信息化下的職業(yè)教育虛擬仿真教學(xué)探究

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摘要：為培養(yǎng)高質(zhì)量、高素質(zhì)的技能人才，國家高度重視職業(yè)教育信息化建設(shè)。虛擬仿真教學(xué)是依托虛擬仿真教學(xué)資源的教學(xué)活動，是信息技術(shù)與教育教學(xué)深度融合的產(chǎn)物，具有情境性、交互性、開放性和共享性的特征，開展虛擬仿真教學(xué)要遵循“能實(shí)不虛、虛實(shí)互補(bǔ)、虛實(shí)互促”的原則。虛擬仿真教學(xué)對于提升學(xué)生的學(xué)習(xí)效果、降低教學(xué)成本、提高技能人才培養(yǎng)的質(zhì)量具有重要的意義，但在教學(xué)實(shí)施過程中出現(xiàn)了教學(xué)信息化程度不夠、資源構(gòu)建力度不夠以及教師參與程度不夠等問題，為此提出了加強(qiáng)虛擬仿真教學(xué)信息化建設(shè)、完善虛擬仿真教學(xué)資源構(gòu)建以及重視虛擬仿真師資隊伍培養(yǎng)的三大策略。

關(guān)鍵詞：職業(yè)教育；虛擬仿真教學(xué)；虛擬仿真師資隊伍

現(xiàn)代信息技術(shù)的不斷發(fā)展為職業(yè)教育虛擬仿真教學(xué)的開展創(chuàng)造了前所未有的機(jī)遇。2012年，教育部頒布的《教育信息化十年發(fā)展規(guī)劃(2011—2020年)》中指出，職業(yè)教育信息化是“教育信息化需要著重加強(qiáng)的薄弱環(huán)節(jié)”，要“加快建設(shè)職業(yè)教育信息化發(fā)展環(huán)境”“有效有效提高職業(yè)教育實(shí)踐教學(xué)水平”，并針對教育系統(tǒng)的不同需求提出了開發(fā)“1500套虛擬仿真實(shí)訓(xùn)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)”的發(fā)展目標(biāo)［1］?！督逃畔⒒?.0行動計劃》指出，虛擬仿真實(shí)訓(xùn)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)是教育信息化數(shù)字資源的重要組成部分，具有“突破時空限制”“快速復(fù)制傳播”“呈現(xiàn)手段豐富”的獨(dú)特優(yōu)勢，是提高教育質(zhì)量的重要手段［2］。虛擬仿真教學(xué)資源的有效應(yīng)用、虛擬仿真教學(xué)的大力開展，對于實(shí)現(xiàn)信息技術(shù)與教育教學(xué)的深度融合，引領(lǐng)教育信息化從而引領(lǐng)教育現(xiàn)代化具有重要的意義。

一、虛擬仿真教學(xué)的內(nèi)涵、特征及開展原則

（一）虛擬仿真教學(xué)的內(nèi)涵虛擬仿真教學(xué)是以依托虛擬仿真教學(xué)資源的教學(xué)活動。虛擬仿真教學(xué)資源是在仿真技術(shù)和虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的基礎(chǔ)上共同開發(fā)的數(shù)字化資源，主要涉及基礎(chǔ)設(shè)施及設(shè)備、實(shí)驗(yàn)材料、實(shí)驗(yàn)軟件和實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)等，通常包括仿真硬件、仿真軟件、仿真數(shù)據(jù)及仿真平臺［3］。仿真技術(shù)在20世紀(jì)初就得到了廣泛的應(yīng)用，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)更加注重人機(jī)交互的體驗(yàn)和虛擬空間的感受［4］。虛擬仿真教學(xué)和傳統(tǒng)教學(xué)的最大區(qū)別在于教學(xué)中融合了虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)和仿真技術(shù)的優(yōu)勢，提升了教學(xué)的信息化水平。

（二）虛擬仿真教學(xué)的特征虛擬仿真教學(xué)具有情境性、交互性、開放性和共享性的特征。情境性是指開展虛擬仿真教學(xué)的虛擬環(huán)境是實(shí)際工作環(huán)境或者工作案例的模擬，學(xué)員可以在虛擬環(huán)境中進(jìn)行技能的模擬訓(xùn)練和知識的鞏固學(xué)習(xí)，例如極地特種醫(yī)學(xué)的虛擬仿真教學(xué)，將極地極寒、極夜、極晝、強(qiáng)磁場的環(huán)境模擬出來，展現(xiàn)常規(guī)實(shí)驗(yàn)中無法實(shí)現(xiàn)的工作環(huán)境，為有效開展極地環(huán)境下的人體及動物的醫(yī)學(xué)研究提供了重要的環(huán)境條件［5］。交互性是指利用虛擬仿真實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)具有人機(jī)交互功能，在教學(xué)中用戶可以獲得更好的學(xué)習(xí)效果。例如在煤礦虛擬仿真實(shí)習(xí)培訓(xùn)系統(tǒng)中，學(xué)員可以通過鍵盤的按鍵來控制井下人物的運(yùn)動，達(dá)到安全實(shí)習(xí)培訓(xùn)效果，并能實(shí)現(xiàn)多人同時在線互動，提高多人合作的能力［6］。開放性是指虛擬仿真教學(xué)為學(xué)生提供了一個開放的學(xué)習(xí)平臺。在液壓與氣動實(shí)驗(yàn)的教學(xué)中，通過發(fā)揮網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)及虛擬仿真技術(shù)的優(yōu)勢，開發(fā)相應(yīng)的虛擬仿真網(wǎng)絡(luò)課程，學(xué)生在網(wǎng)絡(luò)平臺中可以完成課程項目的學(xué)習(xí)和成績評定，也能在線與教師探討，且根據(jù)學(xué)生反饋和實(shí)際需要，虛擬實(shí)驗(yàn)項目的數(shù)量也可不斷增加，滿足不斷變化的教學(xué)需求［7］。共享是構(gòu)建一體化的“互聯(lián)網(wǎng)+教育”大平臺、發(fā)揮虛擬仿真數(shù)字教育資源優(yōu)勢的重要途徑。虛擬仿真教學(xué)的共享性特征表現(xiàn)在，通過資源共享不斷提高虛擬仿真教學(xué)資源的利用率，讓更多的學(xué)生享受到通過虛擬仿真教學(xué)帶來的知識、技能的提升，從而不斷提高職業(yè)教學(xué)的質(zhì)量和水平。

（三）虛擬仿真教學(xué)的開展原則開展虛擬仿真教學(xué)應(yīng)遵循“能實(shí)不虛、虛實(shí)互補(bǔ)、虛實(shí)互促”的原則。虛擬仿真教學(xué)為學(xué)生的個性化情境學(xué)習(xí)和交互操作提供了重要的虛擬化學(xué)習(xí)環(huán)境，開放、共享的學(xué)習(xí)平臺為多人交互、共同完成某項學(xué)習(xí)任務(wù)提供了可能，但學(xué)生利用真實(shí)的實(shí)訓(xùn)實(shí)驗(yàn)設(shè)備、材料進(jìn)行技能訓(xùn)練和知識鞏固學(xué)習(xí)的作用是不可替代的，如果以虛代實(shí)過多，會造成學(xué)生在學(xué)習(xí)時眼高手低、避實(shí)就虛，不利于學(xué)生的技能培養(yǎng)。虛擬仿真教學(xué)任務(wù)為真實(shí)設(shè)備上完成任務(wù)提供了重要的參考［8］。在教學(xué)中，可先利用虛擬環(huán)境具有強(qiáng)大的容錯功能，使學(xué)生多次嘗試獲得一定的操作經(jīng)驗(yàn)，再轉(zhuǎn)向?qū)嵨锏牟僮?，從而在一定程度避免材料的浪費(fèi)以及對設(shè)備的損壞；對于教學(xué)場地不能提供的教學(xué)場景和操作任務(wù)，開發(fā)相應(yīng)的虛擬仿真教學(xué)資源，能夠豐富課堂教學(xué)，彌補(bǔ)實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)條件的不足；要充分發(fā)揮虛擬仿真教學(xué)和實(shí)物教學(xué)的優(yōu)勢，使虛擬的環(huán)境更接近于真實(shí)的教學(xué)場景，真實(shí)的教學(xué)場景更貼近于實(shí)際的工作崗位，實(shí)際的工作崗位指導(dǎo)虛擬環(huán)境的構(gòu)建，通過“虛擬-真實(shí)-實(shí)際”的循環(huán)促進(jìn)，不斷提高學(xué)生的崗位技能。

二、開展虛擬仿真教學(xué)的重要意義

（一）打破教學(xué)時空的限制，提升學(xué)習(xí)效果職業(yè)教育主要是以提高學(xué)生技能為培養(yǎng)目標(biāo)，部分技能的訓(xùn)練對教學(xué)環(huán)境的要求比較高，比如極地環(huán)境下的醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)、煤礦專業(yè)的井下操作等，普通的教學(xué)場景不能達(dá)到技能訓(xùn)練的要求。利用虛擬仿真技術(shù)創(chuàng)設(shè)的虛擬環(huán)境，可以有效豐富教學(xué)環(huán)境，為學(xué)生的技能訓(xùn)練創(chuàng)設(shè)條件，為以后進(jìn)入真實(shí)的工作環(huán)境、走向現(xiàn)實(shí)的工作崗位奠定理論和實(shí)踐基礎(chǔ)［9］；虛擬仿真教學(xué)資源的共享為學(xué)生提供了課外學(xué)習(xí)平臺，學(xué)生可以利用共享的教學(xué)資源在課后加強(qiáng)訓(xùn)練，不斷提升自己，教師也可以在線上對學(xué)生進(jìn)行指導(dǎo)。教學(xué)環(huán)境的虛擬構(gòu)建、“線上+線下”的多元教學(xué)使得虛擬仿真教學(xué)打破了傳統(tǒng)教學(xué)時間和空間的限制，有效提升了學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。

（二）突破教學(xué)條件的約束，降低教學(xué)成本職業(yè)教育傳統(tǒng)實(shí)訓(xùn)教學(xué)的開展需要滿足相關(guān)教學(xué)條件才能開展，比如建立實(shí)訓(xùn)室、購買實(shí)訓(xùn)設(shè)備等，某些技能的訓(xùn)練還需要大量的教學(xué)耗材提供給學(xué)生進(jìn)行練習(xí)。比如在實(shí)訓(xùn)室里進(jìn)行模擬電子線路的教學(xué)，學(xué)生操作的過程是利用各種電子元器件比如二極管、三極管、電容等在電路板上搭建相應(yīng)電路進(jìn)行安裝調(diào)試的過程，這些元器件在一次安裝完成后基本上不能再次使用，且電子元器件安裝的時候極易由于操作不當(dāng)損壞造成損失，當(dāng)電路安裝完成后需要多種儀器（儀表）比如萬用表、示波器進(jìn)行測量或者讀取實(shí)驗(yàn)結(jié)果。實(shí)訓(xùn)室的建立、元器件的損耗、儀器（儀表）的購買這些都需要大量的教學(xué)成本。采用電子電路虛擬仿真軟件可以有效降低教學(xué)成本，虛擬的元件庫和儀器（儀表）庫為電路的設(shè)計、搭建、調(diào)試和分析提供了便捷的途徑，實(shí)驗(yàn)中不需要消耗任何元器件，節(jié)能環(huán)保且安全可靠［10］。

（三）沖破能力培養(yǎng)限制，提高人才質(zhì)量傳統(tǒng)的教學(xué)實(shí)驗(yàn)，內(nèi)容比較單一且固定，且絕大多數(shù)是驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，學(xué)生只需按照操作步驟完成實(shí)驗(yàn)即可，不利于培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力。虛擬仿真教學(xué)突破了傳統(tǒng)教學(xué)的諸多限制，是專業(yè)教學(xué)和信息化技術(shù)深度融合的重要產(chǎn)物，是提高學(xué)生科學(xué)的思維能力、大膽的實(shí)踐精神和勇于創(chuàng)新的重要手段。學(xué)生可以在虛擬環(huán)境中進(jìn)行自我探索，思考并設(shè)計符合要求的實(shí)驗(yàn)方案，獲得不同形式的實(shí)驗(yàn)結(jié)果并進(jìn)行分析，有利于學(xué)生構(gòu)建屬于自己的知識體系，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，激勵他們不斷創(chuàng)新［11］。

三、職業(yè)教育虛擬仿真教學(xué)問題分析

虛擬仿真教學(xué)對于提升學(xué)生的學(xué)習(xí)效果、降低教學(xué)成本、提高人才培養(yǎng)質(zhì)量具有重要的意義，在職業(yè)教育的文化、旅游、醫(yī)學(xué)、工科及農(nóng)林檢測等課程中，虛擬仿真教學(xué)的開展也比較廣泛［12］，但在虛擬仿真教學(xué)實(shí)施的過程中也發(fā)現(xiàn)了一些問題。

（一）虛擬仿真教學(xué)的信息化程度不夠虛擬仿真教學(xué)的信息化主要表現(xiàn)在兩個方面，一是虛擬仿真教學(xué)資源的共享，二是虛擬仿真教學(xué)有利于實(shí)現(xiàn)學(xué)生的遠(yuǎn)程自主學(xué)習(xí)。許多職業(yè)院校都開展了虛擬仿真資源的建設(shè)和教學(xué)工作，但如何建設(shè)、如何教學(xué)、如何共享及共享覆蓋面絕大多數(shù)是各院校的自主行為，沒有統(tǒng)一的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，缺少可遵守執(zhí)行的技術(shù)規(guī)范，缺乏溝通協(xié)調(diào)，造成了虛擬仿真資源的重復(fù)開發(fā)和零散建設(shè)，資源的質(zhì)量難以保證，并且因沒有統(tǒng)一的開發(fā)平臺和技術(shù)支持，虛擬仿真資源的共享性和可移植性差，造成教學(xué)資源的浪費(fèi)；學(xué)生能進(jìn)行遠(yuǎn)程自主學(xué)習(xí)是虛擬仿真教學(xué)的優(yōu)勢，但傳統(tǒng)的以教師為主的課堂教學(xué)，不利于學(xué)生培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力，且大多數(shù)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)突出功能的實(shí)現(xiàn)，對學(xué)生的學(xué)習(xí)評價功能不夠完善，教師也不能很好地掌握學(xué)生學(xué)習(xí)的情況，這些不利于學(xué)生的自主學(xué)習(xí)，降低了虛擬仿真教學(xué)的信息化程度。虛擬仿真教學(xué)資源的共享性差，學(xué)生遠(yuǎn)程自主學(xué)習(xí)困難，這嚴(yán)重阻礙了虛擬仿真教學(xué)的信息化進(jìn)程，不利于虛擬仿真教學(xué)的開展。

（二）虛擬仿真教學(xué)資源的構(gòu)建力度不夠虛擬仿真教學(xué)資源是實(shí)現(xiàn)虛擬仿真資源從功能實(shí)現(xiàn)到教學(xué)應(yīng)用的橋梁，是實(shí)現(xiàn)“虛實(shí)結(jié)合”教學(xué)的重要教學(xué)參考。目前虛擬仿真教學(xué)資源的構(gòu)建著重于虛擬仿真軟件、硬件、數(shù)據(jù)及平臺的建設(shè)，但對開展虛擬仿真教學(xué)所需教學(xué)資料的建設(shè)力度不夠。虛擬仿真教學(xué)資料所包含的內(nèi)容應(yīng)該是多方面的，除了包括教材、實(shí)訓(xùn)指導(dǎo)書、虛擬仿真系統(tǒng)等的使用說明、課程項目的實(shí)現(xiàn)過程外，還應(yīng)包括“虛實(shí)結(jié)合”教學(xué)銜接與實(shí)施的教學(xué)參考。虛擬仿真教學(xué)資料的缺失不利于虛擬仿真教學(xué)的開展，也就無法有效地指導(dǎo)教師的“教”和學(xué)生的“學(xué)”，尤其在學(xué)生課后自學(xué)的時候，沒有任何可參考的學(xué)習(xí)資料，學(xué)習(xí)效果不佳。

（三）虛擬仿真教學(xué)教師的參與程度不夠虛擬仿真教學(xué)是專業(yè)教學(xué)和信息技術(shù)結(jié)合的產(chǎn)物，企業(yè)有技術(shù)的優(yōu)勢，依靠校外企業(yè)開發(fā)或者校企合作是虛擬仿真資源開發(fā)的首選。但是完全依靠企業(yè)或者簡單的校企合作，很難實(shí)現(xiàn)虛擬仿真教學(xué)的可持續(xù)發(fā)展。企業(yè)對教學(xué)的了解不多、學(xué)校教師的參與度不夠，開發(fā)的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)不一定能夠完全滿足教學(xué)的需求。要深入發(fā)揮虛擬仿真的信息化優(yōu)勢，離不開具有先進(jìn)技術(shù)及教學(xué)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的教師參與。信息技術(shù)的不斷發(fā)展與更新，使得虛擬仿真資源的開發(fā)變成了一項長期的、不斷革新的實(shí)踐性工作，因此需要有專門的教師從事此項工作。

四、虛擬仿真教學(xué)實(shí)施的策略

（一）加強(qiáng)虛擬仿真教學(xué)的信息化建設(shè)加強(qiáng)虛擬仿真教學(xué)的信息化建設(shè)，一方面要改革教學(xué)模式，在教學(xué)活動中以學(xué)生為主，培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考和解決問題的能力，提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力，同時需要完善虛擬仿真教學(xué)資源中的評價功能，為學(xué)生更好的完成虛擬仿真課程任務(wù),及時獲得學(xué)習(xí)反饋奠定基礎(chǔ)；另一方要加強(qiáng)虛擬仿真資源的共享和推廣，這是信息化資源建設(shè)任務(wù)的要求，也是實(shí)現(xiàn)信息技術(shù)與職業(yè)教育深度融合的重要途徑，虛擬仿真資源的共享離不開院校間的交流與合作，要建立實(shí)時、開放、共享的信息數(shù)據(jù)庫，為更好地發(fā)揮虛擬仿真教學(xué)的優(yōu)勢創(chuàng)造條件。從培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)能力出發(fā)，到虛擬仿真資源功能的不斷完善，再到虛擬仿真資源的開放、共享，將不斷提升虛擬仿真教學(xué)的信息化水平。

（二）完善虛擬仿真教學(xué)資源構(gòu)建為了更好地發(fā)揮虛擬仿真教學(xué)的優(yōu)勢，要完善虛擬仿真教學(xué)資源的構(gòu)建，不斷加強(qiáng)虛擬仿真平臺、虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)等建設(shè)，豐富和強(qiáng)化虛擬仿真的教學(xué)功能和評價功能，及時有效地提供教學(xué)反饋；要開發(fā)和編寫滿足虛擬仿真教學(xué)、注重學(xué)生能力培養(yǎng)的教學(xué)資料和學(xué)習(xí)資料，為更好地開展虛擬仿真教學(xué)做準(zhǔn)備；要探索適合虛擬仿真教學(xué)以及虛實(shí)結(jié)合教學(xué)的方法，引導(dǎo)學(xué)生循序漸進(jìn)地學(xué)習(xí)，提升教學(xué)效果。

（三）重視虛擬仿真師資隊伍培養(yǎng)重視虛擬仿真師資隊伍的培養(yǎng)，必須提高教師的信息化水平，提升教師的專業(yè)實(shí)踐能力。虛擬仿真資源的開發(fā)周期較長，離不開學(xué)校的政策支持和資金投入，學(xué)校應(yīng)在保障研發(fā)過程的順利進(jìn)行的前提下，通過激勵方式提高教師參與的積極性和熱情；必須要認(rèn)識到企業(yè)在信息化技術(shù)上的優(yōu)勢，教師要參與企業(yè)實(shí)踐，掌握先進(jìn)的技術(shù)，找到發(fā)揮企業(yè)技術(shù)優(yōu)勢和學(xué)校教學(xué)優(yōu)勢的契合點(diǎn)，開發(fā)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，編寫相關(guān)的教材，服務(wù)于教學(xué)；教師能力的可持續(xù)發(fā)展是實(shí)現(xiàn)虛擬仿真教學(xué)可持續(xù)發(fā)展的重要保障，只有更多優(yōu)秀的教師參與到虛擬仿真資源的建設(shè)中來，才能實(shí)現(xiàn)虛擬仿真教學(xué)的可持續(xù)發(fā)展。

五、結(jié)語

隨著現(xiàn)代信息技術(shù)的不斷發(fā)展，職業(yè)教育的信息化水平也將不斷提高。盡管虛擬仿真教學(xué)不能完全替代傳統(tǒng)的、真實(shí)的技能訓(xùn)練和知識學(xué)習(xí)，但是開展虛擬仿真教學(xué)在教學(xué)時空、教學(xué)成本及學(xué)生能力培養(yǎng)方面的優(yōu)勢也是不容忽視的。隨著虛擬仿真技術(shù)的不斷發(fā)展，未來將會建設(shè)功能更加強(qiáng)大、更加貼合教學(xué)實(shí)踐性、操作性和互動性更強(qiáng)的虛擬仿真實(shí)訓(xùn)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，虛擬仿真教學(xué)在職業(yè)教育人才培養(yǎng)的過程中也將發(fā)揮越來越重要的作用。

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作者：石秀玲 付鋮 單位：貴州師范大學(xué)