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虚拟现实技术在职业教育中应用研究的综述(2013-2023年)

李宇龙 邓发全 王听香 周雄俊
  
大鑫媒体号
2024年12期
1.四川师范大学计算机科学学院 2.四川省成都市中和职业中学

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摘 要:虚拟现实技术为职业院校学生提供了高度沉浸式的学习体验。本研究采用内容分析法和系统文献分析法,对2013年至2023年间发表在CNKI的65篇相关文献进行深度阅读与讨论。研究发现,虚拟现实技术在职业教育中的应用研究呈现出应用领域广泛、应用方式多样的特点,但仍面临着实证研究不足、研究深度不够的问题与挑战。最后,本研究针对相关问题提出了一些建议。

关键词:虚拟现实;职业教育;研究综述

国家教育部于2020年发布的《职业院校数字校园规范》明确表示,应利用各类信息技术,建立虚拟仿真实训资源和环境,以解决实验实训教学所面临的各种难题。职业教育以其职业导向和实用性为特点,要求学生能够于在校期间获得实际操作技能并积累工作经验。然而在职业教育教学过程中,许多实践性教学内容,受环境、场地、设施设备、安全、资金等因素影响,难以实现有效教学[1]。因此,研究者们尝试利用虚拟现实技术优化教学模式、改变职业院校的教学环境,为学生打造一个仿真的虚拟学习场所[2]。在这一背景下,本文旨在通过对2013年至2023年的相关文献进行综述研究,深入分析虚拟现实技术在职业教育中的应用趋势,从而为职业教育的实质性改革提供理论支持和实践指导。具体研究问题包括:(1)虚拟现实技术在职业教育中的应用研究的发文趋势;(2)虚拟现实技术在职业教育中的应用研究现状;(3)虚拟现实技术在职业教育中的应用研究焦点变迁及原因分析;

1.研究方法与过程

1.1文献筛选

截至2023年12月,在中国知网平台上以“虚拟现实技术应用+职业教育”、“虚拟现实+职业教育”、“VR+职业教育”为主题词进行了三次精确检索,共获得936篇文献。去重后,共得到516篇文献。这些文献包括学术期刊、学位论文、会议、报纸、图书、成果等,最终选取其中学术期刊为研究对象,共得到292篇文献。2013年1月1日至2023年12月2日,有关虚拟现实技术在职业教育中的应用研究每年的发文量如图1所示。

笔者对检索后得到的文献进行进一步的筛选,首先删除与研究主题存在较大出入的文献(N=129),而后在剩余的163篇文献中主要选用SCI期刊、EI期刊、核心期刊、CSSCI、CSCD及AMI等级的期刊文献(N=38)。为保证研究样本的严谨性,还选用了一些与研究主题紧密相关的专业期刊文献(N=27),最终共选取65篇文献作为研究样本。

1.2类目与分析单元

通过对65篇研究文献进行汇总分析,最终划分为5个维度:教学应用研究、相关理论研究、虚拟学习资源建设、教学模式研究、教学系统研究,各维度文章发表年份见表1,相关研究的占比统计如图2。

(1)教学应用研究。教学应用研究主要探究虚拟现实技术加持到职业教育后的教学效果,分析其中的优势与不足、提出了解决措施、给出了相关建议等,为虚拟现实技术在职业院校中的应用提供了方向指引和可行性分析,其占比49.23%。

(2)相关理论研究。相关理论研究主要关注于虚拟现实技术在职业教育领域应用的必要性、可行性,以及在应用时可能遇到的挑战及相应的对策等方面,其占比21.54%。

(3)教学模式研究。研究者广泛探索虚拟现实与职业教育相结合的新模式,包括体验式教学、理虚实一体化教学、项目式教学等。这些教学模式充分利用虚拟现实技术,结合职业教育需求,以更贴近实际、高效的方式帮助学生掌握知识与技能,其占比12.31%。

(4)教学系统研究。虚拟教学系统的研究旨在解决职业教育中传统教学的一些问题,如实训时间不足、教学资源分散、教学环境缺失等。其主要目的是提高学生学习效率,提升教师专业水平和教学能力。研究涵盖了职业院校自主开发的虚拟实训系统以及校企合作开发的系统等,其占比10.79%。

(5)虚拟学习资源建设。职业教育的虚拟学习资源建设主要包括虚拟实训平台的开发、教学资源库平台的建设、实训基地的营造等几方面。如产教融合背景下的教学资源平台、专业课程教学资源库、职业实训基地的建设等,其占比6.15%。

2研究发现

2.1发文趋势

通过研究图1可知,关于虚拟现实技术在职业教育中应用的文章发文量呈波动上升趋势,且于2021年达到顶峰,共发表44篇文章。值得注意的是,发文量于2017年大幅跃升,原因可能是教育部发布了《关于2017-2020年开展示范性虚拟仿真实验教学项目建设的通知》文件,支持虚拟现实技术在职业教育领域的研究和建设。因此,我国学界对虚拟现实技术在职业教育中的应用表现出高度热情,成为职业教育领域的研究重点之一。

通过分析图2可知,近十年,学界对虚拟现实技术在职业教育中应用的研究主要集中在教学应用和相关理论上,占比高达70%。这说明研究者更注重虚拟现实技术在职业教育中的直接应用,并致力于为应用构建理论支撑。

通过观察表1可知,各维度发文数量在2017年及以后都有不同程度的增幅,原因之一可能是国家政策对职业教育与虚拟现实技术的支持;另一方面,近年来虚拟现实技术的进步和虚拟现实产业的发展也激发了相关研究者的热情。然而,在所选的65篇样本中,对学习资源建设研究的文章存量最少,且在2020年之后变成了空白。这可能是由于虚拟学习资源开发难度大、周期长且效果不明造成的。

2.2应用研究情况.

虚拟现实技术应用于职业技能训练是培养高素质技能型人才、加快我国职业教育信息化的必然选择和有效途径[3]。通过阅读研究文献,笔者发现:

(1)虚拟现实技术在医学、电子、农业、铁路运输、汽车工业、工学、会计和艺术等领域取得了显著成果。

(2)对于虚拟现实技术应用的方式多样,存在开发虚拟实训平台、研究虚拟仿真教学平台、构建虚拟学习系统、进行虚拟现实实践教学设计、研发虚拟实践实训教学系统、搭建虚拟现实教学环境、建设虚拟仿真实验室等多种形式。

(3)大多数应用研究聚焦于理论层面与模型层面,而少有实证研究对其教学机理进行深入挖掘与分析。有文章介绍了VR技术在护理实训、解剖实验、临床实训、等方面中的应用,提出虚拟现实技术可以为提高实训教学质量提供借鉴[4]。但从实证角度来看,此研究对教学规律的挖掘和分析仍可以一步开展。

2.3研究焦点的变迁

通过分析表1以及阅读相关文献,我们可以大致将国内近十年时来对虚拟现实技术在职业教育中应用研究分为三个阶段。第一个阶段(2013-2016年)是起始阶段,研究总量有限,主要集中在实际应用和相关理论研究上。此时职业教育当时正处于信息化1.0阶段,研究者主要关注传统信息技术在教学中的应用,对于新兴的虚拟现实技术缺少足够的了解和认识[5]。

第二个阶段(2017-2020年)是繁荣阶段,国家政策的支持和虚拟现实技术进步推动了研究的快速增长。除了教学应用和理论研究外,对教学模式、系统以及虚拟学习资源的研究也迅速展开。此时职业教育此时正处于信息化2.0时代,得益于计算机图形学和仿真技术的发展,出现了虚拟仿真、虚拟课堂等一大批相关研究成果,促使我国职业教育变革稳步推行。

第三个阶段(2021-2023年)是持续发展阶段,研究仍集中在教学应用和相关理论领域,但对虚拟学习资源的研究减少。可能的原因是国家职业教育智慧平台的发布,提供了丰富的虚拟仿真实训资源,研究者将更多精力投入到资源的应用、理论的支撑、模式的探讨上。此时职业教育此时正经历数字化转型的关键阶段,研究者积极探索新技术在职业教育中的应用。

未来,随着职业教育数字化转型的发展,虚拟现实技术在职业教育中应用研究可能聚焦于以下方面:

(1)进行职业教育领域“理虚实”相结合的新型模式探究与理论探索。将传统的理论学习与虚拟实境和实际场景相融合,为学生提供更全面的学习体验;

(2)进行将虚拟现实技术应用于职业教育实践的实证研究。不仅仅将研究重点放在“器”与“术”的层面,而是深入挖掘与分析虚拟现实技术在职业教育中应用的教学机理。

(3)由“重技术”的研究向“重素养”的研究转变。更深入地理解虚拟现实技术在职业教育中扮演的角色,培养学生在数字时代所需的综合素养,真正将学生的发展与需求作为主导,而不是让技术超越了人本身。

3结论与建议

(1)开展面向职业课程整体的虚拟现实技术应用研究

目前虚拟现实技术在职业教育中的研究主要关注一节课或一个知识点,缺乏对整体学科课程的应用思考。这导致对虚拟现实技术在职业教育中的整体应用理解不足,对相关职业课程的教学机理研究相对薄弱。未来的研究可深入探讨虚拟现实技术在整个学科课程中的融入,包括学科核心素养和特定技能培养等。

(2)深化职业院校教师虚拟现实技术应用的培训研究

虚拟现实技术为职业教育的技能学习提供理想解决方案,但职业院校教师在数字化教学方面的应用能力仍显著不足。随着国家智慧教育平台的推动,职业院校将面临更多虚拟现实资源的选择,这成为教学模式转型的趋势。因此,迫切需要深化职业院校教师能力培训,提升对数字资源的应用能力,培养适应数字时代职业院校教学需求的新型教师。

(3)聚焦虚拟现实技术在职业教育中的实证研究

在未来,对虚拟现实技术的研究可以着眼于在实证层面,深入剖析虚拟现实技术的应用,特别关注在整合虚拟学习资源与传统实训资源方面的机制,以及如何巧妙利用虚拟学习资源引导学生实现个性化和差异化学习方面。

参考文献

[1]王海,李波.虚拟仿真技术在职业教育实践性教学环节中的应用[J].中国职业技术教育,2011,(14):48-51.

[2]陈杰,王淼.美国职业教育虚拟现实技术的应用及启示[J].成人教育,2021,41(06):90-3.

[3]郭烁,李瑶庆,侯晓飞.虚拟现实技术应用于职业技能训练:应用领域、理论基础、设计要素、效果测评——基于国外37篇实证研究的系统性分析[J].中国职业技术教育,2022,(06):31-9.

[4]刘娉.虚拟现实技术在卫生职业教育实训教学中的应用探讨[J].卫生职业教育,2023,41(23):99-101.

[5]姜丽萍,谢传兵,贾清水,et al.赋能、转型、变革——职业教育数字化实践与探索——2022年职业教育国家级教学成果奖“数字化”主题获奖成果分析[J].中国职业技术教育,2023,(26):65-74.

作者简介: 李宇龙(2001年3月),男,汉族,河北保定人,硕士,学生,主要从事教育技术学研究。 邓发全(1978年10月),男,汉族,四川成都人,本科,二级实训指导教师,主要从事中职汽车运用与维修专业课教学。 王听香(2000年12月),女,汉族,四川内江人,硕士,学生,主要从事现代教育技术研究 周雄俊(1976年2月),男,汉族,四川广汉人,硕士,副教授,主要从事教育技术学研究。 基金项目1:2021年四川省教育学会重点课题:“5G 技术在教育领域的应用策略与实践研究”(课题编号:XH20210715) 基金项目2:四川师范大学横向课题:“智慧教育示范区教师培养研究”(课题编号:HX20220089)

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