Platform，虛擬現實平臺）虛擬現實技術，模擬真實的工作場景和工作流程，學生在虛擬的實訓場地中在線完成實景訓練的一種新型實踐教學方式。目前，VRP虛擬現實技術已廣泛應用于高等教育的實踐教學之中。VRP虛擬現實技術良好的交互性，使用戶產生身臨其境的沉浸感，來獲得真實的體驗。因而，虛擬現實技術在實踐教學中的應用，能夠虛擬出一個輔助教學的有效環(huán)境，彌補傳統(tǒng)教學模式下缺乏設備、缺乏場地、缺乏教師的不足之處，為實踐教學構建出一個現代化的環(huán)境。

目前，清華大學、中國傳媒大學都已新建了虛擬現實實訓室，對傳統(tǒng)實訓方式形成有益的補充。特別是隨著虛擬技術的更新，2016年進入虛擬技術元年，互聯(lián)網巨頭紛紛進軍虛擬現實技術，掀起了虛擬教育的又一次熱潮。高等院校主動建設虛擬實驗室，開展虛擬實訓，希望通過這一新的技術浪潮，提升學生實訓的積極性，提高實訓教學的質量，并形成產業(yè)研合作的新型平臺，從而在新的社會形勢下獲得良好的教學效果，培養(yǎng)社會戰(zhàn)略所需要的創(chuàng)新型人才。

但虛擬現實技術在帶來技術新奇性的同時，能否在長期的教學中產生較好的效果？虛擬現實技術在帶來真實體驗感的同時，能否有效傳遞真實技能？虛擬現實技術在帶來技術輔助的同時，如何有效回避技術依賴性？虛擬現實技術是否只是一股浪潮，能否對教學產生持續(xù)的影響？這些問題都深刻影響了虛擬現實實踐教學的最終效果，影響了教學方式的革新。只有在實踐的調查和比較中，才能正確回答這些問題，得出正確的結論。

2 虛擬現實技術在教學應用中的效果調查

目前在高校中應用的VRP虛擬現實技術主要有兩種類型：桌面虛擬現實技術和沉浸虛擬現實技術。桌面虛擬現實技術較為簡潔便利，以計算機屏幕為窗口，與虛擬世界交互。其實訓教學優(yōu)勢在于價格便宜、易于操作、掌握迅捷，但缺點在于體驗感不強，無法產生身臨其境感。沉浸虛擬現實技術利用虛擬頭盔設備，將使用者帶入虛擬環(huán)境之中，充分調動調動使用者聽覺、感覺。其實訓教學優(yōu)勢在于體驗感強，充分調動學生主體性，但缺點在于價格較高，熟練使用需有一段練習時間。

從目前高校的情況來看，兩種類型皆得到一定的應用，但由于造價方面的原因，桌面虛擬現實技術應用得較為廣泛。因此，選擇VRP虛擬現實技術的桌面虛擬實訓系統(tǒng)作為測試平臺，選擇廣東技術師范學院廣播電視編導專業(yè)2013級和2014級210名學生為研究對象，采用實地調查和問卷調查兩種方式，來比較虛擬現實實訓方式和傳統(tǒng)實訓方式。在研究中以實地調查效果為主、問卷調查效果為輔，綜合考察，得到全面的結果。

問卷調查環(huán)節(jié)中發(fā)現的共性問題 在問卷調查環(huán)節(jié)，共向廣播電視編導專業(yè)2013級和2014級210名學生發(fā)放問卷210份，共回收有效問卷205份。問卷調查從學生對不同實訓方式的態(tài)度、評價出發(fā)，進行虛擬現實實訓與傳統(tǒng)實訓的比較，從而合理評價兩種實訓方式。通過問卷調查結果分析，發(fā)現一些較有共性的問題。

首先，學生參與虛擬現實實訓的熱情高漲，普遍表達了引進新型實訓方式的愿望。大部分學生認為，虛擬現實實訓方式構建了一個真實的實訓環(huán)境，能夠有效地解決實訓設備有限、實訓場地不足的問題，讓每個學生都有充分接觸設備的機會和時間。同時，大部分學生也表示，虛擬現實良好的人機互動，讓其產生參與游戲的感覺，增強了其參與的沖動。從中可看出，虛擬實訓已具備全面進入教學的契機。

其次，學生對虛擬實訓是否能夠有效增強實訓教學效果持不完全肯定的態(tài)度。42%的學生認為，虛擬實訓優(yōu)化了實訓流程，必定會增強教學效果；26%的學生認為，虛擬實訓有一定的參與性，但無法增強實訓效果；32%的學生持不肯定態(tài)度。因此，從中可看出，學生雖然歡迎新型的實訓模式，但對效果有不同看法。

最后，學生對參與虛擬實訓平臺建設有一定的積極性。從問卷的情況來看，63%的學生表現出參與的積極性，其中2014級愿意參與的達到41%，2013級愿意參與的僅有12%。從此可看出，高年級的學生由于已掌握一定的技術和明確的發(fā)展意向，對參與固定的項目建設積極性不高；低年級的學生由于處于技術增長階段，對參與校企合作具有一定的興趣，因此抱有一定的嘗試性愿望。

從這些共性問題可看出教學效果的不確定性和校企合作渠道的不暢通，已嚴重影響虛擬現實技術在實訓教學中的應用。

實地調查環(huán)節(jié)中發(fā)現的共性問題 在實地調查環(huán)節(jié)，選擇三種實訓教學方式進行實驗。從廣播電視編導專業(yè)2013級和2014級210名學生中選擇99名學生，分為三組，每組33人，兩名實訓教師負責。第一組采用傳統(tǒng)實訓方式學習攝影機的使用，第二組采用虛擬實訓方式學習攝影機的使用，第三組采用虛擬實訓方式+傳統(tǒng)實訓方式學習攝影機的使用。

在第一組傳統(tǒng)實訓方式中，實訓教師采用理論學習+實訓練習的方式進行。教師先在兩個理論課時內講解攝像機使用的方法技巧；然后在兩個實訓課時內以學生使用攝像機、教師輔助指導的模式進行實訓教學；最后完成教學效果測試。

在第二組虛擬實訓方式中，實訓教師采用在線學習+虛擬實訓方式進行。教師先在一個理論課時內在線操作，帶領學生熟悉虛擬實訓系統(tǒng)；然后在一個理論課時內講解攝像機使用的方法技巧；接下來在兩個實訓課時內，學生在線操作虛擬實訓系統(tǒng)，完成虛擬仿真實訓；最后完成教學效果測試。

在第三組虛擬實訓方式+傳統(tǒng)實訓方式中，教師先在一個理論課時內在線操作，帶領學生熟悉虛擬實訓系統(tǒng)；然后在一個理論課時內講解攝像機使用的方法技巧；接下來在一個實訓課時內，學生在線操作虛擬實訓系統(tǒng)，完成虛擬仿真實訓；再緊接著在一個實訓課時內，學生在教師指導下實地應用實體攝像機實訓；最后完成教學效果測試。

在教學效果測試環(huán)節(jié)，采用統(tǒng)一操作測試，共十題，對學生的操作技能進行檢測。在三個實驗組的測試中，可看出教學效果最好、出錯率最低的為虛擬實訓方式+傳統(tǒng)實訓方式，虛擬實訓方式的教學效果次之，教學效果最差的為傳統(tǒng)實訓模式。從學生的反饋中進一步尋找原因，可以發(fā)現在傳統(tǒng)實訓教學中有三個方面的原因導致了實訓教學效果較差。

第一個方面在于實訓練習和實訓講解的分離。在傳統(tǒng)實訓教學模式中，教師在理論課堂上采用多媒體課件，向學生講述使用攝像機的知識點。由于課件的局限性和距離感，使學生無法產生直觀的認識，只對教師傳授的知識有一個大概的印象，無法直觀地指導實訓學習。

第二個方面在實訓環(huán)節(jié)中，由于設備的限制，采用的是分組練習法，五人一組，共用一臺攝像機。因此，在120分鐘的實訓教學環(huán)節(jié)中，平均每人只有20～25分鐘的使用時間，限制了練習的熟練度。

第三個方面是實訓教師有限。33個學生共用兩名實訓教師，平均教師指導時間只有7～8分鐘，極大地限制了學生接受指導的深度和廣度。

從總體來說，學生的反映是，理論環(huán)節(jié)未理解透徹，實訓環(huán)節(jié)時間有限，未掌握熟練。在虛擬實訓教學的學生反饋中，可發(fā)現教學效果欠佳的原因在于兩個方面：第一個方面在于虛擬環(huán)境與實體設備有一定的差異，對實體設備不熟悉，導致應用起來無法得心應手；第二個方面在于虛擬仿真環(huán)境真實，易于學習使用，但帶有較強的新奇性，在實驗中難免產生對實訓系統(tǒng)的好奇心，沉溺于系統(tǒng)的體驗和功能的開拓中，有些忽略知識點的掌握，在有限的時間內沒有熟練掌握該部分知識點。

從總體來看，學生的反映是仿真系統(tǒng)與實體設備有差異，易于沉溺系統(tǒng)體驗，忽視知識點的掌握。在虛擬實訓方式+傳統(tǒng)實訓方式的學生反饋中，可發(fā)現學生對此認可程度較高，但發(fā)現也存在一定問題。首先，系統(tǒng)熟悉時間、在線學習時間、虛擬實訓時間、實體實訓時間是否分配合理？什么樣的比例分配能達到最好的教學效果？其次，實體攝像機與虛擬攝像機型號存在差異，如何通過系統(tǒng)的完善來減小差異，增強教學效果？最后，教師在虛擬實訓方式+傳統(tǒng)實訓方式中，該如何指導學生才能取得最佳教學效果？從實驗中可看出，虛擬實訓可以解決傳統(tǒng)教學中的一些問題，但其自身又滋生了一些新的問題亟待解決。

3 增強VRP虛擬實訓教學效果的建議

合理設計VRP實訓環(huán)節(jié)在實訓教學中的階段和比例，與傳統(tǒng)教學方式配合，有效增強實訓教學效果 VRP虛擬現實教學不是對傳統(tǒng)實訓教學的顛覆，而是對傳統(tǒng)實訓教學的有益補充。

首先，從問卷調查和實踐研究中，應該根據教學內容設計合理的虛擬實訓環(huán)節(jié)。隨著教育信息技術的發(fā)展和普及，多種技術對教學開展提供了有益的支撐，虛擬現實技術就是其中的一種。目前，教學中普遍應用多媒體技術對基礎知識和技能進步性學習能夠帶來很好的效果。虛擬現實技術并不能完全取代多媒體技術，它可以并能夠對多媒體技術形成有益的補充，共同豐富、完善教學環(huán)節(jié)。因此，虛擬現實技術在實訓教學中的應用應經過相應的選擇，選擇多媒體技術無法深入發(fā)揮效果的教學內容來發(fā)揮相應的優(yōu)勢。比如攝像機的使用和學習，非直觀的觸感無法產生深刻的印象，為熟練掌握該技術做出良好的鋪墊。因此，在這樣的虛擬教學環(huán)節(jié)能發(fā)揮相應的作用，避免資源的浪費，在合理的效益下產生良好的教學效果。

其次，VRP的設計應該和傳統(tǒng)的實訓環(huán)節(jié)相互補充，形成完整的實訓體系和實訓流程，增強教學效果。VRP能否和傳統(tǒng)實訓平臺實現無縫對接，直接決定了虛擬實訓+傳統(tǒng)實訓的學習模式能否發(fā)揮其最大的效應。如果對接順暢，虛擬現實技術就能發(fā)揮自身的作用；反之，就會影響教學效果。比如在攝像機使用技能的學習中，對虛擬現實實訓平臺中攝像機型號的選擇、體驗感的設置，都直接關系到傳統(tǒng)實訓環(huán)節(jié)的實現。因此，在虛擬實訓環(huán)節(jié)設計中，要考慮傳統(tǒng)實訓的需求，形成良性對接。

最后，VRP虛擬實訓環(huán)節(jié)的比例要合適，應和理論學習、傳統(tǒng)實訓的比例相互配合，增強教學效果。理論學習、虛擬實訓、傳統(tǒng)實訓共同支撐整個教學環(huán)節(jié)，只有合理搭配，才能完成相應的教學任務。從虛擬實訓方式+傳統(tǒng)實訓方式實驗的學生反饋來看，平均分配課時量并未達到教學的最佳效果。82%的學生認為，可適當延長傳統(tǒng)實訓的時間，減少理論學習的時間，最好能將虛擬實訓和理論學習整合為一個模塊。因此，虛擬實訓環(huán)節(jié)的設置需從理論學習和傳統(tǒng)實訓的現實基礎、現實條件出發(fā)，形成系統(tǒng)性的新型實訓方式，增強教學效果。

合理設計虛擬實訓技術在實訓教學中的應用方式，最大限度發(fā)揮學生的積極性，增強實訓教學效果 虛擬現實技術具有三方面的優(yōu)勢，能極大調動學生的積極性：1）虛擬現實技術是一種新型的教學輔助技術，廣大學生在生活中接觸機會較少，因此能夠激發(fā)好奇心，從而積極參與；

2）虛擬現實技術具有強烈的沉浸感，帶來真實體驗，能輔助學生獲得真實的觸感，加深對理論知識的認識，從而為掌握技能打下良好的基礎；3）虛擬現實實訓平臺具有良好的人機交互界面，構筑了親切的學習環(huán)境，促進了人際交流，從而使學生在親切的學習環(huán)境中獲得良好的教學效果。

但是這三個優(yōu)勢也會為教學帶來一定的阻礙。首先，虛擬技術對學生好奇心的激發(fā)，容易使學生沉溺于對虛擬技術的體驗中，忽視知識技能的學習與訓練，在相應的時間內無法完成相應的教學任務，削弱教學效果。其次，虛擬技術的沉浸感帶來真實的體驗，但現實學習環(huán)境和現實技能的應用，與虛擬世界有一定的差異。從實驗中可看出，52%的學生反映，在虛擬實訓環(huán)境中能熟練操作設備，但是接觸到現實設備，還有一定的陌生感和差異度，不能立刻熟練操作設備，適應真實設備。最后，虛擬現實技術良好的人機交互，學生的接受度高，但是容易形成學生對虛擬世界的依賴性，沉溺于虛擬世界，忽視真實環(huán)境。

從虛擬現實技術帶來的優(yōu)勢與缺陷可看出，在應用虛擬現實技術時，應合理設置學習板塊，最大限度發(fā)揮其優(yōu)勢，避免學生的好奇心、體驗感帶來的負面效應，增強教學效果。

合理設計虛擬現實實訓環(huán)節(jié)的控制權限，最大限度發(fā)揮教師的主觀能動性，增強實訓教學效果 在虛擬現實實訓環(huán)節(jié)，由于學生進入的是一個虛擬的世界，在虛擬的世界中使用者具有較大權限，能自由地控制學習的進度和深度，因此，虛擬實訓中使用者的自由性具有三方面的優(yōu)勢：1）虛擬實訓環(huán)節(jié)建立在非線性的基礎上，學生可隨時返回學習，或提前學習，根據自己的學習進度調節(jié)學習內容，提高學習質量；2）虛擬實訓環(huán)節(jié)中，學生可隨時與教師交

流，反饋學習中的問題，獲得教師及時的回答，提高學習效率；3）虛擬實訓環(huán)節(jié)中，學生之間可在虛擬實訓環(huán)境中自由交流，形成學習討論組，對學習內容、學習的難點重點、學習的心得進行及時交流，從而加深理解，增強教學效果。

但是，這種虛擬現實技術賦予的自由性也會帶來教學中的一些問題。首先，非線性的學習方式，使教師難以統(tǒng)一控制教學進度。而且在實訓中，師生比懸殊，教師更難控制虛擬實訓中學習的深度和進度，為后期傳統(tǒng)實訓教學造成一定的困難。其次，實訓教學環(huán)節(jié)中，教師對虛擬世界的掌控性要遠遠低于現實世界，無法兼顧全體實訓學生。在實驗中，教師普遍反映，只能對提出問題的學生進行有針對性回答，對其他學生無法有目的地去關注。最后，在虛擬實訓環(huán)節(jié)，學生自發(fā)形成的學習交流討論群，也具有相應的不可控因素，若缺乏相應引導，學習交流的效率會相應降低，甚至會浪費學習時間，降低教學效率。因此，在虛擬實訓平臺設計中，應該從教師對教學進度的控制、對學生的反饋和對學生的引導三個方面去設計教師在虛擬實訓環(huán)節(jié)的控制權限，合理應用虛擬現實技術，增強教學效果。

4 結語

虛擬現實技術是一項新興技術，在增強教學效果方面具有極大潛力。虛擬現實技術的應用，不僅改變了教學中的實訓方式和模式，也改變著實訓教學的思維，所以在教學中思維的轉換是提高教學效率的前提，要應用新型教學思維去應用虛擬現實技術。同時，技術是一柄雙刃劍，在帶來教學優(yōu)勢的同時，也帶來一些負面的效應。因此，在教學中要通過對技術的合理設計與應用，盡量降低負面效應，提高技術的積極性，提高教學效率。

參考文獻

[1]宋達.虛擬現實技術在教育領域中的應用與設計[D].長春：東北師范大學，2005.

[2]李建榮，孔素真.虛擬現實技術在教育中的應用研究[J].實驗室科學，2014（3）：98-100.

[3]張建武，孔紅菊.虛擬現實技術在實踐實訓教學中的應用[J].電化教育研究，2010（4）：109-112.

[4]張宇.基于虛擬現實技術的研究性學習的設計與開發(fā)[D].武漢：華中師范大學，2009.

[5]徐建平.基于虛擬技術的高校體育訓練研究[J].西安文理學院學報：自然科學版，2016（5）：93-96.