AR/VR技术在建筑工程施工专业教学中运用的实践探索
[摘要]现代科学技术的发展带动了AR/VR技术的快速发展，在教学过程中运用新兴的信息技术，能使教学的大部分环节趋于数字化网络化，从而大大提高课堂教学的质量和效率。利用AR/VR技术，能有效地把教学的组织、内容、模式、技术、评价、环境等各种因素进行整合，更好地适应现代教育向综合性、创造性、系统性、实用性发展的需要。
[关键词] AR/VR技术；教学方式；教学手段；课程教学
[项目来源]本文系第四期江苏省职业教育教学改革研究课题“融合AR的物联网技术在中职专业课教学中的实践研究”的阶段性研究成果（项目编号：ZYB293）
一、AR/VR技术在建筑工程施工专业教学中运用的必要性
建筑工程施工专业毕业生的职业岗位是从事建筑工程的技术、管理和简单工程的设计工作。因此本专业除了要求学生需要掌握书本知识，更需要对学生进行操作技能的训练，加强建筑类岗位职业能力的培养。
建筑工程施工专业核心专业课程涉及的内容十分广泛，如《BIM土建建模》、《土木工程制图》、《工程测量》、《结构力学》、《建筑施工技术》、《混凝土装配式建筑》等，这些课程中包含理论知识和操作技能两部分，并与行业规范、工程实际紧密联系，是具工程性、实践性一体的专业核心课程。在这些课程中有一些内容由于受时间、空间的影响，在教学实施过程中无法正常讲透，如：有些构造结构复杂，且要求与受力特点破坏形态相关，因此可利用AR/VR技术，模拟出实验结果的实例图片，形象而具体地呈现给学生。学生可以根据自身的需要，合理安排时间在计算机网络环境中，按菜单方式自主选择学习内容进行轻松学习，从而改变传统的教学常规手段，真正使教学内容紧密联系实际，充分调动学生的学习主动性，大大提高了教学效率。另外，新型的AR/VR技术还有利于教师从单调重复的劳动中解脱出来，把精力用到教科研和教改方面。因此，在建筑工程施工专业课教学过程中利用AR/VR技术来改变教学的方式是十分必要的，充分运用现代信息技术进行专业课教学，AR/VR技术与教学内容有机融合，不仅可以实现因材施教、高效教学，更有利于实现学生由被动学习向主动学习的转变，是学校培养技能型人才的有效方法和手段，是职业教育走向成功教育的必然趋势。
二、AR/VR技术在建筑工程施工专业课程教学中运用的可行性
由于AR/VR技术能较好地帮助教师将建筑工程施工核心课程的部分教学内容转换成学生自主学习的模块，把知识与技能的传递过程由“教”转化为“学”成为现实，对学生传授知识、训练技能的过程变“被动”为“主动”，为因材施教、个性化教学提供了现代化教学手段。在教学过程中能充分体现出学生自主学习的氛围，消除了学生来自于各方面的消极心理，大大提高了学习效率。另外，基于AR/VR技术的信息化教学平台实现了时间、空间的限制，使学生充分利用碎片化时间、进行自主性的个性化学习，使枯燥的教学环节变得生动活泼，激发了学生学习的主动性和积极性，使泛在学习成为可能。在《装配整体式混凝土结构工程个人操作实务》的课堂教学设计过程中，利用AR/VR技术创设了实际的工作情境，虚实结合，产教结合，让学生进行沉浸式教学场景中体验真实的工作环境，实现了“做中教，做中学”的有机融合。
三、AR/VR技术在建筑工程施工专业课程教学中运用的案例分析
利用AR/VR技术进行信息化教学设计过程通常可分为教学目标的分析、教学任务的确定、信息资源的查找与设计、教学方法的选择、作品范例的筛选、评价规范的设计、实施方案的设计、学习成果的展示及修改等八个方面 。
1.依据人才培养方案、职业岗位要求和核心课程标准，进行教学目标的设计
教师必须根据建筑工程施工专业人才培养方案，针对建筑类行业职业岗位要求，结合专业核心课程标准，以及专业课程核心素养的要求；依据学生基本情况进行综合分析，分析学生学习目标和相关学习内容，结合在教学实施过程中运用的AR/VR技术，整体架构多维教学目标，以及教学重点、难点，从而有效地实施学生综合职业岗位能力的培养与形成。
2.依据教学目标，结合真实案例，进行项目任务的设计
在进行项目任务设计时，可以将教学实施过程总体上分为资料搜集、课外实践和课堂教学实施三部分。 第一部分是基础性的必备工作，通过学生自主探究学习的过程，了解学生对某一知识点及技能的掌握情况，如在《装配整体式混凝土结构工程个人操作实务》的项目任务实施时，课前学生通过线上或线下积木小游戏方式完成预制装配整体式的基本认知，利用网络搜索相关知识点，观看操作视频了解操作注意事项，为课中学习储备知识，并通过学习平台中的课经验值检测学生课前学习情况；第二部分的课外实践活动，要求学生去建筑生产一线进行调查，设计一份表格以小组合作方式让学生填写建筑工地场景中的一些标识，让学生能围绕生产一线的要求与标准进行体验式学习，建立一些装配整体式混凝土结构工程项目的直观感知，为学生把工程的实际需要与课堂的知识学习有机融合奠定良好基础；第三部分对于课堂教学实施，首先通过小组为单位在学习平台上上传自主学习和企业实践活动成果，然后教师进行收集、整理与总结，从而准确把握住学生对重、难点知识的掌握度，调整教学设计中课堂教学任务，从而实现学生学习目标的有效达成。
3.依据项目任务要求，结合学生学习能力，运用恰当的教学资源
对于教学资源首先要依据学习项目任务的需求，提供配套的教学资源，通常情况下可将网络资源、图书资料和设备等教学资源嵌入到专业核心课程专题学习网站；其次对于学习资源的选择必须针对学生的学习能力提供适当的学习资源，并赋予相应学习指导与说明才有效；最后对于提供的教学资源应当具备多样性、趣味性、技术前瞻性、多媒体立体化的，这样才能使教学资源充分发挥其作用。
4.依据专业课程特点，结合AR/VR技术，选择适当的教学方法
针对建筑工程施工专业不同专业核心课程的特点，通常采用情境教学法或现场教学法相结合的方式进行教学。对于情境教学可充分利用照片、声音、动画、视频等模拟实际工作环境，而对于现场教学可将在课堂教学中不便呈现、工艺复杂或者需要边演示边练习的环节安排到施工现场或实训室进行，这样可使教学过程合理有序、生动活泼，大大激发学生学习热情。如在《装配整体式混凝土结构工程个人操作实务》的课堂教学过程中，学生借助AR互动平台上的三维仿真软件，根据自己的施工组织设计和场地布置在VR交互平台提供的虚拟现实环境中进行构件的安装；通过形象化、直观化的仿真，学生在安装过程中能够及时发现自己的组织设计的不完善和操作方法的不正确，并能实时修改设计与操作中存在的缺陷，高效完成学习任务，从而达到学以致用的目的。
5.依据学生情况，结合教学实际，精心设计作品范例
在教学过程中，如果要求学生以完成作品的方式进行学习，教师应先设计好作品范例，作品范例的设计应当从学生角度出发而呈现一些汇报范例，让学生能更好地理解学习成果呈现的方式，结合老师范例的展示，学生就会对自己将要完成的任务有一个感性的认识。对于作品范例的设计应当注意：在作品展示的过程中，必须充分关注学生创新意识的培养与创新理念的渗透，避免给学生造成思维定势，扼杀掉学生的个性发展，使作品展示报告变得千篇一律。
6.依据教学过程，结合学生实际，进行教学评价的设计
在学习评价过程中，要利用较为科学的方法，认真设计评价规范的可操作性和准确性，采用定性与定量相结合的教学评价量表，观察点与量值设定科学合理、易操作性强，赋予信息化取值元素及大数据分析技术应用的可行性。如在《装配整体式混凝土结构工程个人操作实务》的课堂教学过程中 ，利用AR/VR交互平台把知识点的学习、模拟操作、考核成绩及工作平台的交流评价相结合，形成学生的学习报告，在设计时必须考虑到学习过程以及作品等多方面的因素。
7.依据教学目标，结合学科特点，进行教学实施方案的设计
在进行教学实施方案设计时，必须依据专业核心课程的职业素养目标，按照情境创设、项目任务背景分析、项目任务分解与实施、项目任务成果评价、项目任务拓展等环节进行设计，而对于每个环节需要哪些教学资源、采用何种教学方法、教学评价量表、设计意图等都要一一列出。另外对于教学过程中采用的教学策略、时间分配表，如何进行分组，以及学生学习任务单等都要完整呈现。
8.依据职业岗位要求，结合学生实际，进行学习成果展示与修改的设计
对于AR/VR技术融入建筑工程施工专业课程教学过程中，学生学习成果展示环节非常重要，此过程能较好地检测教师“教”与学生“学”的效果。但在具体的教学过程中，由于各因素的不可预测性，学习成果可能与预设出现不一致的现象，并产生一些课堂生成性资源，因此对于学习成果展示要预设动态元素，增设成果修改环节，以及教学评价标准增设一些变数，并随时组织进行过程性评价，只要合理把控教学过程中的各个环节就能获得比较好的教学效果。
四、AR/VR技术在建筑工程施工专业课程教学中运用的注意事项
对于AR/VR新兴的信息技术运用于建筑工程施工专业课程教学，愈来愈彰显其魅力，已在许多中等职业学校得到充分推广与运用，并作为今后教学改革与信息化教学大赛评比的一项指标。如何才能将AR/VR技术运用于课堂教学，关键是教师。因此必须强化教师AR/VR技术的培训，提升教师信息素养，提高信息化教学水平，激发学生学习兴趣，提高课堂教学的实效性，促进中等职校信息化教学的整体水平。除此以外，教师在进行教学设计和教学过程中必须注意：
1.“任务贯穿始终”。设置任务单，从课前、课中、课后的要求任务环环相扣，课前通过自主学习平台进行在线自主学习，可安排游戏、观看相关视频、收集相关资料等环节；课中让学生自设达成目标，师生协同完成学习任务；课后进一步拓展更多的工程案例。
2.“技术化解难点”。利用虚拟现实技术等信息化技术帮助学生提高学习热情，引导学生完成设计与优化，使枯燥高深的知识与技能转化直观形象的工程案例，从而有效地达成学习目标的实现。
3.“环节突出重点”。围绕项目任务设置教学环节，通过构建虚拟场景，项目任务分层实施，学生自主探究，教师分类指导，专家点评，层层递进，帮助学生掌握教学重点、难点，完成教学任务。
五、结论
由于AR/VR技术运用于建筑工程施工专业课程教学，具有传统教学方式不可替代的独特优势，并充分认识到利用AR/VR技术组织教学的重要性。因此，对于我们一线广大职教人来说，唯有不断探究，奋力前行，勇于实践，相互促进，相互交流，才能共同推动职业职业学校教育教学的改革发展，信息化教学必然会蓬勃发展起来。
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