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摘 要：近年来，随着VR等信息技术的不断发展完善，信息技术与职业教育融合的研究不断深入，并且翻转课堂为代表的全新教学模式也开始在职业院校中不断尝试。对于汽修专业来说，行业要求的“理实一体化”目标由于学校教育资源问题，实操机会相对较少。而将VR技术和翻转课堂的教学模式引用进来，就可以弥补传统课堂教学活动的不足，切实提高课堂教学的效率和质量。
关键词：职业教育 VR技术 翻转课堂 汽修专业
Research on the Application of VR Technology in Vocational Education and Teaching—Based on the Flipped Classroom Teaching Mode of Auto Repair Major
Luan Tingting Dong Nannan Qiu Chenyu
Abstract：In recent years， with the continuous development and improvement of information technology such as VR， the research on the integration of information technology and vocational education has continued to deepen， and the new teaching model represented by the flipped classroom has also begun to be tried in vocational colleges. For the auto repair major， the goal of "integration of theory and practice" required by the industry is relatively small due to school education resource problems. The introduction of VR technology and the teaching model of flipped classrooms can make up for the shortcomings of traditional classroom teaching activities and effectively improve the efficiency and quality of classroom teaching.
Key words：vocational education， VR technology， flipped classroom， auto repair professional
1 引言
近年来，虚拟现实（Virtual Reality，简称 VR）教学得到政府的高度重视，国务院印发的《国家职业教育改革实施方案》中提到要“适应‘互联网+职业教育’发展需求，运用现代信息技术改进教学方式方法，推进虚拟工厂等网络学习空间建设和普遍应用。”虚拟现实技术能够将现实环境模拟成三维动态模型，使用户不受空间或时间的限制，沉浸到该环境中。应用到教育行业中，通过营造一个“自主学习、人机交互”的教学环境，可提升学生的学习兴趣，增强学生对知识的掌握能力[1]。
随着教育教学改革的不断推进，各类院校教育方式逐渐从以教师为中心向以学生为中心的模式转变，翻转课堂被认为是一种可以让学习化被动为主动的全新的学习方式。翻转课堂重组了学习流程，调整了课堂内外的学习时间，重新分配了不同环节的学习内容，将学习的决定权从教师转移给学生[2]。美国TALBERT Robert教授曾对翻转课堂教学方式的组织模式进行了总结：“翻转课堂主要可以分为课前、课中、课后3个阶段，并通过这3个阶段进行知识的强化和内化。”职业院校是以促进就业为导向，在学习文化知识的基础之上，更加强调技术技能培养的学校，其学习方式更加灵活多样，注重培养学生的实践与操作能力。因此针对职业教育，传统课堂、书本教学往往难以取得很好的效果，而组织模式灵活、自主性强、侧重实操的翻转课堂往往能够收到更好的效果。因此翻转课堂是职业教育发展的需要，人才培养的需要[3]。
目前国内外关于VR技术在教育，特别是职业教育领域的主要研究如下：华北理工大学的范津宁基于VR技术开发了一款汽修教学实训系统。武汉职业技术学院的李雪开发了一套在线虚拟实训平台，作为职业院校学生进行实验和仿真的平台。国立巴黎高度矿业学校研发了一套用于复杂机械设备拆装的VR培训系统。爱荷华州立大学设计了一个虚拟培训研究，比较了虚拟训练和传统的体能训练后知识转移的有效性，并进行了知识保留测试。波兹南工业大学提出了多种方法，通过触觉和虚拟现实系统的帮助，为组装操作创建工作场所条件的沉浸式教育模拟。巴西圣保罗大学针对电力线运行和维护提出了一个VR训练模拟器。埃尔多拉多研究所开发了用于电工培训的VR变电站系统[4]。等等。
2 VR技术在汽修专业课堂的需求性分析
从教学资源角度来说，当前多数职业学校由于条件所限，教学资源以台架和二手车为主，数量也极其有限，且需要定期维护、更换等。这使得汽修专业这个理论与实训并重的专业，在一些学校被迫成为了理论课程教学，学生在学习过程中接受实训的机会变得更加困难，动手机会也极为稀少[5]。此外，学生在实操过程中也存在一定的安全隐患。而VR技术需要用到的设备少，学生可以利用手机等移动设备，人手一台，也不需要增加成本;公用的一体机和眼镜成本也非常有限。同时，也不存在任何的安全隐患。
从教学效果角度来说，VR技术的最大特点就是使用者能够在终端感应到最接近真买环境的模拟环境，在浸入式环境打造下，会让其拥有身临其境的感觉。学生在学习汽修专业的课程时，传统的翻转课堂教学模式是通过课前观看二维视频进行知识点学习，这会造成生动性不足、学习积极性不高等问题。而将VR技术融入新的“翻转课堂”，为学生构建身临其境的工作环境，学生对相关知识的摸索能够进一步接近真买状态，对提高学生学习积极性。在课前，将发动机以三維仿真动画的形式呈现，通过简单交互，提高预习效果;在课中，教师通过VR设备边演示发动机的装卸步骤边讲授知识点，并使学生们反复操作练习直至掌握，真正做到“做中教、教中学”;课后，教师布置作业，让学生设计、开发下一节课的VR知识点，在调动学生参与积极性的同时又体现了职业教育的实质——让学生带着项目去学习，真正掌握一技之长。此外，同学们可利用移动端设备随时随地观看VR课程进行巩固复习，打破传统课堂教学的时间、空间限制。可见，在基于VR技术的“翻转课堂”教学模式下，任何一个环节都可以弥补传统课堂教学活动的不足，优化并创新教学模式，切实提高课堂教学的效率和质量。 3 基于VR技术的汽修专业翻转课堂教学模式
3.1 总体框架
以《汽车发动机原理》课程为例，使用翻转课堂教学模式，将翻转课堂分为課前、课中及课后三个环节，将VR技术融入到每一个环节当中，层层提高教学效果。本课题总体的研究框架如图1所示：
3.2 课前教学模式
在课前，教师制作《汽车发动机原理》中“发动机工作原理及构造”章节的微课程，并将发动机的详细构造制作成三维立体模型，以二维码图片的形式输出，将其插入到视频中对应内容下。VR微课程制作完成后，上传至学生学习平台。学生通过课前观看微课程来学习知识点，并扫描课程中二维码，观看发动机的立体效果。VR微课程设计与实现过程如图2所示：
3.3 课中教学模式
在课中，VR实训课程的终端显示设备拟采用Zspace一体机。该设备是一个基于VR/AR技术的桌面平台，用户可以沉浸式地感知眼前的虚拟物体，并通过操控笔选中屏幕中的3D物体进行交互。通过Zspace一体机，教师佩戴3D追踪眼镜，利用定位笔与课程中的虚拟发动机进行实时交互，可以采用边讲解边操作的方式演示发动机的拆解与安装过程。教师授课完成后，学生亦可反复操作练习，提高实操水平。VR实训课程设计与实现过程如图3所示：
3.4 课后教学模式
在课后，教师采取布置作业的方式令学生们自行设计下节课的内容，如离合器的VR实训课程应如何设计。学生们还可以随时随地用移动端观看VR微课程进行巩固复习。
4 结束语
当前我国正在推进职业教育课程体系改革，利用新的教学设备、教学模式改善现有教育体系的不足已是大势所趋。VR技术以其独有的技术优势和成本优势，能够在职业教育汽修专业等方面为翻转课堂提供更多的帮助，为学校乃至社会培养技术过硬的专业人才。
课题项目：1.辽宁省职业技术教育学会科研规划项目：
《VR技术在职业教育教学中的应用研究—基于汽修专业翻转课堂教学模式》课题编号LZY20307。
参考文献：
[1]李培云，宋志峰.基于虚拟现实的英语远程多媒体教学系统设计[J].现代电子技术，2020（43）：161-163.
[2]王鹏，王玫.虚拟仿真下装配式建筑教学改革与实践[J].实验室研究与探索，2020（4）：174-177.
[3]车希海.现代职业教育翻转课堂的逻辑过程及内容[J].江苏教育研究，2015（4）：32-35.
[4]黄超，田丰，褚灵伟.沉浸式VR在教育培训领域中的应用综述[J].电声技术，2017（41）：99-105.
[5]申凤.浅谈VR技术与中职学校汽修专业的结合[J].内燃机与配件，2020（14）：243-244.
关键词：职业教育 VR技术 翻转课堂 汽修专业
Research on the Application of VR Technology in Vocational Education and Teaching—Based on the Flipped Classroom Teaching Mode of Auto Repair Major
Luan Tingting Dong Nannan Qiu Chenyu
Abstract：In recent years， with the continuous development and improvement of information technology such as VR， the research on the integration of information technology and vocational education has continued to deepen， and the new teaching model represented by the flipped classroom has also begun to be tried in vocational colleges. For the auto repair major， the goal of "integration of theory and practice" required by the industry is relatively small due to school education resource problems. The introduction of VR technology and the teaching model of flipped classrooms can make up for the shortcomings of traditional classroom teaching activities and effectively improve the efficiency and quality of classroom teaching.
Key words：vocational education， VR technology， flipped classroom， auto repair professional
1 引言
近年来，虚拟现实（Virtual Reality，简称 VR）教学得到政府的高度重视，国务院印发的《国家职业教育改革实施方案》中提到要“适应‘互联网+职业教育’发展需求，运用现代信息技术改进教学方式方法，推进虚拟工厂等网络学习空间建设和普遍应用。”虚拟现实技术能够将现实环境模拟成三维动态模型，使用户不受空间或时间的限制，沉浸到该环境中。应用到教育行业中，通过营造一个“自主学习、人机交互”的教学环境，可提升学生的学习兴趣，增强学生对知识的掌握能力[1]。
随着教育教学改革的不断推进，各类院校教育方式逐渐从以教师为中心向以学生为中心的模式转变，翻转课堂被认为是一种可以让学习化被动为主动的全新的学习方式。翻转课堂重组了学习流程，调整了课堂内外的学习时间，重新分配了不同环节的学习内容，将学习的决定权从教师转移给学生[2]。美国TALBERT Robert教授曾对翻转课堂教学方式的组织模式进行了总结：“翻转课堂主要可以分为课前、课中、课后3个阶段，并通过这3个阶段进行知识的强化和内化。”职业院校是以促进就业为导向，在学习文化知识的基础之上，更加强调技术技能培养的学校，其学习方式更加灵活多样，注重培养学生的实践与操作能力。因此针对职业教育，传统课堂、书本教学往往难以取得很好的效果，而组织模式灵活、自主性强、侧重实操的翻转课堂往往能够收到更好的效果。因此翻转课堂是职业教育发展的需要，人才培养的需要[3]。
目前国内外关于VR技术在教育，特别是职业教育领域的主要研究如下：华北理工大学的范津宁基于VR技术开发了一款汽修教学实训系统。武汉职业技术学院的李雪开发了一套在线虚拟实训平台，作为职业院校学生进行实验和仿真的平台。国立巴黎高度矿业学校研发了一套用于复杂机械设备拆装的VR培训系统。爱荷华州立大学设计了一个虚拟培训研究，比较了虚拟训练和传统的体能训练后知识转移的有效性，并进行了知识保留测试。波兹南工业大学提出了多种方法，通过触觉和虚拟现实系统的帮助，为组装操作创建工作场所条件的沉浸式教育模拟。巴西圣保罗大学针对电力线运行和维护提出了一个VR训练模拟器。埃尔多拉多研究所开发了用于电工培训的VR变电站系统[4]。等等。
2 VR技术在汽修专业课堂的需求性分析
从教学资源角度来说，当前多数职业学校由于条件所限，教学资源以台架和二手车为主，数量也极其有限，且需要定期维护、更换等。这使得汽修专业这个理论与实训并重的专业，在一些学校被迫成为了理论课程教学，学生在学习过程中接受实训的机会变得更加困难，动手机会也极为稀少[5]。此外，学生在实操过程中也存在一定的安全隐患。而VR技术需要用到的设备少，学生可以利用手机等移动设备，人手一台，也不需要增加成本;公用的一体机和眼镜成本也非常有限。同时，也不存在任何的安全隐患。
从教学效果角度来说，VR技术的最大特点就是使用者能够在终端感应到最接近真买环境的模拟环境，在浸入式环境打造下，会让其拥有身临其境的感觉。学生在学习汽修专业的课程时，传统的翻转课堂教学模式是通过课前观看二维视频进行知识点学习，这会造成生动性不足、学习积极性不高等问题。而将VR技术融入新的“翻转课堂”，为学生构建身临其境的工作环境，学生对相关知识的摸索能够进一步接近真买状态，对提高学生学习积极性。在课前，将发动机以三維仿真动画的形式呈现，通过简单交互，提高预习效果;在课中，教师通过VR设备边演示发动机的装卸步骤边讲授知识点，并使学生们反复操作练习直至掌握，真正做到“做中教、教中学”;课后，教师布置作业，让学生设计、开发下一节课的VR知识点，在调动学生参与积极性的同时又体现了职业教育的实质——让学生带着项目去学习，真正掌握一技之长。此外，同学们可利用移动端设备随时随地观看VR课程进行巩固复习，打破传统课堂教学的时间、空间限制。可见，在基于VR技术的“翻转课堂”教学模式下，任何一个环节都可以弥补传统课堂教学活动的不足，优化并创新教学模式，切实提高课堂教学的效率和质量。 3 基于VR技术的汽修专业翻转课堂教学模式
3.1 总体框架
以《汽车发动机原理》课程为例，使用翻转课堂教学模式，将翻转课堂分为課前、课中及课后三个环节，将VR技术融入到每一个环节当中，层层提高教学效果。本课题总体的研究框架如图1所示：
3.2 课前教学模式
在课前，教师制作《汽车发动机原理》中“发动机工作原理及构造”章节的微课程，并将发动机的详细构造制作成三维立体模型，以二维码图片的形式输出，将其插入到视频中对应内容下。VR微课程制作完成后，上传至学生学习平台。学生通过课前观看微课程来学习知识点，并扫描课程中二维码，观看发动机的立体效果。VR微课程设计与实现过程如图2所示：
3.3 课中教学模式
在课中，VR实训课程的终端显示设备拟采用Zspace一体机。该设备是一个基于VR/AR技术的桌面平台，用户可以沉浸式地感知眼前的虚拟物体，并通过操控笔选中屏幕中的3D物体进行交互。通过Zspace一体机，教师佩戴3D追踪眼镜，利用定位笔与课程中的虚拟发动机进行实时交互，可以采用边讲解边操作的方式演示发动机的拆解与安装过程。教师授课完成后，学生亦可反复操作练习，提高实操水平。VR实训课程设计与实现过程如图3所示：
3.4 课后教学模式
在课后，教师采取布置作业的方式令学生们自行设计下节课的内容，如离合器的VR实训课程应如何设计。学生们还可以随时随地用移动端观看VR微课程进行巩固复习。
4 结束语
当前我国正在推进职业教育课程体系改革，利用新的教学设备、教学模式改善现有教育体系的不足已是大势所趋。VR技术以其独有的技术优势和成本优势，能够在职业教育汽修专业等方面为翻转课堂提供更多的帮助，为学校乃至社会培养技术过硬的专业人才。
课题项目：1.辽宁省职业技术教育学会科研规划项目：
《VR技术在职业教育教学中的应用研究—基于汽修专业翻转课堂教学模式》课题编号LZY20307。
参考文献：
[1]李培云，宋志峰.基于虚拟现实的英语远程多媒体教学系统设计[J].现代电子技术，2020（43）：161-163.
[2]王鹏，王玫.虚拟仿真下装配式建筑教学改革与实践[J].实验室研究与探索，2020（4）：174-177.
[3]车希海.现代职业教育翻转课堂的逻辑过程及内容[J].江苏教育研究，2015（4）：32-35.
[4]黄超，田丰，褚灵伟.沉浸式VR在教育培训领域中的应用综述[J].电声技术，2017（41）：99-105.
[5]申凤.浅谈VR技术与中职学校汽修专业的结合[J].内燃机与配件，2020（14）：243-244.