将虚拟现实技术引入职业教育课堂的构想

摘 要：现代职业教育在教育环节中占有比较大的比例，也是为社会发展起到了重要的作用。目前我国职业教育课堂面临着诸多困境，其关键问题是如何将学生融入课堂之中激发学生在课堂上的积极性；虚拟现实技术具有很好地情景化，能够将人带入虚拟的“真实世界”里，让人有一种身临其境的感觉。将该技术运用于职业教育课堂就会更好地解决职业教育课堂中出现的问题，是职业教育课堂情景化发展的必由之路。

关键词：虚拟现实技术 职业教育课堂 情景化

中图分类号：G719.21 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2017）04（a）-0231-03

Abstract：Modern vocational education occupies a larger proportion in the education link，also plays an important role for the social development.At present，China’s vocational education classroom teaching is facing many difficulties，the key problem is how to incorporate the students in the classroom and stimulate students enthusiasm in class； Virtual reality technology has the very good situation，to bring people into a virtual “real world”，let a person have a feeling of the personally on the scene.Apply this technology to vocational education class can better solve the problems arising of the vocational education class，it is the only of the development of vocational education classroom contextualized.

Key Words： Virtual reality technology； Vocational education classroom； Contextualization

現代职业教育在教育过程中有举足轻重的作用，也是社会发展过程的奠基石。现代社会大生产下的大部分技术操作人员都是来自于职业教育体系。为了更好地适应社会发展的需求，本着为社会培养具有一定的专业知识以及较强的技术的技能性人才，职业教育工作者通过各种方式去创新改革探索出一条适应我国国情的教学道路。该文通过对学生在课堂上的学习状况的分析，结合现代科技发展，设想能否将虚拟现实技术（Virtual Reality，简称VR技术）引入职业教育课堂，通过三维虚拟的技术将抽象难懂的知识形象的展现在学生面前，提高学生在课堂上认知能力，同时在技术容许的情况下，甚至还可以将真实生产过程通过虚拟仿真技术演示在学生面前，以此来改变现有的课堂教学模式，就如同现在二维多媒体技术广泛运用在教育课堂的模式，改变先前教师通过黑板将知识展示给学生的模式。

1 职业教育课堂上的困境

目前，职业教育课堂存在着各种问题，包括学生课堂纪律差、学生不能很好地配合教师教学、课堂上出现学生“开小差”等问题。这些问题一直是困扰着教师如何更好地将理论知识传授给学生的重要因素，这些问题既在公共课堂中出现，也会在专业课程的课堂中显现，最终影响的是学生的理论考试成绩。这些问题的出现终归是由以下几个方面造成的。

1.1 职业教育学生本身因素

职业教育的学生一般都来自于无法进入高中或者大学教育的那部分学生，这里造成无法入高中或者大学的原因有学习成绩达不到高中或者大学录取分数线的、学生家庭的影响以及学生自身等原因。在以上原因中由于学习成绩的影响占据绝大多数。恰恰就是这个因素，使得职业教育学生与中高等教育学生在学习能力方面、对知识理解能力方面以及考虑认识事物方面存在着很大的差距，面对同一个知识点，职业教育学生理解能力明显要弱于中高等教育的学生。同时，由于职业教育学生在初等教育过程学习基础弱以及在受教育过程中一直找不到适合于自己的正确的学习方法，对理论知识不能很好地做到预习和复习，就会出现职业教育学生的知识储备薄弱，所以，在职业教育课堂上经常会出现学生在上一节课没有听懂然后影响下一节的听课内容，长此以往下去就出现恶性循环。其次，职业教育中的学生由于在初等教育过程中成绩一直处于偏低水平，再加上初等教育当中部分教师的影响，心理上渐渐就出现了自卑的心态，造成了学生在学习过程中抱有一种低人一等的态度，最后就会形成厌学的态度，学生自身就认为自己不是学习的材料。这些学生就把这种情绪直接带入职业教育阶段，从而影响了学生在职业教育的课堂上的学习能力。这些来自于职业教育学生自身的因素直接就影响了教师通过正确的方式将知识传递给学生。

1.2 课程教材的因素

由于受到学生自身的学习能力以及认知能力的影响，在职业教育阶段其课程教材在编排时就有意地通过减少专业知识的章节以及知识点数目以此来降低知识理解的难度。但是，这种编排的方式反而加大了学生对知识点的理解难度，也加大了教师在课堂上的传授难度，使知识点变得晦涩难懂。现代大部分的专业知识是有较强的逻辑性以及完整性的。如果仅通过教材上的知识点，就会出现学生无法明白专业知识的本质及内涵。教师想让学生理解的更透彻，就得通过各种手段增加知识点，这样做又与教材的编排的意图相悖。同时，这种教材也使学生减少了对学习知识的兴趣，在学生预习或者复习的过程中，让学生难于通过自身的知识储备去理解课本的知识。

1.3 职业教育课堂教学模式的因素

现在的职业教育课堂已经大部分运用了多媒体的教学模式，这种模式虽然已经改变了以前的板书方式，通过图片、视频和PPT演示的方式，提高了学生在课堂上的学习兴趣。但是，仅仅通过二维的模式还是无法使学生完全融入课堂中；教师为了进一步改变这种现状，就会不得以增加视频的播放时间，这种做法只能缓解课堂上枯燥乏味的课堂状态。教师始终还是要言归正传，要将知识点通过讲述的方式传授给学生。而且，在网络上关于专业知识的视频毕竟是少数，也没有专业机构专门去制作相关的教学视频。有些视频仅仅只是播放社会、企业以及制造车间的工作和生产过程，并不能完完全全将知识传授给学生，视频上的知识总归是碎片式的，缺少完整性。学生始终是一种将自己置身于专业知识以外的场景。

2 虚拟现实技术的概述及应用特点

2.1 虚拟现实技术的概述

虚拟现实技术（Virtual Reality，简称VR技术）是随着计算机技术发展到一定程度而衍生出的一种具有强大三维成像能力的综合性的计算机技术。这种技术出现于20世纪末，最早是由Sutherland在名为《终极的显示》的论文中提出，在论文里就提出了具有跨时代意义的图形交互显示、力反馈设备以及声音提示的虚拟现实技术的概念。自此以后，人们就伴随着计算机技术的发展同时对虚拟现实技术进行研究探索，到了20世纪90年代，计算机技术进入了飞速发展的阶段，计算机图形处理技术、数据处理技术以及多媒体技术应运而生，使得虚拟现实技术的产生变为现实。

虚拟现实技术是集成了由计算机图形成像技术、传感技术、人体工程学、人机交互技术等多学科为基础的综合性技术。就是通过计算机图形技术创建出虚拟的三维空间造型，或者将真实的环境或者实物通过计算机技术绘制于计算机中，然后再由图像显像设备、力反馈传感设备和声音输出设备将所创建的三维空间造型或者实物环境显示在特定区域，从而使人在视觉、听觉以及触觉上产生一种身临其境的感觉，并且虚拟现实技术还可以通过人机交互技术完成人与虚拟环境的交流。

2.2 虚拟现实技术的特点

介于虚拟现实技术是建立与计算机图形技术、传感技术、人體工程学、人机交互技术等多学科之上的一门技术，即虚拟现实技术融合了以上各个学科的基本特点，它包括以下几个方面。

（1）真实的沉浸感，虚拟现实技术由于通过计算机图形处理技术将真实的环境绘制在计算机中，它利用计算机的庞大的数据处理能力完成真实环境的三维点的计算，然后再通过多重输出设备将计算机中的“真实环境”输出。让人感觉自己就像是身处于“真实环境”中，使人有一种身临其境的境界。并且随着计算机的运算能力的不断加强，使得计算机所处理的“真实环境”更加逼真。

（2）感官的多样性，由于输出设备由力反馈传感设备、声音输出设备以及成像显像设备组成。使“真实环境”在视觉、听觉以及触觉层面上向人们展现出来，并且再加上由计算机控制，使这几种感觉在时间以及空间上做到协调一致，使人们在感知的世界里没有时差以及空间差的感觉。

（3）人机交互性，融入了人机交互技术之后，人们可以通过触摸或者声控模式对所处的“真实环境”进行控制，变换环境的位置、角度以及时间和空间上的位移。并且这种交互技术已经摆脱了计算机的鼠标或者键盘控制，它可以结合人们的说话声音的采集、空间触摸的方式以及力反馈的模式对计算机进行控制，完成人机交互的过程，同时也进一步加强了人们身临其境的感观。

2.3 虚拟现实技术的应用

目前，虚拟现实技术应用也非常广泛，结合虚拟现实技术的特点，一般运用于建模与仿真、设计与分析、教学与实践、医学、军事、生产制造、娱乐与商业等方面。

（1）军事领域：虚拟现实技术在军事方面广泛运用与新式武器的研发、高尖端科技试验以及军事技术培训。例如美国开发研制的FOG—M导弹模拟器运用于研制新型导弹、美国NASA的“虚拟风洞系统”对飞机以及航空器进行空气动力学试验、美国开发的NUSC海军水下系统对舰员进行训练实时待命和控制。介于虚拟现实技术的多重特点，从而减少了军事领域武器开发周期以及研究成本，降低了军事当中人员的伤亡几率。

（2）医学方面：虚拟现实技术在医学方面一般运用在复杂手术研究会诊以及医学教学上。在不危害人体以及动物体的前提，最大限度的还原以及复制机体病变组织。并且通过远程网络技术，将不在同一空间的医学专家进入虚拟环境里对复杂手术进行探讨与规划或者教学研究。从而避免了因医生离患者较远而错过了抢救时间，同时也拉进了世界各地专家的距离。

（3）工业制造方面：计算机辅助设计（CAD）、计算机辅助分析（CAE）、计算机辅助制造（CAM）的出现，使虚拟现实技术在工业制造领域的应用更加完善。它可以辅助设计师和工程师对产品进行设计以及制造，这里包括虚拟设计与分析、虚拟制造与装配，从而及时发现设计过程中的不足进行改正，这样既缩短了生产周期，也减少了资源与能量的损耗，例如美国福特汽车公司利用虚拟现实技术对轿车内部设计，从而减低了汽车的生产成本。

（4）商业与娱乐方面：21世纪初3D电影的出现改变了人们对电影的要求。最早人们一直追求着电视、电影的清晰度，可是虚拟现实技术的出现让人们有了新的感觉——真实感。现在各个商业电影都在追求3D以及4D效果，同时也增加了虚拟现实技术的商业价值。

3 将虚拟现实技术引入中职教育课堂的设想

早在2003年，由武汉大学、中国地质大学、浙江大学联合承担，南京师范大学，解放军信息工程大学，中国科学院遥感应用研究所，东北大学，中国测绘科学研究院等单位协作，经过2年多的攻关，组建了具有自主知识产权的三维GIS平台软件Geo Scope的国家级重点虚拟现实实验室。这个项目的创建实现了将虚拟现实技术理论变为实践并且运用在教育过程的目的，改变了传统教育理论中学生依托教师、学习环境、学习氛围以及校园文化的影响，构建起新型的学校教学环境技术。

根据职业教育教学过程中出现的问题，打破职业教育中的教学困境，引入虚拟现实技术将会是很好的手段。虚拟现实技术就是一门利器，其自身具有的优势将会改变职业教育课堂环境，会带来职业教育新特性。

（1）课堂情景化。职业教育本身就是培养学生的综合职业能力，其培养过程就是通过情景化来实现，一般这一过程都是通过职业教育中的工程实训来完成。虚拟现实技术利用多重手段将这一过程转移至课堂当中，改变传统单边讲授模式。

（2）交互智能化。职业教育的本质在于培养学生的实践能力，就是要求学生在教学过程具有实践动手环节。虚拟现实技术将这培养要求带入课堂之中，课堂互动过程让学生在视觉、听觉和触觉上去感知实践过程，让学生身临其境的感受理论知识的氛围，有助于帮助学生在大脑中建立理论模型，更深层次的完成理论与实践相结合。

（3）职业趣味化。虚拟现实技术本身就具有情景化、环境的真实化、操作的多样化、技术先进化，充分的体现出自身的趣味化。学习的趣味化是现代职业教育工作者追求课堂生动的重要手法，更是职业教育中教学特色。趣味化的实质就是要求学生积极参与以及更快融入课堂，虚拟现实技术通过情景模式将教师以及学生拉入“真实环境”中，让学生避免受到外界因素的干扰，增加学生在学习过程中的趣味性。

（4）职业专业化。通过虚拟现实技术避免教师以及学生在教学过程中出现与学习无关的问题。从开始上课到下课，教师与学生一直身处在课程要求的理论知识环境中，使职业教育课堂更专业化。

如何将虚拟现实技术进一步引进学校校园课堂，是摆在现在职业教育教研改革的新问题。在这个过程中还需要许多问题解决以及关键技术去研究；其主要问题就是在整个虚拟现实环境中都是由电、磁和光的存在，这些物质都会给身处其中的使用者的身体带来一定的影响，会出现头晕、目眩以及恶心的症状。其次目前裸视（不佩戴头盔、传感器或者眼睛）的虚拟现实技术还是不成熟，还做不到与佩戴头盔、身穿传感装备的效果。这里需要解决的关键技术包括立体成像、空间传感以及空间感应等相关虚拟技术。如果解决了虚拟现实技术给使用者带来的电、磁和光的危害，以及完成了使用者不借助任何辅助装置就能做到身临其境的效果，那么虚拟现实技术将会改变现在教学课堂，板书的时代就会退出历史的舞台。

4 综述

将虚拟现实技术引入职业课堂会给职业教育带来深远影响，会颠覆以往传统的教学模式。虚拟现实技术给职业教育带来的新特点，将会解决现在职业教育的困境。经过几十年发展的虚拟现实技术，其较完善的软硬件设施已经在其他领域得到了很好的验证，将其运用于职业教育领域也将会成为现实。随着科技的不断发展，适应于职业教学过程的虚拟现实技术也将会应运而生。相信在未来虚拟现实技术将会全面性运用于职業教育方面，为人类的职业教育做出应有的贡献，同时这也将是虚拟现实技术完善自身的最佳途径。

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