VR技術(shù)在職業(yè)教育實(shí)訓(xùn)裝備市場(chǎng)的應(yīng)用問(wèn)題研究

祝新軍+柴科技+裘升東

[摘要]隨著信息化技術(shù)在職業(yè)教育領(lǐng)域應(yīng)用的深入，VR虛擬現(xiàn)實(shí)與職教實(shí)踐教學(xué)深度融合是“十三五”時(shí)期職教實(shí)踐教學(xué)資源建設(shè)和改革的熱門(mén)。VR虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)要撬動(dòng)職業(yè)教育實(shí)訓(xùn)裝備市場(chǎng)，應(yīng)加快硬件升級(jí)，推進(jìn)與職業(yè)院校的校企合作，開(kāi)展職業(yè)教育實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目的資源建設(shè)，便于二次開(kāi)發(fā)，滿足創(chuàng)新人才培養(yǎng)的需要。

[關(guān)鍵詞]VR；職業(yè)教育；實(shí)訓(xùn)裝備市場(chǎng)

[DOI]1013939/jcnkizgsc201719244

虛擬現(xiàn)實(shí)（Virtual Reality-VR）是集實(shí)時(shí)三維圖形生成、動(dòng)態(tài)環(huán)境建模、系統(tǒng)開(kāi)發(fā)工具應(yīng)用等技術(shù)為一體，具有準(zhǔn)確性、真實(shí)性、交互性和實(shí)時(shí)性的特點(diǎn)，讓用戶身臨其境感知虛擬環(huán)境，從而實(shí)現(xiàn)認(rèn)知客觀事物的目的。[1]相較電視、電腦和手機(jī)等傳統(tǒng)電子設(shè)備，VR突破了二維平面的枷鎖，將讓人類(lèi)在電子設(shè)備上第一次接收了三維動(dòng)態(tài)信息，深刻地改變了人類(lèi)認(rèn)知世界的方式，成為重現(xiàn)場(chǎng)景的終極解決方案。按照Digi-Capital預(yù)測(cè)，虛擬現(xiàn)實(shí)的軟、硬件市場(chǎng)將達(dá)到1500億美元，未來(lái)5年年度增長(zhǎng)率達(dá)一倍以上。

1VR技術(shù)在教育應(yīng)用中的現(xiàn)狀

VR技術(shù)在游戲、房地產(chǎn)等行業(yè)領(lǐng)域已經(jīng)有較廣的應(yīng)用。2015年底，大量的資金、人才以及公司涌入VR領(lǐng)域，2016年被許多媒體稱(chēng)為VR元年。VR技術(shù)在教育領(lǐng)域的應(yīng)用也有較多報(bào)道，國(guó)際上，美國(guó)科羅拉多大學(xué)與美國(guó)Touch of Life技術(shù)公司研發(fā)的用于虛擬解剖實(shí)驗(yàn)的VH Dissector軟件，不僅用于人體解剖結(jié)構(gòu)教學(xué)，還可滿足學(xué)生課余時(shí)間上網(wǎng)學(xué)習(xí)的需要。[2]日本NAbe等高校合作開(kāi)發(fā)的機(jī)械零部件裝配可行性驗(yàn)證和設(shè)備裝配可視化培訓(xùn)系統(tǒng)，具備虛擬環(huán)境中進(jìn)行裝配分析和性能評(píng)估的功能，初學(xué)者在虛擬環(huán)境中進(jìn)行裝配訓(xùn)練掌握技能，既訓(xùn)練了實(shí)操又把握了細(xì)節(jié)；[3]瑞典Men-tice公司研制的Procedicus MIST系統(tǒng)，Surgical Science開(kāi)發(fā)的Lapsim系統(tǒng)，德國(guó)卡爾斯魯厄研究中心開(kāi)發(fā)的Select IT VEST System系統(tǒng)，均可用于虛擬手術(shù)訓(xùn)練，利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，訓(xùn)練者可以對(duì)虛擬對(duì)象重復(fù)操作而不會(huì)造成任何傷害。[4]在國(guó)內(nèi)，北京師范大學(xué)基于虛擬空間開(kāi)發(fā)的立體電子線路實(shí)驗(yàn)環(huán)境Evlab系統(tǒng)，學(xué)生可完成電子線路實(shí)驗(yàn)中常見(jiàn)儀器的操作，實(shí)現(xiàn)對(duì)基本實(shí)驗(yàn)電路的認(rèn)識(shí)；[5]遼寧師范大學(xué)基于電子技術(shù)虛擬實(shí)驗(yàn)的教學(xué)特點(diǎn)和實(shí)際，結(jié)合職業(yè)教育實(shí)踐教學(xué)的特點(diǎn)，搭建了電子技術(shù)虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，促進(jìn)學(xué)生實(shí)踐技能的提高；[6]濰坊工程職業(yè)學(xué)院就VR技術(shù)在機(jī)械領(lǐng)域中如何實(shí)現(xiàn)三維虛擬教學(xué)進(jìn)行了研究；[7]河南農(nóng)業(yè)職業(yè)學(xué)院就VR技術(shù)在農(nóng)業(yè)職業(yè)教育中的應(yīng)用進(jìn)行了研究；[8]浙江理工大學(xué)從VR技術(shù)發(fā)展對(duì)高校實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的影響與應(yīng)對(duì)策略方面進(jìn)行了研究[9]等。

2VR技術(shù)在職業(yè)教育領(lǐng)域應(yīng)用的市場(chǎng)分析

職業(yè)教育是現(xiàn)代教育的重要組成部分，發(fā)展和改革職業(yè)教育是我國(guó)教育和培訓(xùn)體系建設(shè)的重要內(nèi)容。職業(yè)院校承擔(dān)著為社會(huì)各行各業(yè)培養(yǎng)技術(shù)工人的使命，而實(shí)踐教學(xué)特別是實(shí)訓(xùn)教學(xué)是其中的關(guān)鍵，實(shí)訓(xùn)教學(xué)可以幫助學(xué)生形成和發(fā)展職業(yè)技能。但實(shí)驗(yàn)設(shè)備陳舊落后，實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目經(jīng)費(fèi)緊張、來(lái)源單一，實(shí)訓(xùn)教學(xué)過(guò)程中危險(xiǎn)性較高，實(shí)訓(xùn)教學(xué)專(zhuān)業(yè)教師數(shù)量缺乏、師資力量薄弱等問(wèn)題，都極大地制約著職業(yè)教育實(shí)訓(xùn)教學(xué)的發(fā)展，進(jìn)而影響到培養(yǎng)具有動(dòng)手能力、實(shí)踐能力和可持續(xù)發(fā)展能力的人才的職業(yè)教育目標(biāo)。尋找一種新的教學(xué)形式來(lái)解決職業(yè)教育實(shí)訓(xùn)教學(xué)中的一些突出矛盾是職業(yè)教育改革主要方向，而VR的出現(xiàn)，為解決這些職業(yè)教育實(shí)踐教學(xué)中存在的問(wèn)題提供可能。

職業(yè)院校作為職業(yè)技能和技術(shù)培訓(xùn)的主體，中、高職教育分別占到普通高中和高等教育總規(guī)模接近一半，為經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展培養(yǎng)和輸送了大批高素質(zhì)的技術(shù)技能人才。全國(guó)擁有中等職校112萬(wàn)所，在校生16567萬(wàn)人；高等職校1341所，在校生8496萬(wàn)人；[10]以高等職業(yè)教育為例，根據(jù)《普通高等學(xué)校高等職業(yè)教育（專(zhuān)科）專(zhuān)業(yè)目錄（2015年）》對(duì)應(yīng)291個(gè)職業(yè)類(lèi)別，設(shè)有19個(gè)專(zhuān)業(yè)大類(lèi)，747個(gè)專(zhuān)業(yè)；高等職業(yè)教育在公共基礎(chǔ)課和專(zhuān)業(yè)課均要加強(qiáng)實(shí)踐性教學(xué)，實(shí)踐性教學(xué)課時(shí)原則上要占總課時(shí)數(shù)的一半以上。[11]因此，VR技術(shù)在職業(yè)教育中的應(yīng)用市場(chǎng)潛力巨大。

同時(shí)，信息技術(shù)對(duì)教育改革和發(fā)展影響巨大。以信息技術(shù)推進(jìn)教育公平和創(chuàng)新，構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)化、數(shù)字化、個(gè)性化、終身化的教育體系，是全面實(shí)現(xiàn)教育現(xiàn)代化的重要內(nèi)容。不論是國(guó)務(wù)院頒布的《關(guān)于加快發(fā)展現(xiàn)代職業(yè)教育的決定》，還是教育部頒發(fā)的《高等職業(yè)教育創(chuàng)新發(fā)展行動(dòng)計(jì)劃（2015—2018年）》，以及各省、市、區(qū)頒發(fā)的相關(guān)職業(yè)教育文件，信息技術(shù)尤其是VR技術(shù)改造傳統(tǒng)教學(xué)，促進(jìn)泛在、移動(dòng)、個(gè)性化學(xué)習(xí)方式的形成是基于信息技術(shù)教育教學(xué)改革的重要內(nèi)容，如在危險(xiǎn)性高的專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域和現(xiàn)場(chǎng)安排實(shí)習(xí)困難的領(lǐng)域，針對(duì)教學(xué)中難以理解的復(fù)雜結(jié)構(gòu)、復(fù)雜運(yùn)動(dòng)等知識(shí)內(nèi)容領(lǐng)域，均為VR技術(shù)在職業(yè)教育中產(chǎn)業(yè)化提供了市場(chǎng)需要和政策保障。

3職業(yè)教育領(lǐng)域VR產(chǎn)業(yè)化的主攻方向

VR技術(shù)在職業(yè)教育領(lǐng)域應(yīng)用具有實(shí)戰(zhàn)模擬、身臨其境、方便快捷、安全有效、信息容量巨大等優(yōu)點(diǎn)，還可有效解決邊遠(yuǎn)及危險(xiǎn)領(lǐng)域難以進(jìn)入的問(wèn)題，有效降低學(xué)校實(shí)訓(xùn)成本。但縱觀2016年VR技術(shù)在職業(yè)教育領(lǐng)域的表現(xiàn)，卻表現(xiàn)得不盡如人意。為何市場(chǎng)潛力巨大，卻表現(xiàn)得不盡如人意呢？主要是VR技術(shù)在職業(yè)教育領(lǐng)域目前還存在著一些問(wèn)題，要想開(kāi)拓和占領(lǐng)職業(yè)教育領(lǐng)域VR市場(chǎng)，引發(fā)職業(yè)院校新一輪VR實(shí)訓(xùn)裝備競(jìng)賽，“十三五”期間，以下幾個(gè)方面是VR技術(shù)的主攻方向。

31突破數(shù)據(jù)“計(jì)算”技術(shù)上的瓶頸，解決防“頭暈”等技術(shù)難題

“頭暈”是目前VR企業(yè)普遍存在的問(wèn)題，除Oculus、HTC等掌握VR核心技術(shù)的品牌產(chǎn)品能將產(chǎn)品的時(shí)延控制在20ms之內(nèi)，能有效緩解眩感，但要徹底解決“頭暈”，延遲須控制在10ms之內(nèi)，目前還未有企業(yè)能實(shí)現(xiàn)，通過(guò)算法優(yōu)化，IDEALENS公司的新品VR一體機(jī)IDEALENS K2將延時(shí)控制在了17ms以?xún)?nèi)，但與延時(shí)控制在10ms之內(nèi)還有一定的距離。除解決“頭暈”的難題以外，還需要進(jìn)一步解決近距離觀看、雙路渲染、透鏡矯正、復(fù)雜交互等技術(shù)難題。

32對(duì)接職業(yè)院校，開(kāi)發(fā)教育虛擬資源

VR想要在職業(yè)教育領(lǐng)域落地生根、占領(lǐng)教育實(shí)訓(xùn)裝備市場(chǎng)，定然無(wú)法擺脫“內(nèi)容為王”的市場(chǎng)規(guī)律。職業(yè)院校是職業(yè)教育領(lǐng)域課程的內(nèi)容和素材的主體，以項(xiàng)目、情景教學(xué)為主要內(nèi)容的職業(yè)教育改革，經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展，已經(jīng)積淀了豐厚的項(xiàng)目?jī)?nèi)容和情景案例。VR企業(yè)要搶占職業(yè)教育實(shí)訓(xùn)裝備市場(chǎng)，必須對(duì)接職業(yè)院校，深入開(kāi)展校企合作，甚至入駐職業(yè)院校，讓職業(yè)院校教師全程參與VR教育虛擬資源的開(kāi)發(fā)和研究，從而解決VR實(shí)訓(xùn)教育“內(nèi)容為王”的問(wèn)題。

33方便二次開(kāi)發(fā)，滿足創(chuàng)新人才培養(yǎng)要求

項(xiàng)目化教學(xué)是教學(xué)模式改革的方向，課程的知識(shí)、內(nèi)容以項(xiàng)目的形式組織，在項(xiàng)目式教學(xué)過(guò)程中，學(xué)生一方面可以掌握專(zhuān)業(yè)技能，另一方面也可以培養(yǎng)提高學(xué)生的綜合素養(yǎng)。但現(xiàn)有的VR虛擬技術(shù)，僅讓學(xué)生獲得新奇的體驗(yàn)，這種體驗(yàn)便于理解教材內(nèi)容和接收信息，屬于傳統(tǒng)的“灌輸”模式，但未能讓學(xué)生親自參與項(xiàng)目來(lái)解決問(wèn)題，基于VR的教學(xué)模式改革要超過(guò)和顛覆CDIO工程教育模式，需要方便二次開(kāi)發(fā)，教師和學(xué)生可以借助計(jì)算機(jī)語(yǔ)言或軟件平臺(tái)根據(jù)課程或?qū)嵱?xùn)課程內(nèi)容，進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)情景，教師以項(xiàng)目的形式進(jìn)行教學(xué)，學(xué)生以項(xiàng)目的形式參與練習(xí)與鍛煉，實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新人才培養(yǎng)的需要。

4結(jié)論

隨著我國(guó)職業(yè)教育的發(fā)展，接受中等和高等職業(yè)教育的學(xué)生占同年齡段在校生比重接近40%，“十三五”期間將會(huì)逐步擴(kuò)張到50%。實(shí)踐教學(xué)是職業(yè)教育的重點(diǎn)，利用VR虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)進(jìn)行教學(xué)可讓學(xué)生迅速上手操作，通過(guò)現(xiàn)代科技讓學(xué)生產(chǎn)生新鮮感，增強(qiáng)學(xué)習(xí)的趣味性。VR技術(shù)企業(yè)若要撬動(dòng)并占領(lǐng)職業(yè)教育實(shí)訓(xùn)裝備市場(chǎng)，需要解決硬件、圖像處理和數(shù)據(jù)的瓶頸，并積極開(kāi)展校企合作，借助職業(yè)院校教師的資源，開(kāi)展VR實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目?jī)?nèi)容的研究和開(kāi)發(fā)，注重以學(xué)生為中心的教學(xué)模式，融合二次開(kāi)發(fā)技術(shù)，發(fā)揮學(xué)生的積極性和能動(dòng)性，實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)目標(biāo)。

參考文獻(xiàn)：

[1]中國(guó)電子技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化研究院虛擬現(xiàn)實(shí)產(chǎn)業(yè)發(fā)展白皮書(shū)[EB/OL].（2016-4-14）.http：//wwwcesicn/cesi/guanwanglanmu/biaozhunhuayanjiu/2016/0414/12496html

[2]http：//coursezjueducn/rtjpx/jxpt/redirphp？catalog_id=20&object_id=73[Z].2012-12-03

[3]NAbe，et alVerification of Assemble Ability of Mechanical Parts and Visualization of Machinery of Assembly in Virtual space[C].In：Proceedings of International Conference on Virtual Reality and Tele-Existence，Tokyo，1997：41-45

[4]Seymour NE，Gallagher AG，Roman SA，et alVirtual reality surgical laparoscopicsimulators：how to choose[J].Surgic Endosc，2003（17）：1943-1950

[5]車(chē)皓陽(yáng)，余勝泉，何克抗構(gòu)建基于WEB 的虛擬實(shí)驗(yàn)室[EB/OL].http：//vlabcn/lunwe/weblhtm

[6]馬雷CAS 理論視角下職業(yè)教育電子技術(shù)虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)的學(xué)習(xí)環(huán)境設(shè)計(jì)研究[D].沈陽(yáng)：遼寧師范大學(xué)，2006

[7]謝宗華，張麗萍，于婷婷VR在機(jī)械領(lǐng)域中如何實(shí)現(xiàn)三維虛擬教學(xué)探究[J].時(shí)代農(nóng)機(jī)，2016（8）：111-112

[8]李敏，郭小粉，王紅娟虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在農(nóng)業(yè)職業(yè)教育中的應(yīng)用[J].河南農(nóng)業(yè)，2012（7）：36-37

[9]高東鋒，王森虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)發(fā)展對(duì)高校實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的影響與應(yīng)對(duì)策略[J].中國(guó)高教研究，2016（10）：56-59

[10]教育部2015年全國(guó)教育事業(yè)發(fā)展統(tǒng)計(jì)公報(bào)[EB/OL].（2016-07-06）http：//wwwmoegovcn/srcsite/A03/s180/moe_633/201607/t20160706_270976html.

[11]教育部關(guān)于深化職業(yè)教育教學(xué)改革全面提高人才培養(yǎng)質(zhì)量的若干意見(jiàn)（教職成〔2015〕6號(hào)）[EB/OL].http：//wwwmoe.govcn/srcsite/A07/moe_953/201508/t20150817_200583html

[基金項(xiàng)目]本文系全國(guó)教育信息技術(shù)研究課題“虛擬現(xiàn)實(shí)（VR）技術(shù)在教學(xué)中的應(yīng)用研究”（項(xiàng)目編號(hào)：166222934）的研究成果。