問題學(xué)生VR培訓(xùn)系統(tǒng)的研究與實(shí)現(xiàn)

趙懷玉 南昌師范學(xué)院 南昌市 330000

0 引言

問題學(xué)生是指那些與同年齡段學(xué)生對(duì)比，在心理、行為、學(xué)習(xí)等方面存在偏離常態(tài),需要在他人幫助下才能解決問題的學(xué)生。問題學(xué)生一般存在心理失衡的特點(diǎn)，主要影響因素來之自身、家庭、學(xué)校和社會(huì)，對(duì)于問題學(xué)生矯正轉(zhuǎn)化成功后，仍然可以發(fā)現(xiàn)他們有很多優(yōu)點(diǎn)[1]。

VR是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)（Virtual Reality）縮寫，基于VR技術(shù)的培訓(xùn)系統(tǒng)具有沉浸性、感知性、自主性、交互性等特點(diǎn)，相對(duì)傳統(tǒng)培訓(xùn)方式是無法比擬的，目前已應(yīng)用到醫(yī)療、電力、建筑、軍事等各行業(yè)的培訓(xùn)學(xué)習(xí)中，已成為未來培訓(xùn)的新趨勢(shì)[2]。

1 現(xiàn)狀分析

1.1 問題學(xué)生理論

（1）問題學(xué)生類型：問題學(xué)生主要包含學(xué)習(xí)、行為、心理三類問題生。學(xué)習(xí)問題生主要表現(xiàn)是不愿意學(xué)習(xí)、注意力不集中、偏科、不能及時(shí)完成作業(yè)，這類學(xué)生品德無問題，除了學(xué)習(xí)成績其它方面表現(xiàn)良好。行為問題生主要表現(xiàn)是經(jīng)常遲到、頂撞老師、說謊、離家出走、抽煙喝酒、打架，這類學(xué)生一般不遵守紀(jì)律比較沖動(dòng)，對(duì)班級(jí)集體影響較大。心理問題生表現(xiàn)為迷戀網(wǎng)絡(luò)、早戀、自卑、焦慮、自殘自殺等，這類學(xué)生一般無法與他人溝通，對(duì)自身和社會(huì)影響比較大。

（2）問題學(xué)生產(chǎn)生因素：問題學(xué)生的產(chǎn)生由內(nèi)因和外因決定，內(nèi)因是由自身決定，外因主要由家庭、學(xué)校、社會(huì)決定。家庭生活方式和教育方式是最大的影響因素，特別是家庭教育父母不良言行、缺乏監(jiān)管、家庭關(guān)系也會(huì)導(dǎo)致問題生出現(xiàn)，影響學(xué)生心理狀態(tài)。學(xué)校因素是最直接影響因素，比如老師專業(yè)素質(zhì)、公平公正、溝通交流不當(dāng)也會(huì)影響學(xué)生自信心和學(xué)習(xí)動(dòng)力。自身問題是關(guān)鍵因素，受學(xué)生的智力、人格、身體等個(gè)體成熟度差異影響，導(dǎo)致交流障礙，無法正視學(xué)生和生活的壓力。

1.2 教學(xué)方式現(xiàn)狀

傳統(tǒng)問題學(xué)生教學(xué)培訓(xùn)主要是對(duì)問題生的學(xué)習(xí)、行為、心理進(jìn)行調(diào)研、分析，形成轉(zhuǎn)化結(jié)論建議，日常教學(xué)訓(xùn)練主要以歷史案例進(jìn)行分析，考核學(xué)員對(duì)案例過程應(yīng)對(duì)、結(jié)果分析的能力，現(xiàn)有教學(xué)方式存在以下缺點(diǎn)。

（1）教學(xué)效果較差。目前實(shí)訓(xùn)主要是是基于通過視頻、圖片等方式介紹，學(xué)員在整個(gè)過程主要以被動(dòng)接收內(nèi)容為主，沒有過程的交互，缺乏實(shí)戰(zhàn)訓(xùn)練的經(jīng)驗(yàn)。

（2）場(chǎng)景覆蓋不全?，F(xiàn)有教學(xué)方式按照既定的方式傳授，不可能覆蓋所有問題生類型場(chǎng)景，后續(xù)新增的場(chǎng)景，對(duì)現(xiàn)有的視頻教材也無法快速增加，分發(fā)難度較大。

（3）資源投入較大。現(xiàn)有部分實(shí)訓(xùn)可以通過實(shí)習(xí)進(jìn)行學(xué)習(xí)，但這種方式投入資源較大，需要到現(xiàn)場(chǎng)，同時(shí)問題學(xué)生發(fā)生也是不確定性，不全面性，也不方便多個(gè)學(xué)員到現(xiàn)場(chǎng)和重復(fù)學(xué)習(xí)。

2 方法對(duì)策

2.1 總體思路

基于問題學(xué)生理論方法為依據(jù)，收集豐富的歷史問題生案例，利用VR等新興技術(shù)，構(gòu)建較為真實(shí)的仿真模擬場(chǎng)景。通過VR沉浸式模擬環(huán)境參與各類場(chǎng)景問卷調(diào)查，結(jié)合調(diào)查分析總結(jié)報(bào)告，定性或定量的結(jié)論，將結(jié)論與真實(shí)情況進(jìn)行對(duì)比評(píng)價(jià)本次訓(xùn)練的效果。通過多次參與訓(xùn)練，不斷改進(jìn)優(yōu)化，快速提升學(xué)員的實(shí)戰(zhàn)水平，實(shí)現(xiàn)低成本、高效率的培訓(xùn)培養(yǎng)目標(biāo)。該系統(tǒng)應(yīng)遵循如下設(shè)計(jì)原則：

（1）場(chǎng)景多樣化：基于歷史數(shù)據(jù)構(gòu)建不同類型的問題學(xué)生案例。分別從學(xué)習(xí)、行為、心理方面構(gòu)建不同的問題生案例，案例需要包含場(chǎng)景環(huán)境、學(xué)生、教師、調(diào)研問題、答案選項(xiàng)、處置建議。

（2）場(chǎng)景可配置：配置場(chǎng)景的隨機(jī)性確保訓(xùn)練效果。慮到訓(xùn)練的效果，避免每次學(xué)習(xí)都是同樣的場(chǎng)景，場(chǎng)景問題生的類型可以實(shí)現(xiàn)隨機(jī)的模擬，包括問卷的問題和選項(xiàng)也可以隨機(jī)變化。

（3）沉浸式體驗(yàn)：需要利用VR設(shè)備技術(shù)等手段，系統(tǒng)內(nèi)容基于真實(shí)的校園、課堂、或家庭環(huán)境，可以交互、交流、移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)各種不良的問題生行為和心理真實(shí)模擬和響應(yīng)。

（4）自主評(píng)價(jià)：實(shí)現(xiàn)快速自我訓(xùn)練的目的。基于場(chǎng)景交互的過程記錄信息，配置系統(tǒng)預(yù)留的答案，組織形成實(shí)時(shí)引導(dǎo)和提醒和結(jié)果評(píng)價(jià)報(bào)告。

2.2 系統(tǒng)架構(gòu)

問題學(xué)生VR訓(xùn)練系統(tǒng)平臺(tái)包含3層次部分：應(yīng)用層、平臺(tái)層、和硬件層，其架構(gòu)如圖1所示。

圖1 問題學(xué)生VR訓(xùn)練系統(tǒng)總體架構(gòu)

（1）應(yīng)用層：是面向外部提供直接的應(yīng)用服務(wù)，包含標(biāo)準(zhǔn)的Web管理、APP管理入口，用于訓(xùn)練場(chǎng)景的配置、參與、評(píng)價(jià)等管理，以及基于觀察者身份的多人場(chǎng)景下的VR投影大屏，用于演示視角。

（2）平臺(tái)層：是平臺(tái)的核心功能，主要提供VR訓(xùn)練系統(tǒng)整體管理功能，同時(shí)采集各類VR硬件的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)硬件各類傳感數(shù)據(jù)同步，提供VR視圖的實(shí)時(shí)渲染，將畫面同步到硬件或VR投屏應(yīng)用中。

（3）硬件層：用于訓(xùn)練的硬件設(shè)備和環(huán)境，實(shí)時(shí)采集位置、移動(dòng)狀態(tài)、交互等信息。各類VR終端接入系統(tǒng)，基于高速網(wǎng)絡(luò)接入平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)傳感數(shù)據(jù)的低延時(shí)接入平臺(tái)。

2.3 系統(tǒng)功能

問題學(xué)生VR訓(xùn)練系統(tǒng)平臺(tái)主要功能包含4個(gè)子系統(tǒng)，其整體功能如圖2所示。

圖2 問題學(xué)生VR訓(xùn)練系統(tǒng)功能圖

（1）場(chǎng)景子系統(tǒng)：主要提供虛擬場(chǎng)景的配置和管理，提供VR場(chǎng)景模型導(dǎo)入，問題學(xué)生學(xué)習(xí)、行為、心理等案例數(shù)據(jù)導(dǎo)入?；趯?dǎo)入的基礎(chǔ)靜態(tài)模型，結(jié)合動(dòng)態(tài)案例問卷調(diào)查庫，案例庫需要配置調(diào)研問卷的問題和答案，答案考慮隨機(jī)性可以配置多個(gè)。硬件配置為該場(chǎng)景設(shè)置可以訪問的VR眼鏡、一體機(jī)等硬件。

（2）訓(xùn)練子系統(tǒng)：主要面向用戶或群組學(xué)員提供單人或多人的虛擬場(chǎng)景，交互場(chǎng)景訓(xùn)練過程的動(dòng)作和狀態(tài)會(huì)記錄實(shí)時(shí)存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫，滿足后續(xù)考核回放。訓(xùn)練過程支持VR觀察投屏模式，可以將所有參與該場(chǎng)景的人員，實(shí)時(shí)投影到大屏中，方便現(xiàn)場(chǎng)演示查看。

（3）評(píng)價(jià)子系統(tǒng)：用于評(píng)估評(píng)價(jià)，包含智能評(píng)價(jià)和人工評(píng)價(jià)，智能評(píng)價(jià)是按照?qǐng)鼍邦A(yù)置的答案進(jìn)行自動(dòng)考核的客觀題，人工評(píng)價(jià)主要是主觀題，需要老師查看訓(xùn)練回放過程進(jìn)行評(píng)價(jià)打分。評(píng)價(jià)報(bào)表可以對(duì)單人的歷史多次訓(xùn)練提供趨勢(shì)分析，也可以對(duì)群組多人進(jìn)行橫向?qū)Ρ确治觥?/p>

（4）用戶子系統(tǒng)：提供用戶的、群組的配置管理。用戶可以單獨(dú)參與訓(xùn)練，群組可以安排多人參與同一個(gè)場(chǎng)景訓(xùn)練。權(quán)限管理主要分配不同的角色，如學(xué)員、老師、管理員，以及提供不同應(yīng)用權(quán)限的訪問控制。

3 結(jié)束語

本文結(jié)合VR等新技術(shù)，面向問題學(xué)生的教學(xué)實(shí)訓(xùn)提供了一個(gè)接近真實(shí)的可以重復(fù)訓(xùn)練的虛擬環(huán)境，為問題學(xué)生教育訓(xùn)練提供了新的方法的可能，不僅大大降低了教學(xué)費(fèi)用和資源的投入，而且提升了參與人員的主觀能動(dòng)性，大大提升了教師的培養(yǎng)效率和效果。