VRP虛擬現實技術在實訓教學中的應用效果研究

1、vrp虛擬現實技術在實訓教學中的應用效果研宄摘要從實踐教學的真實情境出發(fā)，進行問卷 調查和實地調查，對虛擬實訓方法進行研究，找到vrp 虛擬實訓環(huán)節(jié)的問題所在，提出增強教學效果的具體 途徑和方法，為運用虛擬現實技術增強高等教育實訓 教學效果、改進教學方法提出有益的建議。關鍵詞虛擬現實平臺；虛擬現實技術；實訓教學中圖分類號：tp391.9文獻標識碼：b 文章編號：1671-489x (2017) 06-0013-04 abstract starting from the actual situation of practice teaching， study the virtual traini

2、ng mode by the method of questionnaire survey and field investigation， and find some matters for the applica-tion of virtual reality technology in practical teaching. for these pro-blems， put forward the concrete way to enhance the teaching effects.all these studies not only can give good suggestion

3、s to the applica-tion of virtual reality technology in practical teaching, but also can enhance the teaching effects and improve teaching mode.key words virtual reality platform； virtual reality technology； prac-tical teaching1刖目vrp實踐教學，是指在實踐教學中應用vrp （virtual reality platform,虛擬現實平臺）虛擬現實技術，模擬真實的工作場景

4、和工作流程，學生在虛擬的 實訓場地中在線完成實景訓練的一種新型實踐教學方 式。目前，vrp虛擬現實技術己廣泛應用于高等教育 的實踐教學之中。vrp虛擬現實技術良好的交互性， 使用戶產生身臨其境的沉浸感，來獲得真實的體驗。 因而，虛擬現實技術在實踐教學中的應用，能夠虛擬 出一?輔助教學的有效環(huán)境，彌補傳統(tǒng)教學模式下缺 乏設備、缺乏場地、缺乏教師的不足之處，為實踐教 學構建出一個現代化的環(huán)境。目前，清華大學、中國傳媒大學都已新建了虛擬 現實實訓室，對傳統(tǒng)實訓方式形成有益的補充。特別 是隨著虛擬技術的更新，2016年進入虛擬技術元年， 互聯(lián)網巨頭紛紛進軍虛擬現實技術，掀起了虛擬教育 的又一次熱潮。高

5、等院校主動建設虛擬實驗室，開展 虛擬實訓，希望通過這一新的技術浪潮，提升學生實 訓的積極性，提高實訓教學的質量，并形成產業(yè)研合 作的新型平臺，從而在新的社會形勢下獲得良好的教 學效果，培養(yǎng)社會戰(zhàn)略所需要的創(chuàng)新型人才。但虛擬現實技術在帶來技術新奇性的同時，能否在長期的教學中產生較好的效果？虛擬現實技術在帶 來真實體驗感的同時，能否有效傳遞真實技能？虛擬 現實技術在帶來技術輔助的同時，如何有效回避技術 依賴性？虛擬現實技術是否只是一股浪潮，能否對教 學產生持續(xù)的影響？這些問題都深刻影響了虛擬現實 實踐教學的最終效果，影響了教學方式的革新。只有 在實踐的調查和比較中，才能正確回答這些問題，得 出正確

6、的結論。2虛擬現實技術在教學應用中的效果調查 目前在高校中應用的vrp虛擬現實技術主要有兩 種類型：桌面虛擬現實技術和沉浸虛擬現實技術。桌 面虛擬現實技術較為簡潔便利，以計算機屏幕為窗口， 與虛擬世界交互。其實訓教學優(yōu)勢在于價格便宜、易 于操作、掌握迅捷，但缺點在于體驗感不強，無法產 生身臨其境感。沉浸虛擬現實技術利用虛擬頭盔設備， 將使用者帶入虛擬環(huán)境之中，充分調動調動使用者聽 覺、感覺。其實訓教學優(yōu)勢在于體驗感強，充分調動 學生主體性，但缺點在于價格較高，熟練使用需有一 段練習時間。從目前高校的情況來看，兩種類型皆得到一定的應用，但由于造價方面的原因，桌面虛擬現實技術應 用得較為廣泛。因此

7、，選擇vrp虛擬現實技術的桌面 虛擬實訓系統(tǒng)作為測試平臺，選擇廣東技術師范學院 廣播電視編導專業(yè)2013級和2014級210名學生為研 宄對象，采用實地調查和問卷調查兩種方式，來比較 虛擬現實實訓方式和傳統(tǒng)實訓方式。在研宄中以實地 調查效果為主、問卷調查效果為輔，綜合考察，得到 全面的結果。問卷調查環(huán)節(jié)中發(fā)現的共性問題在問卷調查環(huán) 節(jié)，共向廣播電視編導專業(yè)2013級和2014級210名 學生發(fā)放問卷210份，共回收有效問卷205份。問卷 調查從學生對不同實訓方式的態(tài)度、評價出發(fā)，進行 虛擬現實實訓與傳統(tǒng)實訓的比較，從而合理評價兩種 實訓方式。通過問卷調查結果分析，發(fā)現一些較有共 性的問題。首先

8、，學生參與虛擬現實實訓的熱情高漲，普遍 表達了引進新型實訓方式的愿望。大部分學生認為， 虛擬現實實訓方式構建了一個真實的實訓環(huán)境，能夠 有效地解決實訓設備有限、實訓場地不足的問題，讓 每個學生都有充分接觸設備的機會和時間。同時，大 部分學生也表示，虛擬現實良好的人機互動，讓其產 生參與游戲的感覺，增強了其參與的沖動。從中可看出，虛擬實訓已具備全面進入教學的契機。其次，學生對虛擬實訓是否能夠有效增強實訓教學效果持不完全肯定的態(tài)度。42%的學生認為，虛擬 實訓優(yōu)化了實訓流程，必定會增強教學效果；26%的 學生認為，虛擬實訓有一定的參與性，但無法增強實 訓效果；32%的學生持不肯定態(tài)度。因此，從中可

9、看 出，學生雖然歡迎新型的實訓模式，但對效果有不同 看法。最后，學生對參與虛擬實訓平臺建設有一定的積 極性。從問卷的情況來看，63%的學生表現出參與的 積極性，其中2014級愿意參與的達到41%，2013級 愿意參與的僅有12%。從此可看出，高年級的學生由 于已掌握一定的技術和明確的發(fā)展意向，對參與固定 的項目建設積極性不高；低年級的學生由于處于技術 增長階段，對參與校企合作具有一定的興趣，因此抱有一定的嘗試性愿望從這些共性問題可看出教學效果的不確定性和校企合作渠道的不暢通，已嚴 重影響虛擬現實技術在實訓教學中的應用。實地調查環(huán)節(jié)中發(fā)現的共性問題在實地調查環(huán) 節(jié)，選擇三種實訓教學方式進行實驗。

10、從廣播電視編 導專業(yè)2013級和2014級210名學生中選擇99名學 生，分為三組，每組33人，兩名實訓教師負責。第一組采用傳統(tǒng)實訓方式學習攝影機的使用，第二組采用 虛擬實訓方式學習攝影機的使用，第三組采用虛擬實 訓方式+傳統(tǒng)實訓方式學習攝影機的使用。在第一組傳統(tǒng)實訓方式中，實訓教師采用理論學 習+實訓練習的方式進行。教師先在兩個理論課時內講 解攝像機使用的方法技巧；然后在兩個實訓課時內以 學生使用攝像機、教師輔助指導的模式進行實訓教學; 最后完成教學效果測試。在第二組虛擬實訓方式中，實訓教師采用在線學 習+虛擬實訓方式進行。教師先在一個理論課時內在線 操作，帶領學生熟悉虛擬實訓系統(tǒng)；然后在一

11、個理論 課時內講解攝像機使用的方法技巧；接下來在兩個實 訓課時內，學生在線操作虛擬實訓系統(tǒng)，完成虛擬仿 真實訓；最后完成教學效果測試。在第三組虛擬實訓方式+傳統(tǒng)實訓方式中，教師先 在一個理論課時內在線操作，帶領學生熟悉虛擬實訓 系統(tǒng)；然后在一個理論課時內講解攝像機使用的方法 技巧；接下來在一個實訓課時內，學生在線操作虛擬 實訓系統(tǒng)，完成虛擬仿真實訓；再緊接著在一個實訓 課時內，學生在教師指導下實地應用實體攝像機實訓; 最后完成教學效果測試。在教學效果測試環(huán)節(jié)，采用統(tǒng)一操作測試，共十題，對學生的操作技能進行檢測。在三個實驗組的測 試中，可看出教學效果最好、出錯率最低的為虛擬實 訓方式+傳統(tǒng)實訓方

12、式，虛擬實訓方式的教學效果次之， 教學效果最差的為傳統(tǒng)實訓模式。從學生的反饋中進 一步尋找原因，可以發(fā)現在傳統(tǒng)實訓教學中有三個方 面的原因導致了實訓教學效果較差。第一個方面在于實訓練習和實訓講解的分離。在 傳統(tǒng)實訓教學模式中，教師在理論課堂上采用多媒體 課件，向學生講述使用攝像機的知識點。由于課件的 局限性和距離感，使學生無法產生直觀的認識，只對 教師傳授的知識有一個大概的印象，無法直觀地指導 實訓學習。第二?方面在實訓環(huán)節(jié)中，由于設備的限制，采 用的是分組練習法，五人一組，共用一臺攝像機。因 此，在120分鐘的實訓教學環(huán)節(jié)中，平均每人只有20 25分鐘的使用時間，限制了練習的熟練度。第三個方

13、面是實訓教師有限。33個學生共用兩名 實訓教師，平均教師指導時間只有78分鐘，極大地 限制了學生接受指導的深度和廣度。從總體來說，學生的反映是，理論環(huán)節(jié)未理解透 徹，實訓環(huán)節(jié)時間有限，未掌握熟練。在虛擬實訓教 學的學生反饋中，可發(fā)現教學效果欠佳的原因在于兩 個方面：第一個方面在于虛擬環(huán)境與實體設備有一定 的差異，對實體設備不熟悉，導致應用起來無法得心 應手；第二個方面在于虛擬仿真環(huán)境真實，易于學習 使用，但帶有較強的新奇性，在實驗中難免產生對實 訓系統(tǒng)的好奇心，沉溺于系統(tǒng)的體驗和功能的開拓中， 有些忽略知識點的掌握，在有限的時間內沒有熟練掌 握該部分知識點。從總體來看，學生的反映是仿真系統(tǒng)與實

14、體設備 有差異，易于沉溺系統(tǒng)體驗，忽視知識點的掌握。在 虛擬實訓方式+傳統(tǒng)實訓方式的學生反饋中，可發(fā)現學 生對此認可程度較高，但發(fā)現也存在一定問題。首先，系統(tǒng)熟悉時間、在線學習時間、虛擬實訓時間、實體 實訓時間是否分配合理？什么樣的比例分配能達到最 好的教學效果？其次，實體攝像機與虛擬攝像機型號 存在差異，如何通過系統(tǒng)的完善來減小差異，增強教 學效果？最后，教師在虛擬實訓方式+傳統(tǒng)實訓方式中， 該如何指導學生才能取得最佳教學效果？從實驗中可 看出，虛擬實訓可以解決傳統(tǒng)教學中的一些問題，但 其自身又滋生了一些新的問題亟待解決。3增強vrp虛擬實訓教學效果的建議合理設計vrp實訓環(huán)節(jié)在實訓教學中的

15、階段和比 例，與傳統(tǒng)教學方式配合，有效增強實訓教學效果vrp虛擬現實教學不是對傳統(tǒng)實訓教學的顛覆，而是 對傳統(tǒng)實訓教學的有益補充。首先，從問卷調查和實踐研宄中，應該根據教學 內容設計合理的虛擬實訓環(huán)節(jié)。隨著教育信息技術的 發(fā)展和普及，多種技術對教學開展提供了有益的支撐， 虛擬現實技術就是其中的一種。目前，教學中普遍應 用多媒體技術對基礎知識和技能進步性學習能夠帶來 很好的效果。虛擬現實技術并不能完全取代多媒體技 術，它可以并能夠對多媒體技術形成有益的補充，共 同豐富、完善教學環(huán)節(jié)。因此，虛擬現實技術在實訓 教學中的應用應經過相應的選擇，選擇多媒體技術無 法深入發(fā)揮效果的教學內容來發(fā)揮相應的優(yōu)勢

16、。比如 攝像機的使用和學習，非直觀的觸感無法產生深刻的 印象，為熟練掌握該技術做出良好的鋪墊。因此，在 這樣的虛擬教學環(huán)節(jié)能發(fā)揮相應的作用，避免資源的 浪費，在合理的效益下產生良好的教學效果。其次，vrp的設計應該和傳統(tǒng)的實訓環(huán)節(jié)相互補 充，形成完整的實訓體系和實訓流程，增強教學效果。 vrp能否和傳統(tǒng)實訓平臺實現無縫對接，直接決定了 虛擬實訓+傳統(tǒng)實訓的學習模式能否發(fā)揮其最大的效 應。如果對接順暢，虛擬現實技術就能發(fā)揮自身的作 用；反之，就會影響教學效果。比如在攝像機使用技能的學習中，對虛擬現實實訓平臺中攝像機型號的選 擇、體驗感的設置，都直接關系到傳統(tǒng)實訓環(huán)節(jié)的實 現。因此，在虛擬實訓環(huán)節(jié)

17、設計中，要考慮傳統(tǒng)實訓 的需求，形成良性對接。最后，vrp虛擬實訓環(huán)節(jié)的比例要合適，應和理 論學習、傳統(tǒng)實訓的比例相互配合，增強教學效果。 理論學習、虛擬實訓、傳統(tǒng)實訓共同支撐整個教學環(huán) 節(jié)，只有合理搭配，才能完成相應的教學任務。從虛 擬實訓方式+傳統(tǒng)實訓方式實驗的學生反饋來看，平均 分配課時量并未達到教學的最佳效果。82%的學生認 為，可適當延長傳統(tǒng)實訓的時間，減少理論學習的時 間，最好能將虛擬實訓和理論學習整合為一個模塊。 因此，虛擬實訓環(huán)節(jié)的設置需從理論學習和傳統(tǒng)實訓 的現實基礎、現實條件出發(fā)，形成系統(tǒng)性的新型實訓 方式，增強教學效果。合理設計虛擬實訓技術在實訓教學中的應用方式，最大限度

18、發(fā)揮學生的積極 性，增強實訓教學效果虛擬現實技術具有三方面的優(yōu) 勢，能極大調動學生的積極性：1）虛擬現實技術是一 種新型的教學輔助技術，廣大學生在生活中接觸機會 較少，因此能夠激發(fā)好奇心，從而積極參與；2）虛擬現實技術具有強烈的沉浸感，帶來真實體 驗，能輔助學生獲得真實的觸感，加深對理論知識的 認識，從而為掌握技能打下良好的基礎；3）虛擬現實 實訓平臺具有良好的人機交互界面，構筑了親切的學 習環(huán)境，促進了人際交流，從而使學生在親切的學習 環(huán)境中獲得良好的教學效果。但是這三個優(yōu)勢也會為教學帶來一定的阻礙。首 先，虛擬技術對學生好奇心的激發(fā)，容易使學生沉溺 于對虛擬技術的體驗中，忽視知識技能的學習

19、與訓練， 在相應的時間內無法完成相應的教學任務，削弱教學 效果。其次，虛擬技術的沉浸感帶來真實的體驗，但 現實學習環(huán)境和現實技能的應用，與虛擬世界有一定 的差異。從實驗中可看出，52%的學生反映，在虛擬 實訓環(huán)境中能熟練操作設備，但是接觸到現實設備， 還有一定的陌生感和差異度，不能立刻熟練操作設備， 適應真實設備。最后，虛擬現實技術良好的人機交互， 學生的接受度高，但是容易形成學生對虛擬世界的依 賴性，沉溺于虛擬世界，忽視真實環(huán)境。從虛擬現實技術帶來的優(yōu)勢與缺陷可看出，在應 用虛擬現實技術時，應合理設置學習板塊，最大限度 發(fā)揮其優(yōu)勢，避免學生的好奇心、體驗感帶來的負面 效應，增強教學效果。合理

20、設計虛擬現實實訓環(huán)節(jié)的控制權限，最大限 度發(fā)揮教師的主觀能動性，增強實訓教學效果在虛擬 現實實訓環(huán)節(jié)，由于學生進入的是一個虛擬的世界， 在虛擬的世界中使用者具有較大權限，能自由地控制 學習的進度和深度，因此，？擬實訓中使用者的自由性 具有三方面的優(yōu)勢：1）虛擬實訓環(huán)節(jié)建立在非線性的 基礎上，學生可隨時返回學習，或提前學習，根據自 己的學習進度調節(jié)學習內容，提高學習質量；2）虛擬 實訓環(huán)節(jié)中，學生可隨時與教師交流，反饋學習中的問題，獲得教師及時的回答， 提高學習效率；3）虛擬實訓環(huán)節(jié)中，學生之間可在虛 擬實訓環(huán)境中自由交流，形成學習討論組，對學習內 容、學習的難點重點、學習的心得進行及時交流，從 而加深理解，增強教學效果。但是，這種虛擬現實技術賦予的自由性也會帶來 教學中的一些問題。首先，非線性的學習方式，使教 師難以統(tǒng)一控制教學進度。而且在實訓中，師生比懸 殊，教師更難控制虛擬實訓中學習的深度和進度，為 后期傳統(tǒng)實訓教學造成一定的困難。其次，實訓教學 環(huán)節(jié)中，教師對虛擬世界的掌控性要遠