浅谈虚拟现实技术在中职教学中的应用与发展

唐一村

一、虚拟现实技术技术简介

虚拟现实技术是将仿真技术、计算机图形学人机接口技术、多媒体技术、传感技术和网络技术等多种技术有机结合起来的一门交叉技术。虚拟现实技术（简称VR）主要包括模拟环境、感知、传感设备等方面。

虚拟现实技术主要通过人的视觉、听觉、位觉来建立一个基于现实实物而又脱离现实的环境，通过传感器接受人体躯干、四肢的相对位移，以计算机为核心，将对图像、声音、振动等信号的处理反馈给参与者，使参与者不仅能感知环境的变化，同时也能感知自身的行动对整个虚拟环境的影响。虚拟现实技术具有沉浸性、交互性和构想性的特点。沉浸性是指参与者沉浸在由虚拟现实技术设备产生的虚拟环境中，根据不同参与者的视觉、听觉、心理感受产生不同的、独一无二的虚拟环境，并成为虚拟环境的一员，如同在现实世界中一样运动；交互性是指参与者与虚拟环境中的对象发生交流，达到人机互动；构想性是指在计算机图形学的基础上实现三维立体场景，构想出现实中不易观察或者很难长时间存在，却只能存在于人们想象中的情景。

二、虚拟现实技术在中职教育教学方面的应用

1.传统的中职教学模式的缺陷

中职学校在教学方面相对于普通高中而言，更倾向于对学生专业知识与技能的培养，这也是整个国家人才教育体系要求的一个反映。而当今社会大众对职业教育的认识有一定的偏见和错误，一个国家的人才需求可以分为两个大的方面：一方面是研究型人才，一方面是技能型人才，二者是平等、统一的。从个体角度而言，如何进行这两种不同的教育，应该根据学生的兴趣以及本身的潜力来选择。而现实中，无论是学生、家长，还是社会大众往往会依照中考分数的高低来划分学生，进入中职学校学习职业技能的往往是成绩较差的学生，这部分学生有几个共同的特点。

第一，对学习失去兴趣。这部分学生在义务教育阶段，因成绩差、纪律差等因素而被教师、同学边缘化，从而产生厌学情绪。

第二，学习习惯差。这部分学生往往上课时一拿起书本就就想睡觉，不能自觉、一心一意地学习，没有养成良好的学习习惯。

第三，学习能力差，因为智力因素、家庭环境、性格因素等原因，这部分学生的学习能力相对较弱，考试成绩、作业成绩从侧面证明了这一点。

传统的职业教育，虽然经历了课程化改革、信息化改革，多种形式的教育在课堂里得到运用，但是究其根本还是学生在教室里听讲、教师在讲台上讲授，故存在几个问题。

第一，在教学资源方面，虽然有实训课程可以练习实践，但不同学校的教学资源不一样，经济发达地区教学资源相对丰富，而经济欠发达地区可能无法满足学生实训的需求，而且这个现状是无法在短时间内改变的。

第二，在教学形式方面，虽然有实训课程，但是在理论教学部分，还是运用传统的PPT、黑板、课本等，学生的参与感、主体作用体现的不明显。

第三，在师资队伍水平方面，教师虽然每年都在进行培训、学习和交流，但在某领域，名师仍然是稀缺的，一位名师在一个时间段只能给一个班级上课，而中职学生学习习惯较差，很少上网寻找名师的教学视频自主学习。

2.虚拟现实技术在中职教学中的应用

首先，虚拟教学的理论依据。认知学习理论的一个重要分支——建构主义学习理论认为，知识不是通过教师的传授而获得的，而是学习者在一定的情景下借助其他人的帮助，利用必要的学习资料，通过建构的方式获得的。建构主义环境包含四大要素：情境、协商、会话和意义建构。在建构主义学习理论中，强调创设真实的情境，把创设情境看作学习必要的前提，如果教学与虚拟现实技术相结合，就会使学生产生身临其境的效果，促进学生对所学知识进行深刻而全面的理解，这就是真正的意义建构。现代教学强调人的主体性，要求学生主动参与教学过程。教学改革的目标是实现教学现代化，提高教学效益和质量，全面提高学生素质。然而，教学现代化不仅是设备的现代化，还包括教学观念的现代化、教学内容的现代化以及教学手段的现代化。在现代教学中，应用虚拟现实技术易于实现教学改革的目标。

其次，虚拟现实技术对中职教学形式的改变。虚拟现实技术将改变传统的中职课堂教学。从空间上，学生和教师不再局限于教室，也不必理论、实践分开教学，教师可以课前做好虚拟实景。例如，建筑类专业要上一节关于楼房给排水管道安装的课程，传统教学会讲授不同管道的特点、工具使用、设计安装规范理论等，学生学习起来很枯燥，不能引起共鸣。而利用虚拟现实技术，学生、教师可以模拟不同材质的管道在不同环境中的特性，虚拟安装管道，教师可以模拟违反操作规范引起的后果。例如，下水管道未安装存水弯，虚拟现实技术设备就可以模拟管道内的臭气、有害昆虫、细菌等进入房间的场景；安装了存水弯后，就把这些挡在了下水管内，使室内保持一个干净的环境。学生可以身临其境地感受，参与感大大增强。包括对设备、材料乃至楼房有一定破坏性的试验，在现实实训中是无法完成的，而用虚拟现实技术设备就可以模拟场景。另外，在安全演习、安全教育方面，例如模拟触电急救，虚拟现实技术可以用手套内的小电极产生静电，让学生有触电的更真实的感觉，不会让学生觉得演习就是演戏，避免在真的发生意外时无从下手，慌不择路，同时也避免了一些实验对学生的危害，使实训更安全可靠。

而医学类专业则可以运用虚拟现实技术，真正做到使学生零距离地观摩手术的整个过程，甚至比在手术台旁边看得更清楚，做到学校与医院无缝对接。运用虚拟现实技术还可以解决优秀教师资源稀缺的问题，一个可容纳40人的教室，在使用虚拟现实技术设备后，可以让远在千里之外的学生在同一时刻上同一节课，而教师的工作量没有增加，学校的教室、桌椅、黑板等设施也没有增加，但是教学对象和教学规模却成倍地增加了。

三、虚拟现实技术在中职教学中的发展

1.虚拟课堂

利用虚拟现实技术，教师和学生甚至可以不必在规定教室内上课，学生可以在家里、户外，甚至在任何能连接互联网的地方学习，学习环境可以随机变动，每个学生都可以根据自己的喜好自行布置学习环境。教师与学生的距离也会拉近，学生会感觉教师就在面前和自己对话，手把手地教自己该怎么做，学生也不必因看不清黑板、听不清教师讲话而丧失学习兴趣。一个教师可以同时教成百上千的学生，实现了教师资源的充分共享。

2.虚拟实验室

传统的实验室设备给学生的感觉往往是数量少、更新慢，因为是教学用具，设备的更新很难与当下的先进设备同步，往往要落后1～2代产品，而虚拟实验室则可以让学生通过虚拟现实技术设备进入先进的大公司，零距离地参观先进的生产工艺和设备，在虚拟实验室中大胆地实现自己的想法，不再有所顾忌，学校也无需为了投入资金更新实验设备而发愁。

3.虚拟校园

在虚拟校园中，学生的学习将更加多元化，学生在听讲过程中如果对某个问题感兴趣，就可以通过虚拟现实技术走进虚拟图书馆，或者上网查阅相关的书籍，满足对知识的渴求，学校各方面的资源将更透明化，学生可以自由选择。

四、小结

虚拟现实技术在教学的实践性和创造性方面，将为学生提供了一个更加自主、交互和直观的学习环境，也为教学的创新提供了可能性，丰富了教学的形式。随着多媒体技术的不断发展和完善，虚拟现实技术必将获得更加广阔的应用和发展前景。而在中职教育教学中，虚拟现实技术作为一个新的教学方式，必将凭借其强大的教学优势和潜力更好地服务于教学，在教学过程中广泛应用并发挥重要作用。

（作者单位：嘉兴市建筑工业学校）