鄭華磊

摘 要：隨著信息技術(shù)的全球化，數(shù)字化資源運用越來越廣泛。虛擬現(xiàn)實技術(shù)以其真實的代入感，給現(xiàn)階段職業(yè)教育帶來改善的可能性新變化。本文以汽車維修專業(yè)中的發(fā)動機拆裝任務(wù)中的進氣系統(tǒng)拆裝為載體，以“工學(xué)結(jié)合，校企合作”為基礎(chǔ)，對虛擬現(xiàn)實技術(shù)的特點及對職業(yè)教育的價值進行介紹，對該任務(wù)的教學(xué)進行軟件開發(fā);并利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)進行教學(xué)軟件開發(fā)、對課程進行改善設(shè)計、教學(xué)計劃實施應(yīng)用，通過數(shù)據(jù)分析總結(jié)以及虛擬現(xiàn)實技術(shù)在培養(yǎng)學(xué)生職業(yè)能力和非職業(yè)能力，對改善學(xué)生學(xué)習(xí)效果等方面進行了分析闡述。

關(guān)鍵詞：虛擬現(xiàn)實技術(shù) 進氣系統(tǒng)拆裝 職業(yè)能力 非職業(yè)能力

虛擬現(xiàn)實（簡稱VR）技術(shù)通過計算機的圖形、仿真等軟件技術(shù)與傳感器、顯示等硬件技術(shù)，通過虛擬環(huán)境的交互操作，使操作者產(chǎn)生真實的沉浸感。它有三個方面的特征，分別是：沉浸感、交互性、構(gòu)想性。

一、虛擬現(xiàn)實技術(shù)對職業(yè)教育教學(xué)的作用

1.建立高效的學(xué)習(xí)途徑

學(xué)習(xí)途徑主要體現(xiàn)在三個方面：“視覺、聽覺、動覺”。傳統(tǒng)的課程通過圖片、色彩、講授、學(xué)生討論、角色扮演、實車實習(xí)等方法讓學(xué)生通過這三種途徑進行學(xué)習(xí)。虛擬現(xiàn)實技術(shù)則是在數(shù)字化資源的基礎(chǔ)上進行了全面的升級，在使用過程中能同時伴有三種學(xué)習(xí)途徑，有利于改善學(xué)習(xí)效果。

2.解決教學(xué)“觀”與“摹”的實際問題

根據(jù)人社部《一體化課程教學(xué)標準開發(fā)技術(shù)規(guī)程》的要求，各個職業(yè)院校教學(xué)普遍按照資訊、計劃、決策、實施、檢查控制、評估的設(shè)計流程進行。筆者根據(jù)《規(guī)程》的要求結(jié)合自身教學(xué)經(jīng)驗，對于教學(xué)環(huán)節(jié)過程進行了細分。教學(xué)環(huán)節(jié)分為七個過程要素：確立典型工作任務(wù)、進行案例導(dǎo)入、知識學(xué)習(xí)、觀看教師的操作過程、臨摹操作過程、教師給予問題的解釋、實操（計劃，決策，實施）、總結(jié)評價，即“導(dǎo)、研、觀、摹、解、練、評”。虛擬現(xiàn)實技術(shù)解決了職業(yè)院校授課師生比（1：20）偏小、學(xué)生人數(shù)偏多帶來的學(xué)生觀看教師操作困難，模擬操作不方便等問題。

二、虛擬現(xiàn)實技術(shù)針對進氣系統(tǒng)拆裝課程的資源開發(fā)

1.進氣系統(tǒng)拆裝的課程任務(wù)定位

研究虛擬現(xiàn)實技術(shù)對職業(yè)教育學(xué)生能力提升的問題，需要有課程任務(wù)作為研究載體，因此筆者選取了適合采用虛擬現(xiàn)實技術(shù)教學(xué)的汽車維修拆裝課程，將進氣系統(tǒng)拆裝這一任務(wù)作為本論文的研究載體。

2.工學(xué)結(jié)合的虛擬資源開發(fā)過程

（1）正確建立任務(wù)的虛擬現(xiàn)實開發(fā)流程。在研究過程中，制作過程首先要分為5個團隊：企業(yè)團隊、課程團隊（專業(yè)教師）、視頻團隊、程序團隊、模型團隊。另外需要完成幾個任務(wù)：視頻制作、模型（Maya）制作、程序（Unity 3D）制作與調(diào)試。模型制作和視頻制作需要同時進行，程序員可以先熟悉拆裝過程，等待模型和視頻都結(jié)束后，進行程序的編寫與調(diào)試。

（2）工學(xué)結(jié)合的視頻開發(fā)過程。在真正的工作過程中，對于實際拆裝設(shè)備奔馳M274發(fā)動機了解程度不足，有些腳本需要在視頻拍攝過程中編寫。

（3）工學(xué)結(jié)合的模型開發(fā)過程。模型開發(fā)過程中，相關(guān)參與學(xué)生將企業(yè)技師拆卸的零部件遞交給模型團隊，并告訴模型團隊零部件的名稱。學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)過發(fā)動機認識。在視頻拍攝時，教師告訴場記的操作記錄里也可以找到名稱，因此學(xué)生完全可以勝任工作，并且加深了對零部件認識的了解。

（4）工學(xué)結(jié)合的交互程序開發(fā)過程與調(diào)試。為了真正培養(yǎng)出復(fù)合型高技能人才，通過制作模型的Maya軟件，編程的Unity 3D，組織學(xué)生進行編程學(xué)習(xí)，通過興趣班的形式進行課程孵化。

三、基于虛擬現(xiàn)實技術(shù)的課程設(shè)計與實施

1.課程設(shè)計

（1）研究思路。為了研究該課程對學(xué)生綜合能力的提升，筆者對該任務(wù)設(shè)計了對比試驗組，未改善的傳統(tǒng)班級和虛擬現(xiàn)實改善班級進行相同時間的任務(wù)教學(xué)。筆者選擇了為同一名教師上課，并且選取成績接近的兩個班級進行試驗。

（2）學(xué)情分析。學(xué)習(xí)情境分五個方面，可以用因果圖進行展示。

學(xué)生層次：第一學(xué)年第二學(xué)期、20人、分四個小組每組5人。

學(xué)生特征：態(tài)度積極、自信、可以進行團隊協(xié)作、具備學(xué)習(xí)能力。

職業(yè)能力：已學(xué)過發(fā)動機認識課程、熟悉虛擬現(xiàn)實設(shè)備。

非職業(yè)能力：語言表達能力欠缺、創(chuàng)新能力差。

應(yīng)對方法：多給學(xué)生展示機會、數(shù)字化資源輔助教學(xué)、提交作業(yè)及時反饋。

（3）學(xué)習(xí)目標確立。課前目標：通過對發(fā)動機認識課程的回顧寫出進氣系統(tǒng)各零部件名稱及作用。課中目標：寫出奔馳M274發(fā)動機進氣系統(tǒng)的拆裝流程;能在規(guī)定的時間內(nèi)完成進氣系統(tǒng)的拆裝，并能解決拆裝過程的問題;能夠規(guī)范地進行拆裝操作。課后目標：能夠正確敘述奔馳M274發(fā)動機進氣系統(tǒng)的拆裝流程。

2.學(xué)習(xí)內(nèi)容確定

學(xué)習(xí)內(nèi)容主要是進氣系統(tǒng)理論、進氣系統(tǒng)拆裝流程、拆裝規(guī)范和解決問題的能力，其中拆裝流程是重點，拆裝規(guī)范和解決問題能力是課程的難點。

3.學(xué)習(xí)資源準備

場地：數(shù)字化教學(xué)與VR實訓(xùn)中心：可以容納20名學(xué)生，20臺學(xué)生電腦，1臺教師電腦，1個智慧黑板，4個一體機顯示器。

VR設(shè)備：HTC Vive。

發(fā)動機：奔馳M274發(fā)動機。

其他課程資源、視頻及虛擬現(xiàn)實軟件資源。

4.課程改善分析

普通教學(xué)與虛擬現(xiàn)實改善的教學(xué)區(qū)別主要表現(xiàn)在兩個方面。一方面是展示的不同，虛擬現(xiàn)實技術(shù)可以在教師模擬操作的過程中，面向所有的學(xué)生進行展示，而普通課程教師操作展示的時候，需要分組進行。這樣不僅浪費了時間，而且很多學(xué)生不能看清教師的操作。

5.學(xué)習(xí)實施方案

見表1。

6.課程評價

對學(xué)生職業(yè)能力和非職業(yè)能力進行SMART評價，采用一級評價方法進行互評、自評、他評（教師評價）的評價體系。為了真實有效地進行評價，自評和互評只記錄而不占權(quán)重，學(xué)習(xí)任務(wù)的過程性評價取決于教師評價。

教師在教學(xué)評價系統(tǒng)中輸入評價分數(shù)及權(quán)重。課程結(jié)束后，經(jīng)過大數(shù)據(jù)分析，對每個學(xué)生進行職業(yè)能力（包括拆裝規(guī)范、拆裝節(jié)拍、6S、理論知識、知識歸納）和非職業(yè)能力（態(tài)度語言、創(chuàng)造性、獨立學(xué)習(xí)、團隊協(xié)作）各5個維度的評價，根據(jù)重要程度設(shè)定各維度的評價，最終將學(xué)生的學(xué)習(xí)情況進行大數(shù)據(jù)定制化評價（包括學(xué)生信息、職業(yè)能力雷達圖、非職業(yè)能力雷達圖、學(xué)生評價），為企業(yè)定制化選擇合適員工帶來了依據(jù)。

7.課程實施中評價的要求

筆者首先對于試驗樣本中普通班級的學(xué)生進行授課，并對其職業(yè)能力和非職業(yè)能力進行評價，其次對于虛擬現(xiàn)實技術(shù)改善后的班級進行評價。為了研究的具體和準確，需要采集職業(yè)能力的權(quán)重分數(shù)，非職業(yè)能力的權(quán)重分數(shù)，以及職業(yè)能力和非職業(yè)能力每個維度的平均分數(shù)，在此基礎(chǔ)上為了反映學(xué)習(xí)效果，將對試驗組采集3個月后進行職業(yè)能力的重新測評。

四、基于虛擬現(xiàn)實技術(shù)改善教學(xué)的效果

1.改善后的評價分析

（1）職業(yè)能力。普通班級職業(yè)能力的權(quán)重成績（78.85分）比虛擬現(xiàn)實技術(shù)改善班級的分數(shù)（83.40分）低4.55分，其中拆裝規(guī)范和拆裝的節(jié)拍要高于普通班級5分以上，工作過程6S、理論知識、歸納能力相差不大。這反映了改善后對于學(xué)生職業(yè)能力是有提升的。學(xué)生工作的時候速度快，規(guī)范性好，反映了學(xué)生熟練程度不同，說明虛擬現(xiàn)實技術(shù)的改善對學(xué)生的職業(yè)能力提升起到了明顯效果。

（2）非職業(yè)能力。普通班級非職業(yè)能力的權(quán)重成績（83.40分）比虛擬現(xiàn)實改善班級的分數(shù)（83.80分）低0.50分，相差很小，權(quán)重指標非常接近。改善后學(xué)生提高最明顯的是學(xué)習(xí)態(tài)度。這是因為學(xué)習(xí)積極性提高的結(jié)果，說明對改善后學(xué)生非職業(yè)能力有單項維度的提高。

（3）職業(yè)能力存留率。普通班級職業(yè)能力的權(quán)重成績（79.60分）比虛擬現(xiàn)實技術(shù)改善班級的分數(shù)（82.90分）低3.30分。虛擬現(xiàn)實技術(shù)改善的班級在拆裝規(guī)范以及拆裝節(jié)拍方面依然要高于普通班級，說明普通班級經(jīng)過了一次實訓(xùn)后熟練程度有了提高，但是從學(xué)習(xí)效果來講，三個月后工作的效果還是不如采用虛擬教學(xué)的班級好。工作過程6S和理論知識數(shù)據(jù)相同，說明改善后效果并不明顯，然而知識歸納水平拉開了差距，說明對于任務(wù)的理解程度已經(jīng)不同。這不僅有利于知識和技能的留存，更有利于新知識的學(xué)習(xí)的遷移。

2.數(shù)據(jù)分析與總結(jié)

通過數(shù)據(jù)的分析，可以看出虛擬現(xiàn)實技術(shù)對于學(xué)生職業(yè)能力的提高更為明顯，尤其實際操作方面，學(xué)生不管是規(guī)范性還是工作節(jié)拍都有顯著的提高，并且間隔一段時間后，依然保持這樣的學(xué)習(xí)效果。這說明學(xué)生能夠?qū)τ趯嶋H操作有更深刻的了解。筆者也統(tǒng)計了個人方面，改善后的班級優(yōu)秀率和普通班級基本相同，但是整體平均分數(shù)高，說明改善對于成績中等和成績較差的學(xué)生效果更為明顯。另外，對于非職業(yè)能力方面，改善主要是影響了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，尤其是學(xué)習(xí)中等和學(xué)習(xí)較差的學(xué)生的積極性，學(xué)習(xí)態(tài)度這一維度有了提高，其他的非能力目標并未有明顯提高。

五、小結(jié)

本文是針對汽車維修課程進行的一次改革嘗試，基于虛擬現(xiàn)實技術(shù)改善教學(xué)流程，從而研究學(xué)生學(xué)習(xí)能力的改善效果，具有一定的開創(chuàng)意義。研究在真實的教學(xué)中進行，研究數(shù)據(jù)包括學(xué)生的職業(yè)能力、非職業(yè)能力，也有學(xué)習(xí)效果的留存率，得到了該實驗的研究成果，并對今后的教學(xué)起到積極的借鑒意義。

本研究仍有可挖掘的方向，比如學(xué)生職業(yè)能力與非職業(yè)能力每個維度的正向分布，判斷對不同水平的學(xué)生的改善情況和變化規(guī)律，另外可以進行追蹤研究、如何更有效地改善學(xué)習(xí)效果留存率問題、如何進行非職業(yè)能力提高等都可以進行研究。

另外，虛擬現(xiàn)實技術(shù)在職業(yè)教學(xué)中的應(yīng)用，也可以考慮逆向教學(xué)，也就是展示錯誤結(jié)果，在現(xiàn)實中錯誤操作會帶來設(shè)備的損壞，成本的增加，操作人員的安全問題。這也是在虛擬現(xiàn)實技術(shù)環(huán)境里可以研究的問題。

參考文獻：

[1]孫少明.虛擬現(xiàn)實技術(shù)在教育中應(yīng)用的優(yōu)勢及存在的問題[J].學(xué)園，2018（1）.

[2]趙章紅.虛擬現(xiàn)實技術(shù)在職業(yè)教育發(fā)展中的應(yīng)用[J].河南教育（職成教板），2016（9）.

[3]覃斌.VR虛擬現(xiàn)實技術(shù)在職業(yè)教育中的應(yīng)用價值評述[J].遼寧高職學(xué)報，2017（2）.

（作者單位：北京汽車技師學(xué)院）