VR环境下高职汽修专业沉浸式混合教学模式研究

台州科技职业学院 林 龙

近年来，由于信息技术和高等教育的深度融合，涌现出了诸如翻转课堂、在线学习与课堂教学相结合等全新的课堂教学模式。其中混合式教学模式由于结合了面对面教学和在线学习的优点，现已成为高校课堂教学模式改革的重要趋势。传统混合式教学模式在高职汽车检测与维修技术专业的核心课程教学过程中的应用遇到了困境。因此，我们将虚拟现实（VR，Virtual Reality）技术和传统混合教学模式融合，创新性地提出了沉浸式混合教学模式，并对此教学模式存在的问题和对策加以探讨。

1 传统混合式教学模式在汽修专业教学中的困境

混合式教学是将传统的面对面线下教学和基于互联网的线上教学混合应用，结合了线下“当面直观，互助深入”的学习优点与线上“随时随地，自主灵活”的学习优点，可以促进学生开展自主性学习、过程性学习和体验式学习。混合式教学包含了学生（Student）、教师（Teacher）、具有学习资源的平台等，所有的教学行为都是这三者之间进行行为的交互和关系的构建。线上是学生与媒介交互，学生与学生交互，或者学生和教师基于媒介间接交互；线下是教师和学生直接交互。

目前，在高职院校汽车检测与维修专业基础和核心课程教学中采用的线上与线下混合式教学模式还比较单一，基本以学生在学习平台上观看视频、动画、课件、图片等资源为主，不能实现实训、实习场景的线上仿真模拟。而高职院校汽车检测与维修专业是培养具有汽车检测、运行、维修与技术管理能力，且具有职业岗位（群）所必备的理论知识和专业技能的高素人才。以此培养目标为导向，在该专业的人才培养方案中设置了大量的实习实训课程，同时要求专业课程教学要侧重学生拆装实践能力和检测诊断能力的培养。因此，这种传统的混合式教学模式对于以培养学生实践动手能力为主的汽车检测与维修技术专业明显存在不足。这就给高职院校汽修教育乃至所有需要依赖实训设备的专业课程教学提出了一个研究课题：如何实现给学生营造接近企业工作环境的实训场景的线上模拟。

2 沉浸式混合教学模式实践

以台州科技职业学院汽车检测与维修技术专业为例，结合不同课程性质特点，引入多种类型的虚拟现实、虚拟仿真技术，积极研究其在课堂教学中与传统混合式教学融合使用的手段，并开展实际应用。我们将这种基于VR环境下的混合式教学称之为“沉浸式混合教学模式”，基于我校与中德诺浩教育有限公司合作的KTS智慧课堂平台实现。沉浸式混合教学模式下教学流程包含教师备课、发预习通知、学生进行沉浸式预习、教师监控、师生/生生互动、解惑答疑、完成任务及课堂总结8个步骤，如图1所示。下面详细阐述沉浸式混合教学模式在《汽车认识》课程中“汽车内部用电器的认识”这一学习任务里的应用实践。

首先教师进行教学内容的准备，包括线上准备和线下准备。线上主要准备本项目学习任务的知识汇编、维修手册、工作任务单、课件、辅助视频及VR视频程序等，线下主要准备实训所用到的车辆。教师做好教学准备后给学生发布预习通知、预习所用到的课件、视频程序及预习问答题等。教师设置的预习问答题主要以选择题和判断题形式出现。学生在接到预习通知之后开始对教师发放的预习资料进行自学，并完成预习问答。系统会记录并反馈学生对预习资料的学习情况。教师通过系统可以对学生的预习结果情况进行全面监控，了解学生课前知识的储备情况，并整理出课堂中的重点答疑内容。

在课堂上教师创建讨论组，学生和教师可以针对重点难点进行相互讨论。学生可以向教师留言提问，也可以与小组同学进行沟通交流，系统自动生成交流统计数据。随后教师布置实训任务，例如对比奥迪A4车和宝马3系车的内饰差别。因为受到实训车辆设备的限制，为了提高学生的分组率，我们借助VR技术拍摄不同品牌车型车内外VR全景视频或照片，建立不同品牌车型的内外饰的教学资源库，例如通过鱼眼镜头拍摄宝马全系车型内饰照片，完成360°全景展示，如图2所示。学生在接到教师布置的实训任务之后，通过手机、电脑或佩戴VR眼镜任意角度浏览观察车内场景，对一些细节也能缩小放大。学生通过简介能查看不同车辆信息，通过场景车型选择快速切换车型，并对比不同车型内饰细节上的差异，了解其配置上的区别。在学生完成任务之后，教师记录学生任务完成情况，并及时对课堂进行点评和总结，同时在线上发布作业。

图1 沉浸式混合教学模式

图2 VR环境下的全景内饰浏览

每次课结束时，教师都要进行有效的教学评价。传统的课堂教学评价以线下考核结果为主，对学生的教育评价并不全面科学。我们建立了结合过程评价的考核标准，制定了学习兴趣和学习效果两项评价指标，具体的教学评价记录表示例见表1所列。在混合式教学过程中，学生作为“学生—教师—KTS教学平台”三角关系的主体，在线上学习过程中产生了较多的行为数据，这为基于过程记录为导向的教学评价提供了数据。我们通过线上教学平台导出数据，结合线下评价数据，采用一定的数据挖掘算法进行教育大数据分析，例如回归分析、分类聚类分析等，实现学生学习行为个性化分析评价及异常学习行为的科学管理。

从上述实际教学案例中可看出，沉浸式混合教学模式的创新主要体现在线上与线下的混合、虚拟实训和传统实训的双混合。基于线上和线下的教学设计，将设计内容整合在情境任务中，再结合虚拟现实、虚拟仿真技术进行线上线下实训设计，使之紧密围绕教学任务目标展开。在线下教学过程中，突出与线上知识点的衔接，形成教学知识系统闭环。最后对学生的学习兴趣和学习效果进行记录测评，通过数据挖掘等算法分析其知识构建情况，实现教学设计的反馈和教学效果的评价。

表1 教学评价记录表

3 沉浸式混合式教学模式存在的问题及对策探讨

沉浸式混合式教学是对传统汽修课堂教学模式的一次重大颠覆，其新颖的体验性、灵活的自主性、科学的评价性将为课堂教学模式带来一次变革。当然这种教学模式在实施过程中还存在一定的问题，主要体现在以下3个方面。

（1）VR教学资源库建设工作量大，教学实施需要专业软硬件支持。基于教学场景建设多样化的虚拟仿真、虚拟现实教学资源，包括VR视频、全景程序、虚拟仿真实训软件等，需要高校花费较大的人力、物力、财力进行建设，且建设周期较长。在教学过程中需要硬件支持，例如电脑、VR眼镜等。

（2）教师需要具备较高的信息化教学水平和能力。VR技术的运用需要教师具备较强的信息技术制作和运用能力，同时线上课堂的运营也需要教师在课余时间花费更多的时间和精力。

（3）学生应具备良好的学习自律性。混合式教学本身需要学生无论在线上线下都能自觉的参与互动，这是混合式教学开展的基础。

针对上述问题，可以采取以下3点对策。

（1）在VR资源库的建设上，发挥职业院校相关专业的特色和优势，构建校企合作联合开发的渠道和平台；鼓励骨干教师和优秀团队申报项目，自主开发，对开发经费给予资助；根据实际课程需要开发教学资源，循序渐进，逐步积累。

（2）建立教学创新改革的激励和奖励机制，充分调动教师建设积极性，鼓励教师参与混合式教学模式改革，多参与相关课程及教育技术的培训会议，不断提升教师教学和专业水平。

（3）通过教学设计和VR教学资源提高学生的参与度和学习兴趣。发挥VR技术优势特点，设计交互性强、沉浸感好的VR教学资源，这样才能激发学生学习的积极性。制定多渠道的学生激励制度，例如线上课程设置互动积分规则，对积极提问回答的学生给予积分奖励等。

VR作为一种新的教育技术，其特点在于沉浸式、趣味性、安全性和共享性，这些特点与高职汽修课堂的实训需求很吻合。因此，将VR技术应用于高职汽修混合式课堂教学，不仅能提高线上课堂教学效果，让传统教育焕发新的活力，同时也能起到降低实训成本，优化实训内容的作用。