虛擬現(xiàn)實技術(shù)在應(yīng)用型本科高校中輔助教學的價值研究
——以黔南民族師范學院為例＊

吳茜

（黔南民族師范學院，貴州 黔南布依族苗族自治州 558000）

探討如何利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)改變應(yīng)用型高校教學中的困境方法，如何進行教學改革能培養(yǎng)出更高質(zhì)量的應(yīng)用型人才。通過以黔南民族師范學院（以下簡稱“黔南師院”）為例，總結(jié)在地方高校中進行應(yīng)用型人才培養(yǎng)的共同特點、困難和不足之處，探討是否可以將虛擬現(xiàn)實技術(shù)應(yīng)用到教學中，利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)的情境性、交互性、想象性等特性，構(gòu)建基于VR的教學實踐體系，更高效地實施教學改革計劃。建立的教學架構(gòu)體系，可以很大程度上為高校所面臨的困境提供解決方案，緩解教學資源短缺的問題，改善教學環(huán)境，更好地提高學生實踐技能，對創(chuàng)建教學體系具有一定的推進意義。但在成本預(yù)算、技術(shù)支撐、團結(jié)協(xié)作等方面還存在很多不足，需要不斷完善與改進。

1 虛擬現(xiàn)實技術(shù)的概念與特征

1.1 概念

虛擬現(xiàn)實技術(shù)是在20世紀由“虛擬現(xiàn)實之父”杰倫·拉尼爾提出的概念，是一種新型計算機應(yīng)用技術(shù)形態(tài)[1]。虛擬現(xiàn)實技術(shù)以仿真技術(shù)為基礎(chǔ)，將傳感技術(shù)、多媒體技術(shù)、圖形圖像技術(shù)、大數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)等多種學科交叉結(jié)合。通過計算機高速的運算程序，創(chuàng)建出虛擬環(huán)境，讓體驗者借助各種計算機軟硬件、穿戴設(shè)備，將自己的聽覺、視覺和觸覺等感覺投入到創(chuàng)建的三維空間中，在這個空間里進行交互與交流，進而得到極高的體驗感。

1.2 特征

虛擬現(xiàn)實技術(shù)具有三“I”特征，即：①沉浸性（Immersion）。體驗者通過佩戴頭盔等交互設(shè)備將感官投入到虛擬環(huán)境，產(chǎn)生心理層面和生理層面的共鳴，產(chǎn)生陷入其中的沉浸感。②交互性（Interaction）。體驗者可通過電腦、鼠標、鍵盤或者數(shù)據(jù)手套等硬件設(shè)備，進行操作得到反饋信息，使體驗者與周邊環(huán)境產(chǎn)生“人機交互”的行為，通過反饋機制獲得數(shù)據(jù)信息。③想象性（Imagination）。虛擬現(xiàn)實技術(shù)擴大和拉深了世界的維度和跨度，為體驗者發(fā)揮充分的想象提供了土壤，有效地調(diào)動和刺激了用戶的創(chuàng)造性和創(chuàng)新力，推動多形態(tài)的聯(lián)想方式。

2 黔南民族師范學院應(yīng)用型本科教育的教學現(xiàn)狀

當前，發(fā)達地區(qū)的應(yīng)用型本科高校已走在時代前列，先進的信息化教學軟硬件設(shè)備，較強的信息化教學能力，優(yōu)質(zhì)的教學效果[2]，都在不斷地推進著應(yīng)用型人才培養(yǎng)。

經(jīng)過在黔南師院的幾年教學實踐，和對其他相關(guān)學院的調(diào)研，發(fā)現(xiàn)其在應(yīng)用型人才培養(yǎng)教學上存在的問題，主要體現(xiàn)在以下幾個方面。

信息化教學理念不深，教師缺乏信息化教學能力。通過走訪調(diào)查和觀察，發(fā)現(xiàn)在黔南師院的大多數(shù)非計算機、新聞媒體、設(shè)計專業(yè)的教師均十分欠缺信息化教學能力，片面認為信息化教學只是簡單地進行多媒體應(yīng)用與展示，或因害怕麻煩，不愿改變傳統(tǒng)教學模式，從而造成學生自主學習能力弱，不具備信息素養(yǎng)，只能片面理解知識。

重硬件、輕軟件。為做好數(shù)字化校園建設(shè)，培養(yǎng)教師的信息化教學能力，推動素質(zhì)教育的發(fā)展，學校投入大量經(jīng)費引進信息化教學設(shè)備，建設(shè)智慧課堂、班班通、人人通等信息化教室，但由于全校教師和學生的信息化能力很弱，智慧課堂和信息化設(shè)備淪為擺設(shè)，僅在需要比賽或評估的時候，才會被部分老師和學生使用。

課程專業(yè)性強，缺乏實驗資源與機會。應(yīng)用型本科高校因培養(yǎng)應(yīng)用型人才，故涵蓋了大量專業(yè)性強、技術(shù)性強的課程。但對于西部欠發(fā)達地區(qū)的高校來說，大多數(shù)文化課理論內(nèi)容過深且部分教材陳舊，受到時間、空間、地域的限制，導(dǎo)致學生的文化素養(yǎng)有所欠缺，無法將知識和想象力融入到現(xiàn)實中，只能從課本中去理解晦澀難懂的內(nèi)容，背誦枯燥乏味的知識點，很大程度上降低了學生學習的積極性和興趣；因?qū)I(yè)課中涉及的實驗要求過高、實驗內(nèi)容抽象、實驗費用過高、實驗周期過長或?qū)嶒灢僮骶哂幸欢ǖ奈ｋU性等問題，因此缺乏合適的實驗素材和實驗條件，造成實驗教學課時少，實驗數(shù)據(jù)獲取不夠，能給學生實驗操作的機會越來越少，甚至許多課程中的實驗部分被直接取消，阻礙了學生操作能力的提升。

實習場地缺乏，考核機制不科學。對于黔南師院的學生來說，由于受到貧困山區(qū)的現(xiàn)實條件限制，缺乏各類企業(yè)、高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的實習機會，且外出實習成本高、風險高。因此大多數(shù)學生只能選擇校內(nèi)實訓(xùn)，或?qū)I(yè)不對口、不需要專業(yè)要求的實習工作。這樣的實習情況會導(dǎo)致學生的專業(yè)技能與素養(yǎng)與社會對畢業(yè)生的要求相距甚遠[3]，影響學生實踐技能的提升，在日后的工作環(huán)境中忽略很多常識性問題，理所當然地做事而缺乏了細節(jié)上的觀察，缺乏對本行業(yè)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢的了解，對自身無定位或定位不準。

目前，學校的考核形式大部分仍然采用閉卷考試加平時成績的方式進行，只考察到學生對于理論知識的掌握程度，無法真正體現(xiàn)學生的實踐應(yīng)用能力，所以大多數(shù)學生只會在臨近考試的時候，秋風掃落葉般地臨時抱佛腳，對知識進行復(fù)習和背誦，導(dǎo)致考試結(jié)束就忘記，無法在未來的社會生活中，結(jié)合自己的專業(yè)知識去解決實際遇上的具體問題。

3 虛擬現(xiàn)實技術(shù)在高校教學中應(yīng)用的依據(jù)

一方面，教育信息化發(fā)展為虛擬現(xiàn)實技術(shù)在高校教學應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。隨著教育部《教育信息化2.0行動計劃》等文件的發(fā)布，以信息化為基礎(chǔ)的智慧教育隨著科學技術(shù)的進步而迅速發(fā)展。文件中指出“以信息化引領(lǐng)并推動教育現(xiàn)代化、全力推動信息技術(shù)與教育教學深度融合……綜合利用互聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)、人工智能和虛擬現(xiàn)實技術(shù)探索未來教育教學新模式”[4]。虛擬現(xiàn)實技術(shù)作為信息化新型技術(shù)的一種，多次被各種信息化推動教育發(fā)展的文件提到，已被廣泛地應(yīng)用到各個領(lǐng)域，傳統(tǒng)教學的手段已無法追趕快速發(fā)展的時代，在高校使用虛擬現(xiàn)實技術(shù)進行教學改革，已是勢不可擋的發(fā)展趨勢。

另一方面，教育學理論為虛擬現(xiàn)實技術(shù)在高校教學應(yīng)用提供了理論基礎(chǔ)。建構(gòu)主義理論關(guān)注如何在學校教育與現(xiàn)實生活之間建立聯(lián)系，實現(xiàn)知識遷移，進而完善和發(fā)展自身認知結(jié)構(gòu)。構(gòu)建主義理論的情境認識觀一再強調(diào)學習的情境性，但在現(xiàn)實生活中，很難將每個知識都很好地融入到具體的生活實踐中。而虛擬現(xiàn)實技術(shù)能很好地解決這一問題，建設(shè)滿足建構(gòu)主義理論所需的學習情境，將學習與情境化的實踐活動有機結(jié)合在一起[5]。

情境認知理論認為知識與實踐不是分別獨立的兩個個體，知識與實踐之間有著千絲萬縷的關(guān)系，只有通過實踐活動才可以不斷地發(fā)展認識，實踐是檢驗真理的唯一標準；而知識也在指導(dǎo)著實踐，不斷推進實踐的發(fā)展和革新。提出學習的目的并不是單純地獲得事實與理論，更高目標是可以利用知識去解決在社會實踐中出現(xiàn)的任何問題，做到具體問題具體分析。虛擬現(xiàn)實技術(shù)可以創(chuàng)建一個具有社會氛圍的學習環(huán)境，改變環(huán)境中的各種參數(shù)，讓學習者在這個無限接近于真實社會的特定環(huán)境中，利用自己掌握的知識和工具去應(yīng)對各種狀況，實現(xiàn)知識遷移，構(gòu)建良好的認知結(jié)構(gòu)體系。

愛德加·戴爾教授在他的“經(jīng)驗之塔”理論中提到，個體的學習經(jīng)驗主要由做的經(jīng)驗、觀察的經(jīng)驗和抽象的經(jīng)驗3個部分組成[6]。通過虛擬現(xiàn)實技術(shù)創(chuàng)設(shè)的沉浸式學習環(huán)境，學習者可以在虛擬環(huán)境中開展互動，通過交互獲得“做的經(jīng)驗”，通過引導(dǎo)觀察生活中難以看到的現(xiàn)象得到“觀察的經(jīng)驗”，最后在做和觀察的基礎(chǔ)上總結(jié)出“抽象的經(jīng)驗”。

4 虛擬現(xiàn)實技術(shù)在應(yīng)用型高校教學運用的價值與措施

4.1 豐富教學手段和教學內(nèi)容，改變教育觀念

在當前，黔南師院的教學方式依然還是以課本知識為主體、教師授課為主導(dǎo)、教室開展教學活動，學生大多數(shù)時候都是在接受灌溉式的知識內(nèi)容。而通過使用虛擬現(xiàn)實技術(shù)可以改變當前這種傳統(tǒng)教學局面，例如采用桌面虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)，用屏幕展示虛擬環(huán)境，學習者在真實的環(huán)境中通過鍵盤、鼠標等硬件設(shè)備，操作虛擬物體進行人機交互，這樣的學習方式不僅可以讓學生根據(jù)自己能力和情況控制學習進度、選擇學習內(nèi)容，還可以通過自動化形式產(chǎn)生作業(yè)，不同的學習方式和掌握的知識點類型，可以產(chǎn)生相對應(yīng)的測試要求，學生能夠快速地得到反饋結(jié)果，教師也能夠通過后臺獲取到學生數(shù)據(jù)，不斷調(diào)整教學計劃，以此達到教學投入收益的最大化。

4.2 節(jié)約教育經(jīng)費，改善實驗狀況

通過虛擬現(xiàn)實技術(shù)建設(shè)虛擬實驗室、漫游數(shù)字場館、模擬訓(xùn)練場或者桌面虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)，讓學生通過選擇各種虛擬環(huán)境開展虛擬實驗操作，既可以避免學生因?qū)嶒灢僮鞑划斣斐傻奈ｋU、資源浪費等情況，又可以解決實驗資源匱乏、實驗環(huán)境無法創(chuàng)建的問題，同時還能拉快實驗的進度，將一些需周期過長的實驗觀察開啟倍速形式，并通過不停地修改實驗參數(shù)與變量得到不同的實驗現(xiàn)象，并將實驗的結(jié)果快速直觀地展示給學生，讓學生可立刻根據(jù)反饋數(shù)據(jù)修改實驗方案。例如，通過虛擬現(xiàn)實技術(shù)可以開展爆炸、高危化學實驗、飛行、探險等實驗教學[5]。引進虛擬現(xiàn)實技術(shù)開展實驗教學活動，既節(jié)約了教育經(jīng)費，又避免了對實驗儀器或設(shè)備的維護工作。

4.3 彌補教學條件的不足，打破時空界限

因為受現(xiàn)實條件的限制，學校很多課程都無法開展，許多特定情境必然受到時間、空間的限制。通過虛擬現(xiàn)實技術(shù)創(chuàng)建沉浸式虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)，可以打破時間與空間的限制。例如，在學習政治歷史時，同學們可以回到過去與歷史人物進行交流，一覽歷史的長河，走進還未被破壞的圓明園，去參加具有里程碑的遵義會議；在學習數(shù)學、物理時，同學們可以向牛頓、愛因斯坦、華羅庚等物理學家、數(shù)學家請教問題，可以和他們一起探討問題，聽一聽他們的見解與建議；在學習生物，特別是黔南民族師范學院特有的茶學專業(yè)時，同學們可以通過把時間進行隨意地加速或延緩，在幾分鐘內(nèi)快速地觀察到毛尖茶的生長過程，甚至可以按下暫停觀察它某一時刻的生命特征；在學習天文學時，可以將空間任意放大或縮小，同學們可以進入到黑洞中、火星上，甚至是一粒小小的宇宙塵埃中去觀察與探索。這種身臨其境的教學手段，能夠更好地激發(fā)學生的學習興趣和學習動機，達到更好的教學效果[7]。而且學生們可以在虛擬環(huán)境中直觀地看到自己假設(shè)的結(jié)果和效果，可以讓學生得到很好的體驗，培養(yǎng)其創(chuàng)造性思維。

4.4 創(chuàng)建良好的實習環(huán)境，強化技能訓(xùn)練

通過對大多數(shù)畢業(yè)生參加工作后的情況調(diào)查，根據(jù)數(shù)據(jù)信息反饋機制得到：校內(nèi)實訓(xùn)、單一社會訓(xùn)練的實習方式，會讓大多數(shù)人在工作時，雖然依然能夠回憶起專業(yè)知識，甚至可以背誦出來，但是在解決工作中的實際問題時，卻很難發(fā)揮真正的作用。通過虛擬現(xiàn)實技術(shù)改善實習條件，創(chuàng)設(shè)與現(xiàn)實世界相融的真實社會場景，讓學生在場景中根據(jù)自己的專業(yè)進行角色扮演，全心全意地融入到環(huán)境中，在單位、企業(yè)或者工廠等工作場所，在模擬的日常業(yè)務(wù)中，與虛擬角色進行溝通交流，解決出現(xiàn)的各種問題和應(yīng)對各類突發(fā)情況，這樣的實習方式不僅解決了實訓(xùn)內(nèi)容單一、實習環(huán)境不好的問題，同時也解決了實習周期短、大局觀不夠的問題。同時，不僅讓學生得到技能的訓(xùn)練和強化，還能鍛煉到學生的軟技能、突發(fā)情況的應(yīng)急處理能力和思考能力。從另一方面來說，因為理論與實操和實際工作之間存在著一定的差異性，想象與現(xiàn)實之間的落差是必然的，學生通過虛擬世界的職業(yè)體驗建立與成人工作世界的聯(lián)系，得到職業(yè)啟蒙教育，不斷加深對工作崗位的認識和工作內(nèi)容的理解，最終根據(jù)自己的專業(yè)調(diào)整職業(yè)計劃，形成個人的職業(yè)傾向，有利于作出未來的職業(yè)選擇[8]。

4.5 為教師創(chuàng)設(shè)良好的科研環(huán)境，改善教學評價體系

黔南民族師范學院由于地理位置、軟硬件設(shè)施配備以及校園占地面積和建設(shè)等原因，無法很好地為教師提供一定的科研環(huán)境。教師大多數(shù)時候只能使用科研經(jīng)費外出到發(fā)達地區(qū)訪學、調(diào)研，且回校以后會因為科研環(huán)境條件與調(diào)研地區(qū)差距較大，設(shè)備儀器不具備等問題，而影響科研成果。虛擬現(xiàn)實技術(shù)提供的真實情景虛擬環(huán)境，仿真技術(shù)提供的實操工作，能夠幫助教師搭建一比一的科研平臺，隨心所欲地進行實驗研究，獲取信息與規(guī)律。

虛擬現(xiàn)實技術(shù)的使用可以改善教學評價體系，搭建以理論知識為基礎(chǔ)、實踐能力為支撐的崗位勝任力的評價體系。對于學生的綜合考評，不僅要考察學生掌握知識理論的程度、技能使用的程度，還應(yīng)該結(jié)合學生是否能在崗位上開展工作、完成工作的效果進行綜合評定，激發(fā)學生培養(yǎng)動手能力的興趣，增加學生對實訓(xùn)的重視程度[9]。

5 虛擬現(xiàn)實技術(shù)應(yīng)用于教學中的困難

虛擬現(xiàn)實技術(shù)應(yīng)用于教學中的困難主要有：①虛擬現(xiàn)實設(shè)備系統(tǒng)價值昂貴，不便于維護管理；②虛擬現(xiàn)實技術(shù)在中國的發(fā)展程度仍不夠成熟；③虛擬現(xiàn)實的相關(guān)內(nèi)容、課件的制作成本較高、周期較長；④虛擬現(xiàn)實技術(shù)的使用專業(yè)性強，教師和學生的信息化能力較弱，需要較長的周期進行培訓(xùn)；⑤沉浸式的學習方式，不利于培養(yǎng)學生之間團結(jié)協(xié)作的精神。

6 總結(jié)

隨著大數(shù)據(jù)時代的到來，中國創(chuàng)新辦學教學要求的提出以及虛擬現(xiàn)實技術(shù)的不斷進步與發(fā)展，將虛擬現(xiàn)實技術(shù)引用并運用于應(yīng)用型本科高校教學中已經(jīng)是勢在必行。對以黔南民族師范學院為代表的西部欠發(fā)達地區(qū)的地方高校來說，應(yīng)當開始關(guān)注虛擬現(xiàn)實技術(shù)對教學改革的指導(dǎo)作用與價值，開始形成、建設(shè)、完善一套屬于自己高校特色的虛擬現(xiàn)實教學科研系統(tǒng)，構(gòu)建良好的教學科研環(huán)境，提升教師學生的信息化操作能力，進而提高教學水平和質(zhì)量，提高畢業(yè)生的就業(yè)率。同時也必須形成一套正確的價值體系，將虛擬現(xiàn)實技術(shù)作為教學改革的輔導(dǎo)工具，而不能本末倒置，完全替代傳統(tǒng)教學。雖然，虛擬現(xiàn)實技術(shù)已經(jīng)在各大領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，但仍然有著不足之處，這有待于我們在未來與學校一起共同研究與進步。