基于AR/VR的现代职业教育教学平台的构建
摘要：随着现代信息技术的快速发展，基于AR/VR技术新业态人才的供给侧需求也日益加剧，从而为区域经济发展提供人才支撑的现代职业教育带来新的挑战与发展机遇。而AR/VR技术应用于现代职业教育教学，是通过AR/VR技术与课程教学内容有机融合，构建出直观、生动形象的三维立体知识与技能教学体系，改变了传统的平面式单向传输的教学方式，从而提升学生的直观形象、多维交互的思维能力，对于学生知识体系的建构、专业技能的形成具有很大的帮助。
关键词：AR/VR；现代职业教育；教学平台构建
1引言
增强现实技术(AR，Augmented Reality)，是一种可以将真实世界与虚拟现实进行巧妙融合技术；虚拟现实技术(Virtual Reality，VR)，也被称作是灵境技术，利用电脑模拟生产一个三维空间的虚拟世界。AR/VR技术是通过电子信息、计算机、仿真技术，将这三者融于一体，在实际中主要体现为虚拟、真实的多元环境要素融合，会给人带来身心愉悦、环境沉浸感享受。AR/VR运用计算机仿真系统进行构建，实现信息的多元化融合以及多维的动态视景。本文针对AR/VR技术在现代职业教育教学的应用，结合教学平台创建过程，探究学生在虚拟环境中如何有效地进行线上学习。
2 AR/VR在现代职业教育教学中的应用意义
通过运用AR/VR技术，学生可以将一些难以利用平面表现出来的知识与技能、或是难以运用人们肉眼观察到世界等较好地展现，例如电磁波、立体几何、电磁场等；AR/VR技术能突破时间与空间的束缚，构造出现实场景，让学生沉浸式体验，例如：建立建筑工地、建立钳工、焊工车间等。学生在虚拟教学环境中，运用AR/VR技术将模拟环境与学习体验有机融合，可以实现良好沟通和实时双向互动，使学生将自身内在经历与现实学习的知识与技能进行深层次的联系。可见，AR/VR技术既能提升学生课堂的参与能力，又能加强课堂中师生、生生的交流以及互动，使得学生的学习积极性和主动性得到很好的提升。另外，AR/VR技术融入于现代职业教育教学，可以将教学中的知识点集合，实现情景体验式学习，通过认知与知识的建构，实现以学生为主的学习模式[1]。游戏化教学虽然属于AR/VR情景教学范畴，学生可以高效学习，但学习效果会受到游戏的互动性以及可视性的局限。因此在现代职业教育教学中，AR/VR技术可以满足学生学习的基本需求，符合学生的心理特征和性格调整，保证教学的有效性，从而满足了交互式、可视化教学的需求。教师利用AR/VR技术，运用于现代职业教育教学设计，绝大地提高了学生的学习兴趣[2]。
3 AR/VR在现代职业教育教学中的实践过程
AR/VR技术在现代职业教育的教学过程中，学生可以自主进行人机交互系统控制，保障信息的有效传送，形成感官刺激来吸引学生的注意力，学生在注意力高度集中状态下学习，加强了知识的理解、逻辑思维的发散、创新能力的提升，发展了学生情感、思维、行为等要素，促进了关键知识点的快速掌握[3]。
3.1体验式教学
虚拟环境下的体验式教学，学生习得的知识与技能信息以不同途径渠道为媒介，通过互联网络的超链接，在网络进行信息发布，使学生在网络操作体验过程中增强学习效果。基于AR/VR技术的在线学习与在线测试等虚拟化在线教学，使得教学内容得到有效呈现，如此高效协同性模式与传统单一媒体教学相比，教学效能大大提升。特别是虚拟环境中的人机交互系统的创建，依据学生学习需求智能推送学习资源，对于学生进行因材施教更为便捷，从而促进了学生个性发展，为培养高素质的人才队伍可以提供极大便利。例如：在进行工地施工安全教育时，利用VR技术可以模拟出工地施工场景，进行交互漫游和实时学习考核，使学生沉浸在虚拟的环境中，真切地感受工程场景，查看工程结构的部件、体验工程施工中的可能存在的危险（高处坠落、物体打击、消防火灾、洞口坠落、脚手架倾倒、塔吊坠落等），由此提升了学生的心理承受能力和应急处置能力。因此，AR/VR技术的体验式教学，使教学内容呈现形式发生改变，教学内容更加生动，将外在形式与内在机构实施有效结合，从而促进了教师教学观念的转变及提档升级[4]。
3.2发现式教学
学生学习的过程实质上是在教师的引导下解决问题的过程，可以说发现问题是解决问题的前提，解决问题是培养学生学习能力的核心；因此，教师在进行实验或实训教学过程中，可以运用这AR/VR技术，使学生在短时间内融入教学以及学习环境。在运用AR/VR技术在进行实践性教学过程中，通过发现式教学促进学生解决问题能力的提升，教师可以创建虚拟的教学情境，以发现、分析、解决问题为课堂教学的主线，引导学生积极思维，学生在虚拟氛围里通过自主学习或合作探究方式来发现问题、分析现象、找出结论。例如，在《建筑制图》及相关课程的教学过程中利用VR技术模拟的虚拟环境，让学生体验到现场实训不可能观察到的各部件以及重要部件独立工作的原理；在虚拟化学习过程中，通过学生亲自操作，大大激发了学生的学习积极性，从而更好地了解构件的构造；同时，可以生生、师生和人机间实时在线互动，共享学习资源，由此来提高学生的学习能动性；另外，利用VR技术也可以突破时空限制，在条件具备时随时随地利用VR设备进行学习。这样，既节约了学习时间，又降低了学习难度，更提高了学习效率。
通过发现式教学，进而构建出以人类的认知特征为主的网络化教学系统框架，体现出现代职业教育中的不同知识点与逻辑，使其得到梳理以及整合，形成现代职业教育教学知识框架，便于学生的学习[5]。
3.3情境式与协同工作式教学
由于AR/VR技术运用于教学领域最显著的特点体现在具有三维动画教学的功能，通过虚拟现实技术，以三维动画的形式将教学内容中较为抽象的概念、实训过程等相关教学材料进行整理，创建真实的学习情境，进而实现教学目标的达成。目前，随着建筑业技术的快速升级，装配式建筑对传统建筑产生重大变革，如：装配式建筑的设计、施工人员的培训及工程管理等方面都发生着重大变化；通过AR/VR技术，可以把装配式建筑的设计、生产、运输、施工全过程，虚拟在一间小小的教室内让学生完成体验，有效锻炼了学生实际工作能力，快速、高效地培养装配式建筑人才。
而AR/VR所在环境中的协同工作式教学，通过人机交互系统实现互动以及交流的有效性，保障学生探究问题能力额提升，培养学生良好的团队意识，这对于现代职业教育教学效率提升提供极大便利[6]。
4基于AR/VR的现代职业教育教学平台的构建
为了有效实施基于AR/VR技术的教学活动，必须构建以AR/VR 软件为基础，以不同类型的 AR/VR 设备为基础载体，以教学实训管理平台为依托的教学平台，还应结合优质的职业教育教学资源，把职业教育复杂知识原理以 AR/VR 效果进行展现，对于教师教学可以提供很大帮助，特别是对于无法通过传统教学模式教学的知识点有很好的作用。在此基础上创建各类相应的教学管理应用子系统，即构建AR/VR技术的“平台+模块（区域）”教学平台。
4.1桌面实训区
教师可将学生分组，每组2到4 人，对于AR/VR 设备进行共同操作，加深对于现代职业教育知识的理解，之后进行虚拟仿真的培训。以桌面式 VR 操作平台为主，手持红外笔，与桌面式全息操作系统进行有效结合，这样就可以随时可以捕捉到用户手部，在空间中的位置信息，针对眼前全息图像实施交互。小组形式进行教学，并对每组需配置 1 套VR 设备，安排一个学生主做，其他学生可以佩戴一些非追踪眼镜进行观看，之后学生们可以与教师讨论，学生可以在小组内部轮换，老师可起到辅助作用，将演示效果投影到大屏幕上，这对于同学们对于知识理解有较好的效果。
4.2沉浸体验区
可以让学生佩戴头盔，并搭配手柄，配结合空间定位技术，学生可以进行虚拟环境的真正体验。学生可以随意走动以及操作，亲身感受到技术带给自己的游戏以及视听体验。而在体感交互区：教师可以指导学生通过 Kinect 设备，将参与内容以及即时动态捕捉，之后影像辨识、语音辨识别、麦克风输入等信息，使得参与的学生可以与教师，或是与学生进行操作以及互动。可见，虚拟现实技术的引入保障了虚拟培训成为真实[7]。
4.3成果展示区
AR/VR教育教学平台构建的虚拟培训环境，可以向学生提供与真实环境相似的学习环境，在此环境中，学生可以以虚拟环境以及人机交互设备为基础，对于职业教学内容进行操作或多种实验，以网络虚拟环境为依托，达到信息化往后拉阔系统内容的联通，保障师生活动是学习以及学生自主性学习目标的实现。在真实的实训环节，教师可以引导学生在虚拟背景下创建三维模型，并对于相关的技术进行必要研究，例如增强现实技术、集中数字媒体的融合、自然灾害现象以及仿真等，对于以上技术在国家公共安全事件实施模拟以及分析，了解影视产品制作、数字媒体的生成、游戏动漫生成、展示等，使得学生获得足够的职业教育知识，通过AR/VR的现代职业教育教学平台的构建，使得学生明确虚拟环境创建过程，职业教育相关内容，增加学生对于知识探索的欲望。并结合已经搭载实训室录播直播系统、现代职业教育的学科资源，将理论落实于实践，学生对于现代职业教育的认识会更加深刻。
5 结束语
AR/VR目前在我国已经得到广泛应用。在现代职业教育的教学过程中运用此技术，可以促使保障教学更加科学。传统幻灯片、PPT等教学内容在屏幕上教学，较为抽象，通过这种教学模式，一些学生依然无法理解现代职业教育相关知识的含义，更无法进行启发式教学。而AR/VR在现代职业教育教学中的渗透，会收集一些较为形象且直观的视觉以及听觉材料，使学生在现代职业教育教学环境中有身临其境的而体验，增强教学效果。
参考文献
[1]张志祯. 虚拟现实教育应用：追求身心一体的教育--从北京师范大学“智慧学习与AR/VR教育应用学术周”说起[J]. 中国远程教育, 2016(6):5-15.
[2]梁慧慧. 基于AR/VR技术的室内设计专业高效课堂教学模式构建[J]. 工程经济, 2018, 28(10):61-64.
[3]徐蕾. VR/AR技术引入职业教育微课资源建设中的一点思考——以高职院校酒店管理专业为例[J]. 丝路视野, 2017, 000(035):P.64-64.
[4]闫龙. 虚拟与增强现实技术(VR/AR)在建筑施工安全中应用的探索[J]. 居舍, 2018, 000(015):P.165-165.
[5]王同聚. 虚拟和增强现实（VR/AR）技术 在教学中的应用与前景展望[J]. 数字教育, 2017.12（32）.52-53.
[6]吴梅青. “能力本位”高职药学专业实践教学平台构建%Construction of Practice Teaching Platform for Higher Vocational Education Pharmacy Based on competence[J]. 广州化工, 2014, 041(018):208-210.
[7]吴黎旦, 黄炜倩, 肖林炜. 基于VR的现代职业教育教学平台的构建%Construction of Teaching and Training Platform of Distance Vocational Education Based on VR[J]. 宁波广播电视大学学报, 2018, 016(002):96-101.
