VR教育培訓(xùn)平臺(tái)的教學(xué)改革研究與實(shí)踐

摘要：為了激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性，培養(yǎng)其工匠精神，筆者提出采用VR教育培訓(xùn)平臺(tái)，進(jìn)行教學(xué)改革研究和實(shí)踐。結(jié)果顯示，該平臺(tái)適合于個(gè)性化教學(xué)模式，這種教學(xué)模式激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性，有效地培養(yǎng)了學(xué)生的工匠精神。

關(guān)鍵詞：VR;教育培訓(xùn)平臺(tái);學(xué)習(xí)積極性;工匠精神

中圖分類(lèi)號(hào)：G434 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 論文編號(hào)：1674-2117（2018）08-0088-04

引言

工匠精神的內(nèi)涵在于精益求精、嚴(yán)謹(jǐn)、耐心、專(zhuān)注、堅(jiān)持、專(zhuān)業(yè)、敬業(yè)。目前，一些應(yīng)用型院校在為國(guó)家培養(yǎng)應(yīng)用型人才的同時(shí)，已經(jīng)將培養(yǎng)工匠精神融入到教學(xué)過(guò)程中。[1-2]為了在教學(xué)過(guò)程中激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和主動(dòng)性，培養(yǎng)學(xué)生的工匠精神，筆者采用了新型VR教育培訓(xùn)平臺(tái)（VR建筑實(shí)訓(xùn)平臺(tái)），進(jìn)行了教學(xué)改革研究和實(shí)踐。

VR應(yīng)用于教育領(lǐng)域，能模擬三維學(xué)習(xí)環(huán)境，學(xué)生等有關(guān)人員在這個(gè)模擬環(huán)境中學(xué)習(xí)或得到培訓(xùn)。Delucia A等人把這個(gè)學(xué)習(xí)環(huán)境稱(chēng)為“Second Life”，即“第二人生”，它是模擬真實(shí)社會(huì)在線角色扮演的平臺(tái)，且能夠構(gòu)建一種沉浸式、游戲般趣味性的學(xué)習(xí)環(huán)境[3]，這個(gè)學(xué)習(xí)環(huán)境遠(yuǎn)比坐在屏幕前觀看二維圖像、動(dòng)畫(huà)要真實(shí)、方便和有趣得多。

虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)是學(xué)生在虛擬空間進(jìn)行學(xué)習(xí)和培訓(xùn)的模擬軟件和裝置，這個(gè)系統(tǒng)被稱(chēng)為VR教育培訓(xùn)平臺(tái)。學(xué)生在該平臺(tái)上學(xué)習(xí)培訓(xùn)時(shí)，可以與虛擬物體實(shí)時(shí)地交互，可以根據(jù)自己的思路探索整個(gè)虛擬環(huán)境，并選擇自己想體驗(yàn)的內(nèi)容。學(xué)生在虛擬空間觀看VR作品的時(shí)間不受限制，可以隨時(shí)播放、暫?；蚯袚Q到其他的VR作品，也可以從不同角度長(zhǎng)時(shí)間瀏覽虛擬作品，而且操作簡(jiǎn)單快捷。

VR教育培訓(xùn)平臺(tái)介紹

2016年，VR在我國(guó)教育界獲得了廣泛推廣，國(guó)內(nèi)一些公司也推出了VR教育培訓(xùn)平臺(tái)。VR教育培訓(xùn)平臺(tái)主要由兩部分組成：一部分是VR平臺(tái)，如VR套裝（如下頁(yè)圖1）;另一部分是VR教育培訓(xùn)的模擬軟件。杭州萬(wàn)霆科技公司是其中推出VR教育培訓(xùn)平臺(tái)的公司之一，該公司推出了VR建筑實(shí)訓(xùn)中心，并于2017年與筆者所在學(xué)校進(jìn)行了校企合作，在建筑工程學(xué)院實(shí)訓(xùn)中心搭建了VR教育培訓(xùn)平臺(tái)。下頁(yè)圖2是VR平臺(tái)的工作場(chǎng)地，其中主要有主機(jī)、交互設(shè)備、屏幕、投影儀和HTC Vive VR套裝等，主機(jī)里裝有教育培訓(xùn)的虛擬建筑模擬軟件。用戶戴上HTC Vive VR頭盔，操縱兩個(gè)手柄控制器，才能進(jìn)入三維虛擬世界，在三維虛擬世界漫游、學(xué)習(xí)和培訓(xùn)。

學(xué)生在VR教育培訓(xùn)平臺(tái)學(xué)習(xí)

VR教育培訓(xùn)平臺(tái)建成后，啟動(dòng)系統(tǒng)，學(xué)生戴上VR頭盔，兩手握住手柄控制器，就可以到虛擬建筑空間漫游、學(xué)習(xí)和培訓(xùn)了。如圖3所示，學(xué)生通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)身體和頭部，操縱手柄控制器的兩個(gè)按鈕，就能漫游在虛擬空間，操作使用非常簡(jiǎn)單。圖4是學(xué)生戴上頭盔后看到的虛擬建筑場(chǎng)景，轉(zhuǎn)動(dòng)身體和頭部，操縱手柄控制器的兩個(gè)按鈕，還可以進(jìn)入其房間漫游，仔細(xì)地觀察該建筑物的空間大小、天花板的高度、地板材質(zhì)等建筑特點(diǎn)，能在虛擬建筑的環(huán)境中進(jìn)行建筑工程施工、安裝等技能學(xué)習(xí)和訓(xùn)練，并可以反復(fù)練習(xí)，發(fā)現(xiàn)自己存在的問(wèn)題，掌握解決問(wèn)題的正確方法。

VR頭盔中有顯示器和立體聲揚(yáng)聲器，能把用戶的視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)封閉起來(lái)，產(chǎn)生虛擬視覺(jué)，并使用手柄控制器把用戶的手感通道封閉起來(lái)，產(chǎn)生虛擬觸動(dòng)感，與此同時(shí)，頭、手、眼均有相應(yīng)的頭部、手部和眼睛視向等跟蹤器的追蹤，使整個(gè)虛擬系統(tǒng)的相互作用達(dá)到盡可能的實(shí)時(shí)。VR平臺(tái)與教育培訓(xùn)的模擬軟件相結(jié)合，創(chuàng)設(shè)了一個(gè)學(xué)習(xí)訓(xùn)練的虛擬環(huán)境，學(xué)生在這個(gè)虛擬環(huán)境學(xué)習(xí)培訓(xùn)時(shí)，具有與虛擬空間物體交互的感覺(jué)。學(xué)生完全沉浸在虛擬三維物體組成的空間中，能集中精力學(xué)習(xí)培訓(xùn)，擺脫外界的干擾。

個(gè)性化教學(xué)模式在VR教育培訓(xùn)平臺(tái)的教學(xué)實(shí)踐

2010年，Abby G. Ershow等專(zhuān)家已經(jīng)把個(gè)性化教學(xué)模式應(yīng)用到VR健康教育平臺(tái)。[4]2014年，百余位教育專(zhuān)家出席了美國(guó)“技術(shù)促進(jìn)個(gè)性化學(xué)習(xí)”的國(guó)家峰會(huì)〔National Summit on Technology-Enabled Personalized Learning （TEPL）〕，他們一致認(rèn)為，現(xiàn)在的計(jì)算機(jī)和多媒體（包括VR）等技術(shù)，使得在學(xué)校一定范圍內(nèi)實(shí)施個(gè)性化教學(xué)模式成為現(xiàn)實(shí)可行。[5]因此，筆者也把個(gè)性化教學(xué)模式應(yīng)用到了建筑實(shí)訓(xùn)中心的VR教育培訓(xùn)平臺(tái)。

個(gè)性化教學(xué)模式是以學(xué)生為主體，加強(qiáng)培養(yǎng)學(xué)生的個(gè)體特長(zhǎng)和能力的教學(xué)模式，教師應(yīng)以學(xué)習(xí)者為中心，承認(rèn)學(xué)生的個(gè)性差異和能力差別，重視學(xué)生對(duì)不同學(xué)習(xí)層次的需求，充分發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)性，制訂適合學(xué)生的教學(xué)目標(biāo)、內(nèi)容和方法。個(gè)性化教學(xué)模式的本質(zhì)在于學(xué)習(xí)的自主選擇性，即學(xué)生可以自主選擇學(xué)習(xí)內(nèi)容、學(xué)習(xí)順序和學(xué)習(xí)進(jìn)度。[6]

在個(gè)性化教學(xué)模式的實(shí)施過(guò)程中，教師是學(xué)生的指導(dǎo)者，強(qiáng)調(diào)提升學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和樂(lè)趣，使學(xué)生樂(lè)于參與，主動(dòng)學(xué)習(xí)和探究。在VR教育培訓(xùn)平臺(tái)的實(shí)際個(gè)性化教學(xué)過(guò)程中，教師要實(shí)現(xiàn)個(gè)性化的教學(xué)，學(xué)生要完成個(gè)性化的學(xué)習(xí)，圖5是學(xué)生在VR教育培訓(xùn)平臺(tái)的個(gè)性化學(xué)習(xí)流程圖。

筆者選取了大二年級(jí)的小部分學(xué)生參加個(gè)性化教學(xué)模式的教學(xué)實(shí)踐。這些學(xué)生對(duì)該平臺(tái)的教學(xué)改革實(shí)踐非常感興趣，又具備了一些建筑相關(guān)的知識(shí)技能，其成績(jī)屬于中等，因而學(xué)習(xí)培訓(xùn)的主要目的是進(jìn)入虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境后，查漏補(bǔ)缺，提高學(xué)習(xí)成績(jī)。筆者在設(shè)計(jì)了個(gè)性化教學(xué)模式的教學(xué)目標(biāo)和內(nèi)容后，要求學(xué)生根據(jù)自己的實(shí)際情況，檢查沒(méi)有掌握的或忘記的知識(shí)技能，制訂個(gè)性化學(xué)習(xí)任務(wù)，并確定在平臺(tái)上學(xué)習(xí)培訓(xùn)的時(shí)間和進(jìn)程，教師則相應(yīng)地給與學(xué)生彈性的時(shí)間安排。

學(xué)生確定了個(gè)性化學(xué)習(xí)任務(wù)后，就要掌握VR教育培訓(xùn)平臺(tái)的使用方法。為了讓學(xué)生更好地掌握該平臺(tái)的使用方法，可以先讓學(xué)生參觀VR建筑實(shí)訓(xùn)中心，簡(jiǎn)述其中主要組成部分，如主機(jī)、交互設(shè)備、屏幕、投影儀和HTC Vive VR套裝，且主機(jī)里裝有基于BIM的虛擬建筑模擬軟件。學(xué)生戴上HTC Vive VR頭盔，操縱兩個(gè)手柄控制器，就能進(jìn)入虛擬的建筑環(huán)境中學(xué)習(xí)和訓(xùn)練。另外，教師要特別明確該平臺(tái)的工作設(shè)定區(qū)域比較小，如果在設(shè)定區(qū)域之外，就不能進(jìn)入虛擬空間，不能進(jìn)行學(xué)習(xí)培訓(xùn)。也因此，目前還不能大規(guī)模地讓學(xué)生在這個(gè)平臺(tái)上進(jìn)行個(gè)性化學(xué)習(xí)培訓(xùn)。

學(xué)生掌握了平臺(tái)的使用方法，就可以進(jìn)入該平臺(tái)學(xué)習(xí)了。學(xué)生在進(jìn)入虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境漫游的過(guò)程中，看到與學(xué)習(xí)任務(wù)有關(guān)的功能模塊，就可以打開(kāi)該功能模塊，進(jìn)行學(xué)習(xí)訓(xùn)練。例如，學(xué)生漫游的過(guò)程中，看到“梁柱的施工和安全知識(shí)”學(xué)習(xí)培訓(xùn)模塊后，就可以操作手柄控制器，進(jìn)入這一模塊進(jìn)行學(xué)習(xí)，鞏固相應(yīng)的知識(shí)，并可反復(fù)學(xué)習(xí)，牢固掌握相關(guān)的知識(shí)。學(xué)生在對(duì)這一模塊的學(xué)習(xí)感到滿意后，可以繼續(xù)漫游，在漫游的過(guò)程中，當(dāng)看到玻璃幕墻和預(yù)定的學(xué)習(xí)任務(wù)“玻璃幕墻的安裝”后，操縱手柄控制器，就能轉(zhuǎn)換到該學(xué)習(xí)培訓(xùn)模塊，溫習(xí)玻璃幕墻的安裝及注意事項(xiàng)。

教學(xué)實(shí)踐表明，絕大多數(shù)學(xué)生進(jìn)入虛擬學(xué)習(xí)空間后，都會(huì)像玩游戲那樣熱情高漲，有效地激發(fā)了學(xué)習(xí)積極性和主動(dòng)性，有時(shí)還會(huì)進(jìn)行反復(fù)學(xué)習(xí)，精益求精，但這也導(dǎo)致學(xué)生總是要求延長(zhǎng)時(shí)間。所以，教師必須要求學(xué)生不要打開(kāi)與預(yù)定的學(xué)習(xí)任務(wù)無(wú)關(guān)的功能模塊，以免浪費(fèi)時(shí)間，影響其他等候?qū)W生的學(xué)習(xí)培訓(xùn)。

在學(xué)生退出虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境后，教師要求每位學(xué)生總結(jié)在虛擬世界學(xué)習(xí)訓(xùn)練的體會(huì)，匯報(bào)在漫游學(xué)習(xí)時(shí)遇到的困難和解決問(wèn)題的方法，當(dāng)實(shí)訓(xùn)完成后，很多學(xué)生希望多給機(jī)會(huì)，要求再次在該平臺(tái)上進(jìn)行學(xué)習(xí)。另外，教師要梳理與匯總學(xué)生遇到的主要問(wèn)題和解決問(wèn)題的方法，檢測(cè)學(xué)生完成學(xué)習(xí)任務(wù)的情況，以便有效調(diào)控后續(xù)的學(xué)習(xí)任務(wù)和進(jìn)程?？梢钥隙ǖ卣f(shuō)，成績(jī)中等的學(xué)生通過(guò)該平臺(tái)的學(xué)習(xí)訓(xùn)練，能比較好地完成預(yù)定的學(xué)習(xí)任務(wù)，達(dá)到了良好的查漏補(bǔ)缺的教學(xué)效果?？傊?，學(xué)生在利用該平臺(tái)進(jìn)行個(gè)性化學(xué)習(xí)的過(guò)程中，發(fā)展了分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力，培養(yǎng)了對(duì)自己學(xué)業(yè)精益求精的工匠精神。

參考文獻(xiàn)：

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[5]Jill Abbott，Mark Schneiderman and Bruce Umpstead et al. Technology-Enabled Personalized Learning-Findings & Recommendations to Accelerate Implementation[M].Raleigh，NC，2014.

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作者簡(jiǎn)介：劉崇進(jìn)（1959.5—），男，湖南人，副教授，博士，督導(dǎo)員。

基金項(xiàng)目：2017年廣州市哲學(xué)社會(huì)科學(xué)“十三五”規(guī)劃課題（課題號(hào)：2017GZMZGJ29），以及2017年廣東省高等學(xué)校教育研究會(huì)課題（課題號(hào)：2017SZY079）。