基于BOPPPS的职业教育虚拟现实教学模式研究

■赵丽佳，魏会超

2019年4月，教育部、财政部下发了《关于实施中国特色高水平高职学校和专业建设计划的意见》。由此，“双高计划”正式启动。“双高计划”要求促进信息技术和智能技术深度融入教育教学全过程，推进数字资源、优秀师资、教育数据共建共享，提升师生信息素养，建设智慧课堂和虚拟工厂，促进自主、泛在、个性化学习[1]。虚拟现实技术是一种可以创建和体验虚拟世界的计算机系统，具有沉浸性、交互性和构想性的特点[2]，可以使学生全身心地投入，达到身临其境的效果。而基于虚拟现实技术,学习者根据学习任务对外界环境体验感知,在感知基础上结合自身经验获得对问题的理解,有助于提升学习者的知识和技能学习体验[3]。虚拟现实技术在职业教育课程实训教学中应用的关键是构建兼具实用性与针对性的教学模式，由此，本研究将基于BOPPPS 教学理念构建虚拟现实课程实训教学模式，以期为相关研究和实践提供借鉴。

一、虚拟现实技术应用于职业教育教学的价值分析

虚拟现实技术可以从教学资源呈现、实践能力训练以及教学评价开展三方面深度融入职业教育教育的过程中，即提供情境化的教学资源，提高教学针对性；创设虚拟化的教学平台，提高教学实践性；构建多元化的教学评价，提高评价科学性。

（一）提供情境化的教学资源，提高实训教学有效性

虚拟现实技术作为一种创新式的教学媒介，在教育领域应用中能够充分利用技术手段将知识形象化、立体化、兴趣化[4]，还可以创造具有物理、环境和行为真实感的学习环境,使学习者能在类似真实的情境中进行对知识的学习[5]，进而促进学生对于知识的意义建构，从而有利于消除传统教学导致的学生与教材中学习内容的距离感，提高学习者的学习兴趣，从而可以获得更有深度的理解，提升学习的效果。应用虚拟现实技术将教学资源情境化更加符合学习者的个性特点与发展规律,更有利于激发学习者的学习兴趣，调动学习者的积极性，与此同时，情境化的教学资源还将知识还原到了真实的空间中，将枯燥的知识赋予了现实意义，有利于学生对于知识的理解、建构和应用，达到事半功倍的效果，从而提高教学有效性。因此，通过虚拟现实技术提供情境化的教学资源，有利于提高职业教育教学的有效性。

（二）创设虚拟化的教学平台，拓展实训教学实践性

应用虚拟现实技术可以创设虚拟化的教学平台，学习者在虚拟化的教学平台中可以通过手柄直接对虚拟现实系统进行操作和控制，可以提高学习者的动手操作能力。在实验课程方面，借助虚拟技术完成课程教学中的相关实验, 具有实验效率高、设备费用低、实验内容丰富、实验性能有效、实验安全性好等明显优势[6]；在实训课程方面，虚拟现实技术可以营造与岗位环境相符的情景,从而逼真地反映实训内容，并且能够打破实训设备、实训场地、实训经费等的限制,突破目前实训课程的教学困境[7]。因此应用虚拟现实技术可以在创设的虚拟环境中进行例如危险性较高的实验、对学生的人身安全造成威胁的实践操作和现实中无法呈现的问题等，同时,学生在虚拟化的教学平台中进行学习,增加了自主性和趣味性,有利于学生的技能训练,有助于解决实验和实训过程中存在的危险性大、费用高、小概率事件再现和个性化导训等问题[8]。因此通过虚拟现实技术创设沉浸性的教学平台，有利于拓展教学的实践性。

（三）构建多元化的教学评价，提升评价有效性

应用虚拟现实技术构建全阶段、多角度的多元评价体系，能够对学习过程和学习结果进行实时监控，实现学生自评、学生互评、教师点评以及虚拟现实系统的在线评价等多种评价方式的交叉进行，有利于提升教学评价的有效性。虚拟现实教学具有对学习者学习行为记录的功能，其中涵盖了学习时间、学习路径、学习内容、学习具体知识所用时间、学习交互、体验反馈、学习效果等学生在学习空间中的全部活动数据[9]，对学习行为进行记录和统计分析，结合大数据的分析，可以提供实时的信息反馈与总结性评价[10]。在评价方式上，除了传统的教师评价外，虚拟现实系统也可以对学习者的在线表现和结果进行客观公正的评价，与此同时，通过虚拟现实平台、交互性智慧教学、行为智能识别、大数据采集等信息技术，可以将学生完成课前、课中和课后的学习任务情况转化成可视化数据和学生学习行为及其结果的结构图[11]，从而使学习者自身以及学习者之间进行客观、合理、标准的教学评价，更好地使学习者对学习内容加深印象，查漏补缺。因此，通过虚拟现实技术构建多元化的教学评价，有利于提升评价的有效性。

二、虚拟现实应用于职业教育实训教学的路径探讨

虚拟现实技术在职业教育教学中的应用主要体现为实训课程提供资源、进行交互、测试评估三方面，因此本文基于上述三个方面对虚拟现实应用于教学的路径进行探讨。

（一）三类资源

虚拟现实资源，即通过虚拟现实技术为教学提供具有三维性、动态性特点的资源库，可以使所呈现的知识更加直观，便于学习者对知识的理解和内化。虚拟现实技术可以为职业教育实训教学提供仿真性资源、立体化资源、整合性资源三类资源。

仿真性资源，即在接近真实的静态情景中呈现的教学内容，通过先进的信息技术营造了接近真实的学习环境，并将内容在真实的环境中加以呈现，使知识更加具有现实意义，有利于学生在真实的环境中理解并应用知识。

立体化资源，即在虚拟情境中立体化呈现的教学内容，通过应用虚拟现实技术可以呈现三维画面的优势，将学习的材料和内容立体化呈现，并且可以有学生控制随意切换方位，使学生对所接触的知识理解更加充分。

整合性资源，即在虚拟情境中动态化呈现教学内容，通过应用虚拟现实技术将知识和资源动态化处理，以便提高学生学习的积极性，同时又将动态的知识在静态的情景中加以呈现，有利于学生对知识进行全面系统地理解和掌握。

（二）三类交互

虚拟现实技术可以为职业教育实训教学提供主动式交互、沉浸式交互、实时式交互三种类型的交互。

主动式交互，即应用虚拟现实设备自主把握交互的整个过程，在VR 环境中，学生通过可移动手柄、数据手套和操纵杆等操控在虚拟现实环境中进行主动式交互。

沉浸式交互，即应用虚拟现实技术创设仿真交互环境并使学生全身心投入，可以使学生感觉自己置身于环境当中，把自己当作虚拟技术所创设出的环境的一部分，从而全身心地投入，提高了交互的效果。

实时式交互，即应用虚拟现实技术进行及时的交流和互动，可以使学习者通过使用交互设备针对理解不到位或操作不熟练的知识进行及时的交流和反馈，教师也可以针对学生的疑惑及时解答，提高了教学的效率。

（三）三类测评

虚拟现实测评，即应用虚拟现实技术对教学的过程和结构进行测试和评估。虚拟现实技术在沉浸式学习环境中评价学习者学习可实现评价方式多样化、评价标准定制化和评价反馈灵活化，充分发挥评价对于学习者学习全程的反馈作用[12]。虚拟现实技术可以为职业教育实训教学提供形成性评价、总结性评价、个性化评价三类评价。

形成性评价，即应用虚拟现实技术对学习者全部学习行为的记录和评价，从而发现问题和获得反馈的评价，教师可以根据形成性评价发现与修改教学中的问题与不足，同时学生也可以查看自己的学习记录，进行自我评价，深刻认识到自己的不足并加以改进；总结性评价，即应用虚拟现实技术对学生是否完成教学目标的评价，可以在记录学生的学习过程的同时，将学习结束后的学习效果进行记录，并依据设定的评价标准对学生的学习结果进行成绩的评定和等级的划分；个性化评价，即应用虚拟现实技术针对每一个学习者的学习过程和结果的评价，学生根据自己的学习档案记录形成个性化的学习评价报告，进而可以为教师个别化教学提供依据。

三、基于BOPPPS 的职业教育虚拟现实教学模式构建

近几年，虚拟现实技术逐渐应用于教育领域，国内的许多学者因此也研究出了一些应用虚拟现实技术的教学模式。然而在目前的虚拟现实教学模式中，多数只是注重了虚拟现实技术的应用，而忽视了教学设计。而BOPPPS 教学模式以建构主义为理论基础，以学生为中心，强调学生参与式互动和反馈，其对教学过程采取单元化处理,分为导入、目标、前测、参与式学习、后测、总结6 大模块[13]，本研究试图以BOPPPS 教学模式为理论框架，构建六环节、十八要素虚拟现实教学模式（见图1），从而提高虚拟现实教学模式的科学性和设计性，进而为虚拟现实技术在职业教育实训教学中更好地应用提供参考。

图1 基于BOPPPS 的职业教育虚拟现实教学模式

（一）虚拟现实教学模式的导入环节

BOPPPS 教学模式导入环节的任务是在教学活动中提高学生注意力以及突显课程内容与学生之间的关联[14]，强化这种关联性，达到提高教学质量的目标和效果。教学导入是教学环节的开端,用来引出教学内容，因此需要合理地进行导入从而吸引学习者的注意力，激发学习者的动机，提升教学效果。常用的导入方式主要有故事导入法、情景导入法、问题导入法等[15]。

传统教学BOPPPS 教学模式中的导入方式学生大多习以为常，因此应用上述方式导入对提高学生积极性的效果并不佳。在本文的虚拟现实教学模式中，应用虚拟现实技术创新上述三种导入方式，分别为仿真性情景导入、立体化故事导入以及整合性问题导入，通过虚拟现实技术提高学生在导入环节的参与感和互动感，从而提高学习者的学习兴趣。仿真性情景导入，即应用虚拟现实技术使学生置身于模拟的情景中，通过模拟情景的可视化设计，以期达到身临其境的学习体验，从感官感知的角度进行导入，提升学生的体验感；立体化故事导入，即应用虚拟现实技术将故事立体化、动态化呈现，改变以往单一的文字或视频的叙述方式，丰富故事的表达与呈现方式，提高信息传达的有效性；整合性问题导入，即应用虚拟现实技术创设问题情景，并将问题立体化、动态化呈现，不再是单一信息或者是个别元素的呈现，而是通过整体性的呈现达到交叉、互溶、渗透的综合呈现效果，从而更加吸引学习者的注意。

（二）虚拟现实教学模式的目标环节

BOPPPS 教学模式目标环节的任务就是明确学习者在进行完某一知识点或单元的学习之后应达到的目标[16]。明确教学目标对于教师和学生来说都是十分必要的。对教师而言，明确教学目标有利于把握教学的重难点，合理安排教学节奏并进行评价；对学生而言，有利于明确学习任务，激发学习动机并更好地进行自评。在教学中通常用知识与技能、过程与方法和情感态度与价值观的三维目标来进行阐述。

以往对于三维教学目标的阐述大多应用ABCD 目标阐述法并且都是以文字的形式呈现，让学习者以默读和阅读的形式进行了解，这种方法并不能使学习者有效明确学习的方向以及所要完成的任务。而通过虚拟现实教学模式可以实现不同类型的虚拟现实资源的综合呈现，展示仿真性的知识与技能、立体化的过程与方法、整合性的情感态度与价值观，从而使学习者能够能加直观、具体地明确所要达到的目标。仿真性的知识与技能，即应用虚拟现实技术在仿真的情景中呈现知识与技能；立体化的过程与方法，即应用虚拟现实技术在实践操作中明确、细化过程与方法；整合性的情感态度与价值观，即应用虚拟现实技术在创设的情景中实践来获得情感态度和价值观，在虚拟现实中，实现拟态环境的真实体验，相比于传统模式获得的体验更加真实，更加丰富和具体，这种体验所保持的影响也更加持久。

（三）虚拟现实教学模式的前测环节

BOPPPS 教学模式前测环节的任务就是进行诊断评价，了解学习者的知识基础，从而及时反馈、调整教学计划[17]。通过前测，教师可以了解学习者已有的知识水平和学习能力，以便更好地进行教学设计，并且将前测的结果与后测的结果进行比较，可以更好地进行调整，不断优化教学效果。前测一般采用非正式问答、问卷调查和摸底考试等形式[18]。

上述三种前测的方式只能了解到学习者的部分基于知识层面的水平，对全面地了解学生的知识水平、学习能力以及兴趣和偏好有所欠缺。如今应该考察学习者多方面的能力和素质，从而促进学生的全面、个性化发展。因此在本文构建的虚拟现实教学模式中，通过应用虚拟现实技术使学习者利用移动手柄等设备进行交互以及系统对学习行为的记录和分析，从而实现主动式问卷调查、沉浸式摸底考试以及实时式非正式提问等进行前测的形式。主动式问卷调查，即应用虚拟现实技术自觉、自主地进行问卷调查，在体验过程中进行问卷的采集，调查与体验的时间更加接近，获得的调查数据也更加精准，反映的情况也更加真实；沉浸式摸底考试，即应用虚拟现实技术全身心地投入考试；实时式非正式提问，即应用虚拟现实技术实时提问并针对问题及时解答。

（四）虚拟现实教学模式的参与式学习环节

BOPPPS 教学模式参与式学习环节的主要任务就是采用积极的学习策略，使学习者深度参与到课堂中来从而实现教学目标的过程[19]。参与式学习体现了学生的主体地位，强调以学生为中心，注重学习者的积极主动地参与，是BOPPPS 教学模式中的核心环节。常见的参与式学习的形式一般为角色扮演、情景模拟、实地考察等[20]。

参与式学习就是让学生参加与学习目标直接相关的活动，要求学生做出反应，这种有反馈的练习可以极大地促进学生对知识的掌握。上述三种传统的参与式学习形式都是很难在传统的教室中完成并取得预想的效果的。而虚拟现实教学模式可以通过虚拟现实技术创设的接近真实的环境，能够让学生有一种特定情境下的“紧迫性”和情绪感染的“空间情绪”意识[21]，从而保证学习者的积极参与和全身心投入。虚拟现实教学模式通过虚拟现实技术来改善参与式学习的形式，从而实现主动式角色扮演、沉浸式情景模拟、实时式实地考察等参与式学习的形式。主动式角色扮演，即应用虚拟现实技术自主选择角色和刻画角色形象；沉浸式情景模拟，即应用虚拟现实技术模拟真实情景，并使学生全身心投入；实时式实地考察，即应用虚拟现实技术创设仿真的环境进行考察，在仿真环境的体验中进行学习，学习的过程就是虚拟环境不断进行真实模拟和再现的过程。

（五）虚拟现实教学模式的后测环节

BOPPPS 教学模式后测环节是对完成教学以后学习效果的检验和评价，它与前测相对应，只是不包含起点行为的测验项目，后测一般被用于评估学习者的行为表现，并给一个项目或课程的成功程度计分[22]。后测一般就是以师生问答或是课后练习以及测验考试等形式来开展。

在以往的学习中，这些后测形式面向的都是大多数学生，不具有针对性，但是每个学习者的原有知识以及学习过程均不同,那么学生进行学习后的学习效果也会有一定的差距。因此该模型通过虚拟现实技术对于每一位学习者在上述四个环节中学习行为的记录，从而使后测更具针对性和现实意义，记录的元素更加丰富，评价的维度也更加综合。该虚拟现实教学模式可以实现形成性师生问答、总结性测验考试以及个性化课后练习等新型的后测形式。形成性师生问答，即应用虚拟现实技术在教学过程中为了发现问题而进行的问答；总结性测验考试，即应用虚拟现实技术在教学结束后评判是否完成目标而进行的测验；个性化课后练习，即应用虚拟现实技术对学生各自的问题而进行有针对性的课后练习。

（六）虚拟现实教学模式的总结环节

BOPPPS 教学模式总结环节的主要任务就是通过简练地总结课堂教学的知识点或技能要点,整理并回顾授课内容以进一步巩固学习目标，通过总结可以针对本次课讲课目标的达成度情况进行简要的分析[23]，并在分析的过程中进行教学反思，从而有效改进教学。总结一般分为收集数据、反思提问和提出建议三个方面。

在传统的教学中，总结一般是教师在完成教学之后通过对教学过程的回忆来进行的记录与反思，主观程度较强，而且难免会对教学过程中的某些问题有所遗忘，并且很难对每一位学习者进行有针对性的总结和反思。而该虚拟现实教学模式通过应用虚拟现实技术实现更加客观、全面的总结，从而实现形成性收集数据、总结性反思提问以及个性化提出建议等形式，使总结更具有参考价值和现实意义。形成性收集数据，即应用虚拟现实技术记录学生学习过程的相关数据；总结性反思提问，即应用虚拟现实技术在教学结束以后进行总结和反思；个性化提出建议，即应用虚拟现实技术针对学生的学习过程和结果提出有针对性的建议。

随着教育信息化的发展，在“互联网+职业教育”的大背景下，充分发挥虚拟现实技术的沉浸性、交互性和构想性的优势，推动职业教育教学的变革。BOPPPS 是一种以学生为中心的教学模式，将BOPPPS 与虚拟现实相结合，设计出基于BOPPPS的虚拟现实教学模式，旨在提高学生学习的兴趣、合作意识、实践操作能力以及解决问题的能力。本文只是对虚拟现实教学模式的初步的探索，今后将进一步完善该教学模式，以期促进虚拟现实技术在教学中的应用，提升职业教育教学效果。