摘要：本研究聚焦于混合现实（MR）技术在中职数控虚拟实训中的应用，通过模块化课程设计，旨在提升实训效果与学生学习兴趣。研究分析了MR技术与教育理论融合不足、模块化设计方法缺乏系统性等痛点，提出了基于MR技术的模块化课程设计方法，并开发了相应的虚拟实训场景和模型。研究结果表明，MR技术显著增强了虚拟实训的互动性和趣味性，为中职数控教育提供了新的教学路径。

关键词：混合现实（MR）、中职数控、虚拟实训、模块化课程设计

一、国内外研究的现状与趋势

（一）国外研究现状与趋势

美国斯坦福大学（Stanford University）的虚拟人工智能实验室（Virtual Human Interaction Lab）致力于探索虚拟现实和增强现实在教育中的应用。他们研究如何利用MR技术提供更沉浸式的学习体验，并开展了许多相关项目和课程设计研究。日本东京大学（University of Tokyo，Japan）的虚拟现实研究中心与工学院合作，致力于在教育领域开展基于MR技术的研究。他们开展了虚拟实训模块化课程设计的项目，以提供更丰富和实践性的学习体验。

（二）国内研究现状与趋势

通过对知网相关文献进行统计分析，将混合现实技术作为关键词进行检索，搜索结果为92篇，中职模块化课程建设搜索结果为149篇，且多为近三年内发表。如果在搜索中将混合现实技术和中职模块化课程建设作为关键词，检索结果为0篇。上述检索结果说明，当前职业学校对此本课题涉及到的内容研究较少。渤海大学教育科学学院于诗瑶在《混合现实技术的教学特性与应用场景分析》一文提出，在教育领域中的混合现实技术应用主要基于它的三个特性—教学信息的多维视觉显示、教学体验的深度沉浸性和教学交互活动的自然性，基于此，混合现实技术的常见教育应用场景可分为三大类—智慧校园数据的可视化呈现、职业技能或操作能力的虚拟仿真培训以及混合现实课堂教学。

二、研究内容与方法

（一）研究内容

1.深入研究混合现实技术与教育理论的融合，探索MR技术在教育中的应用特点和优势；

2. 建立基于MR技术的虚拟实训模块化课程设计方法，包括学科知识体系的构建、虚拟环境的设计与开发、学习目标的设定和评估方法等；

3.开发相应的虚拟实训模块化课程设计工具和平台，以便实际应用和教学实践；

4.评估基于MR技术的虚拟实训模块化课程的学习效果，建立有效的评估指标和方法，并提出相应的优化策略。

（二）研究方法

本研究综合运用了文献研究、需求调研、专家意见征询、实验研究和数据分析等方法。通过这些方法的综合应用，深入地探索基于混合现实MR技术的中职数控虚拟实训模块化课程设计，从而提供实用的解决方案和支持。

三、混合现实MR技术的中职数控虚拟实训模块化课程设计方案

（一）学科知识体系构建

中职数控课程作为职业教育的重要组成部分，其核心知识点涵盖了数控原理、编程技术、机床操作、加工工艺等多个方面。这些知识点之间具有严密的逻辑关系和层次结构，共同构成了数控技术的完整体系。为了实现课程设计的模块化，我们首先需要对这些核心知识点进行梳理和归纳，明确它们之间的关联性和依赖性。

在构建模块化知识体系时，遵循“由浅入深、由易到难”的原则，将数控课程划分为若干个相对独立又相互联系的模块。每个模块聚焦于特定的知识点群，如数控编程基础、机床操作与维护、复杂零件加工等，确保学生能够在每个模块中深入学习并掌握相应的知识和技能。同时，各模块之间通过项目任务或综合实训等方式进行衔接，使学生能够综合运用所学知识解决实际问题。

（二）虚拟环境设计与开发

基于混合现实（MR）技术的虚拟实训环境设计，是模块化课程设计的重要环节。我们充分利用MR技术的沉浸感、交互性和实时反馈等特点，为学生创造一个高度仿真的数控实训场景。

在设计思路上，注重将理论知识与实际操作相结合，通过虚拟环境中的模拟操作，使学生在无风险的环境下进行实践训练。根据数控实训的特点和需求，对虚拟环境进行细致规划和布局，包括机床模型、加工零件、刀具库等元素的设计和呈现。

在开发过程中，采用先进的MR开发平台和工具，通过三维建模、动画制作、交互编程等手段，实现虚拟环境的构建和功能的实现。我们还利用传感器和追踪技术，实现对学生操作行为的实时捕捉和反馈，为学生提供即时、准确的反馈信息。

（三）学习目标与评估方法

为了确保模块化课程设计的有效性和实用性，设定了明确的学习目标，并提出了基于MR技术的虚拟实训课程的学习效果评估方法和指标。

在学习目标方面，注重培养学生的知识、技能和情感态度等多个方面。具体来说，学生需要掌握数控编程的基础知识、机床操作的基本技能以及解决实际问题的能力；同时，注重培养学生的创新思维、团队合作精神和职业素养等综合素质。

在评估方法上，采用多元化、全方位的评估方式。除了传统的笔试和实操考核外，还引入了基于MR技术的虚拟实训评估系统。该系统能够实时记录学生的操作过程和结果，并根据预设的评估指标和算法进行评分和反馈。

四、结论与展望

本研究通过深入探索混合现实（MR）技术在中职数控虚拟实训中的应用，成功构建了基于MR技术的模块化课程设计方案。研究发现，MR技术显著提升了虚拟实训的趣味性和互动性，增强了学生的学习兴趣和动机，进而提高了学习效果。本研究的主要贡献在于提出了将MR技术与教育理论深度融合的模块化课程设计方法，并开发了相应的虚拟实训场景和模型。然而，研究中也存在数据收集范围有限、评估指标需进一步完善等不足。未来，我们期待MR技术在中职教育中的进一步普及和优化，特别是在个性化学习、智能评估等方面实现新的突破，以推动中职教育质量的全面提升。

参考文献

[1]于诗瑶.混合现实技术的教学特性与应用场景分析[J].中国信息技术教育，2023（19）：94-96.

[2]刘俊英，梁丰.混合现实（MR）技术在机械实践类课程的全息教学应用研究[J].机械工程师，2023（9）：104-106.

基金项目：本文系2023年度山东省职业教育学会职业教育科研课题“基于混合现实MR技术的中职数控虚拟实训模块化课程设计研究”研究成果。