趙志峰 張春燕

[摘要]虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)改變了傳統(tǒng)的教學(xué)認(rèn)知模式，深入分析虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在任職教育中的應(yīng)用，不僅可以促進(jìn)教學(xué)模式轉(zhuǎn)變實(shí)現(xiàn)教學(xué)效果的最優(yōu)化，而且可以促進(jìn)任職教育水平的不斷提高。

[關(guān)鍵詞]虛擬現(xiàn)實(shí) 任職教育 研究

隨著虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)、多媒體技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展，通過計(jì)算機(jī)軟件創(chuàng)設(shè)的虛擬現(xiàn)實(shí)，為課程實(shí)踐改革提供了可能。尤其是在任職教育中，工作場(chǎng)景的真實(shí)再現(xiàn)，可以為學(xué)生提供一個(gè)沉浸式的訓(xùn)練環(huán)境，改變學(xué)生傳統(tǒng)學(xué)習(xí)思維模式形成，獲得比傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)更加深刻的學(xué)習(xí)體會(huì)，實(shí)現(xiàn)教學(xué)效果的最優(yōu)化。

一、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)及基本特征

虛擬現(xiàn)實(shí)（Virtual Reality，簡(jiǎn)稱VR），也稱靈境技術(shù)或人工環(huán)境。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)利用計(jì)算機(jī)技術(shù)將現(xiàn)實(shí)世界通過數(shù)據(jù)處理以三維立體形式呈現(xiàn)，并與使用者產(chǎn)生視、聽、觸一體化交互環(huán)境。人可以通過使用各種特殊裝置將自己“投射到這個(gè)環(huán)境中，并操作、控制這個(gè)環(huán)境中的事物，進(jìn)行著認(rèn)知與情感意識(shí)流動(dòng)從而實(shí)現(xiàn)特殊目的。

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在教學(xué)中應(yīng)用，主要體現(xiàn)為“沉浸、交互、構(gòu)想”三個(gè)基本特征。沉浸感又稱臨場(chǎng)感，指用戶通過視覺、聽覺、觸覺多途徑的感官與系統(tǒng)互動(dòng)，產(chǎn)生身臨其境的感受。人與虛擬環(huán)境融為一體，讓使用者相信這與現(xiàn)實(shí)世界一樣。交互性是指學(xué)習(xí)者與虛擬環(huán)境中所遇到的各種對(duì)象的相互作用的能力，計(jì)算機(jī)能夠響應(yīng)用戶的輸入并立即改變虛擬場(chǎng)景的狀態(tài)，學(xué)習(xí)者可以在環(huán)境中得到實(shí)時(shí)性的反饋。構(gòu)想性是指虛擬的環(huán)境是人想象出來(lái)的，體現(xiàn)設(shè)計(jì)者響應(yīng)的思想，為使用者提供探索的空間，通過相應(yīng)提示讓使用者在環(huán)境中深化概念、萌生創(chuàng)意，進(jìn)而發(fā)現(xiàn)更多的規(guī)律和有效的操作。

二、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在任職教育中的應(yīng)用形式

任職教育強(qiáng)調(diào)的是對(duì)學(xué)生實(shí)際技能的培養(yǎng)，在任職教育中引入虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，既增強(qiáng)了教師教學(xué)的主導(dǎo)地位，同時(shí)也更加突出了學(xué)生的學(xué)習(xí)主體地位。教師不再是單純的理論“灌輸式”教學(xué)與手把手的實(shí)踐教導(dǎo)，而是通過虛擬場(chǎng)景的構(gòu)建為學(xué)生提供一個(gè)以實(shí)踐為主的自主學(xué)習(xí)環(huán)境，學(xué)生在與虛擬環(huán)境互相作用、互相影響的過程中，在老師的引導(dǎo)下，通過自身與環(huán)境的信息交互來(lái)習(xí)得知識(shí)與技能。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在任職教育中的應(yīng)用形式主要有以下幾種。

（一）虛擬課堂教學(xué)

任職教育中學(xué)生的個(gè)體差異日益增大，根據(jù)學(xué)生的差異進(jìn)行有針對(duì)性的教學(xué)是未來(lái)任職教育的發(fā)展方向。將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用到任職教育課堂教學(xué)中，可以突破時(shí)間、空間限制，再現(xiàn)任職崗位面臨的真實(shí)場(chǎng)景與變化過程，尤其是那些對(duì)崗位任職影響巨大的故障場(chǎng)景再現(xiàn)與多維場(chǎng)景變換等。不僅可以讓學(xué)生通過交互式的平臺(tái)參與其中，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，還可以在教學(xué)過程中通過多層次、多批次、全方位地為學(xué)生提供生動(dòng)、逼真、感性的虛擬學(xué)習(xí)材料，來(lái)幫助學(xué)生理解消化學(xué)習(xí)中的知識(shí)難點(diǎn)。虛擬課堂教學(xué)的應(yīng)用有效改善了目前教學(xué)過程中，學(xué)生獲得的知識(shí)以間接知識(shí)經(jīng)驗(yàn)為主的現(xiàn)狀，促進(jìn)了學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解和認(rèn)知。

（二）虛擬實(shí)踐教學(xué)

任職教育重視對(duì)學(xué)生實(shí)際技能的培養(yǎng)，而實(shí)踐教學(xué)又是任職教育的重要組成部分。將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用到任職教育實(shí)踐教學(xué)中，可以以崗位任職需要為基礎(chǔ)，開發(fā)建設(shè)虛擬訓(xùn)練裝備，并以此為基礎(chǔ)展開虛擬訓(xùn)練。訓(xùn)練內(nèi)容可以根據(jù)需要隨時(shí)生成，不斷更新，使實(shí)踐訓(xùn)練內(nèi)容及時(shí)跟上技術(shù)的發(fā)展。同時(shí)訓(xùn)練的場(chǎng)景、訓(xùn)練的強(qiáng)度也可以不受時(shí)間和空間的限制，反復(fù)展開、反復(fù)推演。訓(xùn)練過程中，學(xué)生也可以提出各種假設(shè)與判斷，通過虛擬系統(tǒng)驗(yàn)證操作的正確與否，這樣不僅有利于學(xué)生實(shí)踐技能的不斷生成與強(qiáng)化，也可以有效促進(jìn)學(xué)生創(chuàng)造能力和實(shí)踐能力的培養(yǎng)。

（三）虛擬網(wǎng)絡(luò)教學(xué)

遠(yuǎn)程教育的不斷普及與發(fā)展為任職教育發(fā)展壯大提供了先決的物質(zhì)條件。將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用到任職教育遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)教學(xué)中，不僅可以充分利用教育培訓(xùn)機(jī)構(gòu)豐富的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源展開遠(yuǎn)程異地教學(xué)，還可以在學(xué)生與教育培訓(xùn)機(jī)構(gòu)之間建立良好的教學(xué)互助與反饋機(jī)制。學(xué)生不僅可以在虛擬教學(xué)平臺(tái)上及時(shí)補(bǔ)充到專業(yè)領(lǐng)域的新知識(shí)、新方法，也可以將崗位任職工作中遇到的難題反饋回教育培訓(xùn)機(jī)構(gòu)，通過虛擬網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)來(lái)進(jìn)行驗(yàn)證與評(píng)估，得出新的結(jié)論，應(yīng)用于崗位任職實(shí)踐中，而這種反饋也將有助于教育培訓(xùn)機(jī)構(gòu)教學(xué)的重新定位與提升，做到教與學(xué)相互促進(jìn)、相互發(fā)展。

三、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)對(duì)任職教育的影響

（一）推進(jìn)教學(xué)理念轉(zhuǎn)變

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)對(duì)任職教育的影響首先體現(xiàn)在教學(xué)理念上。對(duì)教師而言，虛擬課堂教學(xué)的應(yīng)用要求其從講解、演示的身份向幫助、指導(dǎo)的身份轉(zhuǎn)變，這就需要教師善于改進(jìn)教學(xué)策略，改變教育理念，以提高學(xué)生綜合能力與素質(zhì)為根本追求，通過模擬場(chǎng)景，鼓勵(lì)學(xué)生自主學(xué)習(xí)與探索，提高學(xué)生的動(dòng)手實(shí)踐能力，教師要完成由演示者向引導(dǎo)者、幫助者的轉(zhuǎn)換，學(xué)生要完成由模仿者向探索者和創(chuàng)造者的轉(zhuǎn)換，并由此達(dá)到培養(yǎng)由經(jīng)驗(yàn)型到創(chuàng)造型人才的轉(zhuǎn)變。

（二）促進(jìn)教學(xué)內(nèi)容更新

以往的任職教育主要是以知識(shí)的講解與操作的示范為基礎(chǔ)，教學(xué)內(nèi)容以書本為主，實(shí)踐操作以現(xiàn)在裝備為主，培訓(xùn)針對(duì)性差，實(shí)效性低，其中部分教學(xué)內(nèi)容會(huì)因受到時(shí)間和空間限制而無(wú)法講解與示范，與崗位任職需要產(chǎn)生了嚴(yán)重的脫節(jié)。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)引入教學(xué)，促進(jìn)了教學(xué)內(nèi)容的變化與更新。老師可以根據(jù)崗位任職的需要，靈活地從培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)造能力和實(shí)踐能力出發(fā)，設(shè)計(jì)符合培養(yǎng)目標(biāo)的教學(xué)內(nèi)容，并可根據(jù)崗位和行職發(fā)展的需要，利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)進(jìn)行適度超前的前瞻性訓(xùn)練與培訓(xùn)，提升學(xué)生的實(shí)際技能水平，為崗位任職與今后發(fā)展打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

（三）豐富教學(xué)資源擴(kuò)展

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)使教學(xué)不再局限于有形的課堂和實(shí)驗(yàn)室中，用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)模擬實(shí)驗(yàn)設(shè)備進(jìn)行實(shí)驗(yàn)與訓(xùn)練，不僅可以減少實(shí)際裝備器材資源消耗，也可以通過虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)更新虛擬裝備，擴(kuò)展教學(xué)訓(xùn)練途徑，節(jié)省訓(xùn)練器材采購(gòu)與使用經(jīng)費(fèi)。尤其是在大型復(fù)雜設(shè)備的虛擬訓(xùn)練過程中，在遠(yuǎn)程異地的虛擬教學(xué)中，在現(xiàn)實(shí)較為危險(xiǎn)、困難的處置情景中，不僅可以減化教學(xué)訓(xùn)練場(chǎng)景的構(gòu)設(shè)，保證學(xué)生與裝備的安全，也可以通過不同強(qiáng)度的模擬，反復(fù)式的訓(xùn)練，全面強(qiáng)化學(xué)生技能的形成與提高。

四、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在任職教育中的難點(diǎn)

（一）把握虛擬的“真實(shí)性”“

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在任職教育中的應(yīng)用，重在營(yíng)造一個(gè)與崗位任職需求相匹配的“真實(shí)”情景，使學(xué)生能夠沉浸在虛擬情景中，獲得全過程、全方位的學(xué)習(xí)體驗(yàn)。情景越“真實(shí)”越能促進(jìn)學(xué)生的體驗(yàn)，越能激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，越能激發(fā)學(xué)生創(chuàng)造性。尤其是在實(shí)踐教學(xué)中，應(yīng)確保虛擬的教學(xué)裝備與實(shí)際使用的教學(xué)裝備在外觀、操作、信息反饋、狀態(tài)反饋等屬性上保持高度統(tǒng)一，使學(xué)生在課堂教學(xué)、實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)中，獲得連續(xù)的感知與學(xué)習(xí)體驗(yàn)，提升學(xué)生在學(xué)習(xí)整體上的認(rèn)知。因此在虛擬裝備的研發(fā)制作上，要以真實(shí)裝備為依據(jù)，做好數(shù)據(jù)采集與量化工作，對(duì)影響全局的數(shù)據(jù)要精確采集，對(duì)不影響全局的數(shù)據(jù)可進(jìn)行必要的刪減，對(duì)于核心元件要單獨(dú)建模封裝，增強(qiáng)模型運(yùn)行的穩(wěn)定性，可靠性，對(duì)其他一般性元件可采通有組件開發(fā)。同進(jìn)，在各元件的組合封裝上，也要注重體現(xiàn)裝備的整體性與操作過程性的相關(guān)性，做到標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一擴(kuò)展方便，為日后的升級(jí)做好相應(yīng)的準(zhǔn)備工作。

（二）注重交互的多維性

目前虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在任職教育中的應(yīng)用多局限于三維漫游階段，三維視覺感較強(qiáng)，而其他感官性與交互性較弱，不能讓學(xué)生真正沉浸其中，展開沉浸式訓(xùn)練，全面掌握裝備操作與情況處置的全部技能并積累相應(yīng)的經(jīng)驗(yàn)。因此，在實(shí)踐操作訓(xùn)練與虛擬場(chǎng)景的構(gòu)建中，教師需要加強(qiáng)多維交互感官性的設(shè)計(jì)。在多維設(shè)計(jì)過程中，要以任職需要為基礎(chǔ)，以任務(wù)完成為驅(qū)動(dòng)，從任務(wù)、子任務(wù)、實(shí)現(xiàn)技術(shù)三個(gè)層次對(duì)現(xiàn)有的交互技術(shù)進(jìn)行系統(tǒng)分類，從環(huán)境構(gòu)設(shè)、任務(wù)設(shè)定、過程分解三個(gè)層面對(duì)虛擬裝備進(jìn)行規(guī)劃，從視覺、觸覺、聽覺等多方面入手進(jìn)行交互過程細(xì)化，注重學(xué)生在訓(xùn)練過程中多維感官的協(xié)調(diào)統(tǒng)一，注重多種媒體組合作用的發(fā)揮，使訓(xùn)練更加貼近實(shí)際，更加便于學(xué)生理解掌握，更加有利于學(xué)生創(chuàng)造性思維的培養(yǎng)。

（三）設(shè)置情景的靈活性

任職教育中引入虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是從現(xiàn)實(shí)走進(jìn)虛擬以虛擬仿真現(xiàn)實(shí)，再由虛擬步入現(xiàn)實(shí)以虛擬指導(dǎo)現(xiàn)實(shí)的一個(gè)過程，虛擬場(chǎng)景的真實(shí)構(gòu)設(shè)是影響訓(xùn)練效果的重要因素。能否靈活多樣的對(duì)現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景進(jìn)行虛擬，按照來(lái)源于實(shí)際而又高于實(shí)際的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行情景設(shè)置，也是實(shí)現(xiàn)虛擬教學(xué)應(yīng)用提高訓(xùn)練質(zhì)量的一個(gè)重要方面。因此，在開展虛擬教學(xué)與虛擬訓(xùn)練過程中，教師要注重情景的多樣設(shè)置，注重從現(xiàn)實(shí)引入虛擬過程的靈活性與真實(shí)性，讓學(xué)生自然而然的進(jìn)入至虛擬訓(xùn)練過程中，按照教師的引導(dǎo)，逐層深入的展開研討式、自主式、交互式的學(xué)習(xí)，提高學(xué)習(xí)質(zhì)量，以避免因情景設(shè)置單一，不能引起學(xué)生興趣，而達(dá)不成虛擬教學(xué)的目的。情景的設(shè)置與引入上也要注重前瞻性與探索性的相互統(tǒng)一，以符合時(shí)代與專業(yè)的發(fā)展需要，擴(kuò)展學(xué)生的學(xué)習(xí)視野。

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[3]張濤.多媒體技術(shù)與虛擬現(xiàn)實(shí)[M]，北京：清華大學(xué)出版社，2008.2

（作者單位：總參通信訓(xùn)練基地 河北宣化）