VRP虚拟现实技术在实训教学中的应用效果研究

摘 要 从实践教学的真实情境出发，进行问卷调查和实地调查，对虚拟实训方法进行研究，找到VRP虚拟实训环节的问题所在，提出增强教学效果的具体途径和方法，为运用虚拟现实技术增强高等教育实训教学效果、改进教学方法提出有益的建议。

关键词 虚拟现实平台；虚拟现实技术；实训教学

中图分类号：TP391.9 文献标识码：B

文章编号：1671-489X（2017）06-0013-04

Abstract Starting from the actual situation of practice teaching， study the virtual training 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 suggestions 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 teaching

1 前言

VRP实践教学，是指在实践教学中应用VRP（Virtual Reality Platform，虚拟现实平台）虚拟现实技术，模拟真实的工作场景和工作流程，学生在虚拟的实训场地中在线完成实景训练的一种新型实践教学方式。目前，VRP虚拟现实技术已广泛应用于高等教育的实践教学之中。VRP虚拟现实技术良好的交互性，使用户产生身临其境的沉浸感，来获得真实的体验。因而，虚拟现实技术在实践教学中的应用，能够虚拟出一辅助教学的有效环境，弥补传统教学模式下缺乏设备、缺乏场地、缺乏教师的不足之处，为实践教学构建出一个现代化的环境。

目前，清华大学、中国传媒大学都已新建了虚拟现实实训室，对传统实训方式形成有益的补充。特别是随着虚拟技术的更新，2016年进入虚拟技术元年，互联网巨头纷纷进军虚拟现实技术，掀起了虚拟教育的又一次热潮。高等院校主动建设虚拟实验室，开展虚拟实训，希望通过这一新的技术浪潮，提升学生实训的积极性，提高实训教学的质量，并形成产业研合作的新型平台，从而在新的社会形势下获得良好的教学效果，培养社会战略所需要的创新型人才。

但虚拟现实技术在带来技术新奇性的同时，能否在长期的教学中产生较好的效果？虚拟现实技术在带来真实体验感的同时，能否有效传递真实技能？虚拟现实技术在带来技术辅助的同时，如何有效回避技术依赖性？虚拟现实技术是否只是一股浪潮，能否对教学产生持续的影响？这些问题都深刻影响了虚拟现实实践教学的最终效果，影响了教学方式的革新。只有在实践的调查和比较中，才能正确回答这些问题，得出正确的结论。

2 虚拟现实技术在教学应用中的效果调查

目前在高校中应用的VRP虚拟现实技术主要有两种类型：桌面虚拟现实技术和沉浸虚拟现实技术。桌面虚拟现实技术较为简洁便利，以计算机屏幕为窗口，与虚拟世界交互。其实训教学优势在于价格便宜、易于操作、掌握迅捷，但缺点在于体验感不强，无法产生身临其境感。沉浸虚拟现实技术利用虚拟头盔设备，将使用者带入虚拟环境之中，充分调动调动使用者听觉、感觉。其实训教学优势在于体验感强，充分调动学生主体性，但缺点在于价格较高，熟练使用需有一段练习时间。

从目前高校的情况来看，两种类型皆得到一定的应用，但由于造价方面的原因，桌面虚拟现实技术应用得较为广泛。因此，选择VRP虚拟现实技术的桌面虚拟实训系统作为测试平台，选择广东技术师范学院广播电视编导专业2013级和2014级210名学生为研究对象，采用实地调查和问卷调查两种方式，来比较虚拟现实实训方式和传统实训方式。在研究中以实地调查效果为主、问卷调查效果为辅，综合考察，得到全面的结果。

问卷调查环节中发现的共性问题 在问卷调查环节，共向广播电视编导专业2013级和2014级210名学生发放问卷210份，共回收有效问卷205份。问卷调查从学生对不同实训方式的态度、评价出发，进行虚拟现实实训与传统实训的比较，从而合理评价两种实训方式。通过问卷调查结果分析，发现一些较有共性的问题。

首先，学生参与虚拟现实实训的热情高涨，普遍表达了引进新型实训方式的愿望。大部分学生认为，虚拟现实实训方式构建了一个真实的实训环境，能够有效地解决实训设备有限、实训场地不足的问题，让每个学生都有充分接触设备的机会和时间。同时，大部分学生也表示，虚拟现实良好的人机互动，让其产生参与游戏的感觉，增强了其参与的冲动。从中可看出，虚拟实训已具备全面进入教学的契机。

其次，学生对虚拟实训是否能够有效增强实训教学效果持不完全肯定的态度。42%的学生认为，虚拟实训优化了实训流程，必定会增强教学效果；26%的学生认为，虚拟实训有一定的参与性，但无法增强实训效果；32%的学生持不肯定态度。因此，从中可看出，学生虽然欢迎新型的实训模式，但对效果有不同看法。

最后，学生对参与虚拟实训平台建设有一定的积极性。从问卷的情况来看，63%的学生表现出参与的积极性，其中2014级愿意参与的达到41%，2013级愿意参与的仅有12%。从此可看出，高年级的学生由于已掌握一定的技术和明确的发展意向，对参与固定的项目建设积极性不高；低年级的学生由于处于技术增长阶段，对参与校企合作具有一定的兴趣，因此抱有一定的尝试性愿望。

从这些共性问题可看出教学效果的不确定性和校企合作渠道的不畅通，已严重影响虚拟现实技术在实训教学中的应用。

实地调查环节中发现的共性问题 在实地调查环节，选择三种实训教学方式进行实验。从广播电视编导专业2013级和2014级210名学生中选择99名学生，分为三组，每组33人，两名实训教师负责。第一组采用传统实训方式学习摄影机的使用，第二组采用虚拟实训方式学习摄影机的使用，第三组采用虚拟实训方式+传统实训方式学习摄影机的使用。

在第一组传统实训方式中，实训教师采用理论学习+实训练习的方式进行。教师先在两个理论课时内讲解摄像机使用的方法技巧；然后在两个实训课时内以学生使用摄像机、教师辅助指导的模式进行实训教学；最后完成教学效果测试。

在第二组虚拟实训方式中，实训教师采用在线学习+虚拟实训方式进行。教师先在一个理论课时内在线操作，带领学生熟悉虚拟实训系统；然后在一个理论课时内讲解摄像机使用的方法技巧；接下来在两个实训课时内，学生在线操作虚拟实训系统，完成虚拟仿真实训；最后完成教学效果测试。

在第三组虚拟实训方式+传统实训方式中，教师先在一个理论课时内在线操作，带领学生熟悉虚拟实训系统；然后在一个理论课时内讲解摄像机使用的方法技巧；接下来在一个实训课时内，学生在线操作虚拟实训系统，完成虚拟仿真实训；再紧接着在一个实训课时内，学生在教师指导下实地应用实体摄像机实训；最后完成教学效果测试。

在教学效果测试环节，采用统一操作测试，共十题，对学生的操作技能进行检测。在三个实验组的测试中，可看出教学效果最好、出错率最低的为虚拟实训方式+传统实训方式，虚拟实训方式的教学效果次之，教学效果最差的为传统实训模式。从学生的反馈中进一步寻找原因，可以发现在传统实训教学中有三个方面的原因导致了实训教学效果较差。

第一个方面在于实训练习和实训讲解的分离。在传统实训教学模式中，教师在理论课堂上采用多媒体课件，向学生讲述使用摄像机的知识点。由于课件的局限性和距离感，使学生无法产生直观的认识，只对教师传授的知识有一个大概的印象，无法直观地指导实训学习。

第二方面在实训环节中，由于设备的限制，采用的是分组练习法，五人一组，共用一台摄像机。因此，在120分钟的实训教学环节中，平均每人只有20～25分钟的使用时间，限制了练习的熟练度。

第三个方面是实训教师有限。33个学生共用两名实训教师，平均教师指导时间只有7～8分钟，极大地限制了学生接受指导的深度和广度。

从总体来说，学生的反映是，理论环节未理解透彻，实训环节时间有限，未掌握熟练。在虚拟实训教学的学生反馈中，可发现教学效果欠佳的原因在于两个方面：第一个方面在于虚拟环境与实体设备有一定的差异，对实体设备不熟悉，导致应用起来无法得心应手；第二个方面在于虚拟仿真环境真实，易于学习使用，但带有较强的新奇性，在实验中难免产生对实训系统的好奇心，沉溺于系统的体验和功能的开拓中，有些忽略知识点的掌握，在有限的时间内没有熟练掌握该部分知识点。

从总体来看，学生的反映是仿真系统与实体设备有差异，易于沉溺系统体验，忽视知识点的掌握。在虚拟实训方式+传统实训方式的学生反馈中，可发现学生对此认可程度较高，但发现也存在一定问题。首先，系统熟悉时间、在线学习时间、虚拟实训时间、实体实训时间是否分配合理？什么样的比例分配能达到最好的教学效果？其次，实体摄像机与虚拟摄像机型号存在差异，如何通过系统的完善来减小差异，增强教学效果？最后，教师在虚拟实训方式+传统实训方式中，该如何指导学生才能取得最佳教学效果？从实验中可看出，虚拟实训可以解决传统教学中的一些问题，但其自身又滋生了一些新的问题亟待解决。

3 增强VRP虚拟实训教学效果的建议

合理设计VRP实训环节在实训教学中的阶段和比例，与传统教学方式配合，有效增强实训教学效果 VRP虚拟现实教学不是对传统实训教学的颠覆，而是对传统实训教学的有益补充。

首先，从问卷调查和实践研究中，应该根据教学内容设计合理的虚拟实训环节。随着教育信息技术的发展和普及，多种技术对教学开展提供了有益的支撑，虚拟现实技术就是其中的一种。目前，教学中普遍应用多媒体技术对基础知识和技能进步性学习能够带来很好的效果。虚拟现实技术并不能完全取代多媒体技术，它可以并能够对多媒体技术形成有益的补充，共同丰富、完善教学环节。因此，虚拟现实技术在实训教学中的应用应经过相应的选择，选择多媒体技术无法深入发挥效果的教学内容来发挥相应的优势。比如摄像机的使用和学习，非直观的触感无法产生深刻的印象，为熟练掌握该技术做出良好的铺垫。因此，在这样的虚拟教学环节能发挥相应的作用，避免资源的浪费，在合理的效益下产生良好的教学效果。

其次，VRP的设计应该和传统的实训环节相互补充，形成完整的实训体系和实训流程，增强教学效果。VRP能否和传统实训平台实现无缝对接，直接决定了虚拟实训+传统实训的学习模式能否发挥其最大的效应。如果对接顺畅，虚拟现实技术就能发挥自身的作用；反之，就会影响教学效果。比如在摄像机使用技能的学习中，对虚拟现实实训平台中摄像机型号的选择、体验感的设置，都直接关系到传统实训环节的实现。因此，在虚拟实训环节设计中，要考虑传统实训的需求，形成良性对接。

最后，VRP虚拟实训环节的比例要合适，应和理论学习、传统实训的比例相互配合，增强教学效果。理论学习、虚拟实训、传统实训共同支撑整个教学环节，只有合理搭配，才能完成相应的教学任务。从虚拟实训方式+传统实训方式实验的学生反馈来看，平均分配课时量并未达到教学的最佳效果。82%的学生认为，可适当延长传统实训的时间，减少理论学习的时间，最好能将虚拟实训和理论学习整合为一个模块。因此，虚拟实训环节的设置需从理论学习和传统实训的现实基础、现实条件出发，形成系统性的新型实训方式，增强教学效果。

合理设计虚拟实训技术在实训教学中的应用方式，最大限度发挥学生的积极性，增强实训教学效果 虚拟现实技术具有三方面的优势，能极大调动学生的积极性：1）虚拟现实技术是一种新型的教学辅助技术，广大学生在生活中接触机会较少，因此能够激发好奇心，从而积极参与；

2）虚拟现实技术具有强烈的沉浸感，带来真实体验，能辅助学生获得真实的触感，加深对理论知识的认识，从而为掌握技能打下良好的基础；3）虚拟现实实训平台具有良好的人机交互界面，构筑了亲切的学习环境，促进了人际交流，从而使学生在亲切的学习环境中获得良好的教学效果。

但是这三个优势也会为教学带来一定的阻碍。首先，虚拟技术对学生好奇心的激发，容易使学生沉溺于对虚拟技术的体验中，忽视知识技能的学习与训练，在相应的时间内无法完成相应的教学任务，削弱教学效果。其次，虚拟技术的沉浸感带来真实的体验，但现实学习环境和现实技能的应用，与虚拟世界有一定的差异。从实验中可看出，52%的学生反映，在虚拟实训环境中能熟练操作设备，但是接触到现实设备，还有一定的陌生感和差异度，不能立刻熟练操作设备，适应真实设备。最后，虚拟现实技术良好的人机交互，学生的接受度高，但是容易形成学生对虚拟世界的依赖性，沉溺于虚拟世界，忽视真实环境。

从虚拟现实技术带来的优势与缺陷可看出，在应用虚拟现实技术时，应合理设置学习板块，最大限度发挥其优势，避免学生的好奇心、体验感带来的负面效应，增强教学效果。

合理设计虚拟现实实训环节的控制权限，最大限度发挥教师的主观能动性，增强实训教学效果 在虚拟现实实训环节，由于学生进入的是一个虚拟的世界，在虚拟的世界中使用者具有较大权限，能自由地控制学习的进度和深度，因此，拟实训中使用者的自由性具有三方面的优势：1）虚拟实训环节建立在非线性的基础上，学生可随时返回学习，或提前学习，根据自己的学习进度调节学习内容，提高学习质量；2）虚拟实训环节中，学生可随时与教师交

流，反馈学习中的问题，获得教师及时的回答，提高学习效率；3）虚拟实训环节中，学生之间可在虚拟实训环境中自由交流，形成学习讨论组，对学习内容、学习的难点重点、学习的心得进行及时交流，从而加深理解，增强教学效果。

但是，这种虚拟现实技术赋予的自由性也会带来教学中的一些问题。首先，非线性的学习方式，使教师难以统一控制教学进度。而且在实训中，师生比悬殊，教师更难控制虚拟实训中学习的深度和进度，为后期传统实训教学造成一定的困难。其次，实训教学环节中，教师对虚拟世界的掌控性要远远低于现实世界，无法兼顾全体实训学生。在实验中，教师普遍反映，只能对提出问题的学生进行有针对性回答，对其他学生无法有目的地去关注。最后，在虚拟实训环节，学生自发形成的学习交流讨论群，也具有相应的不可控因素，若缺乏相应引导，学习交流的效率会相应降低，甚至会浪费学习时间，降低教学效率。因此，在虚拟实训平台设计中，应该从教师对教学进度的控制、对学生的反馈和对学生的引导三个方面去设计教师在虚拟实训环节的控制权限，合理应用虚拟现实技术，增强教学效果。

4 结语

虚拟现实技术是一项新兴技术，在增强教学效果方面具有极大潜力。虚拟现实技术的应用，不仅改变了教学中的实训方式和模式，也改变着实训教学的思维，所以在教学中思维的转换是提高教学效率的前提，要应用新型教学思维去应用虚拟现实技术。同时，技术是一柄双刃剑，在带来教学优势的同时，也带来一些负面的效应。因此，在教学中要通过对技术的合理设计与应用，尽量降低负面效应，提高技术的积极性，提高教学效率。

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