干货丨在职业教育的“最后一公里”扬鞭奋蹄是种怎样的感受

中国计算机学会职业教育专业委员会第19届年会于12月9日至11日在广东顺德隆重召开。本届年会由胡锦超职业技术学校承办，共有来自全国各地200余名专家学者代表参会。

年会围绕主题“国家信息化发展战略进程中的中等职业教育教学改革”开展，就当前我国信息化战略部署、信息产业领域与职业教育互动发展动态、中职学校教学诊断与改进、信息化领域相关专业教学内容与教学模式改革、信息化教学资源及平台的建设与应用、VR技术应用等方面组织深层次的研讨。

各位专家学者大家好，我叫闫宏伟，今天非常荣幸能站在这里给大家做一个分享。我今天和大家分享的内容，是VR在职业教育教学改革中的应用，那谈到应用的话，我们希望能带给大家一些干货，所以今天呢，我们准备的是一个完整的，从前期如何走，到中期如何落地，当我们遇到一些可能的挑战和困难这3个方面，给大家来进行一些分享。

说应用的话我们就以终为始地说，也就是说我们把应用到底用在什么地方，我们最终呈现一个什么样的应用形态，所以在这块的话呢科大讯飞VR提出了一个N+1复合实训室，以结合职业教育的最根本的东西去开展这方面的科研。背景主要是结合现在职业教育仪器、建设条件等限制，解决投入不足等问题，去开发的一套产品，那在产品落地方面的话呢，是以系统和产品和教研三方面相结合的方式来做。

N是指职业院校里非常重要的一学科领域，如计算机通信、商务礼仪、应急、旅游管理等很多中职院校和高职院校都有的一些学科。针对这些学科科大讯飞VR做了系统性的准备，结合的职业教育院校里面，很多优质的教材和优质的教学成果，这是N的含义。1是指由于在职业教育里面的各个院校的定位，它的特色不同，所以在1这一块，我们做了定制性的准备，即有一块是结合学校本身的教育特点来准备的。

继续说应用，VRAR从应用场景角度，我们罗列出来的，是现在已经有的一些教学类的结合。我们做了很多的这种实践性的一个尝试，但从大的宏观原则角度来说，分为4个方面：

第一方面是宏观的支持，在我们的教室中没法展示的宏观系统的时候，就特别能说清楚，这个恰恰就是在教学里面很重要的一个环节，因为不能让学生盲人摸象，不能让大家只从局部知识着手，所以一般这个知识点就不太好去讲解。举例说，我们如果讲一个网络的系统功能的话，那网络系统工程我们首先要让学生知道，就是拓扑图，那拓扑图就是一个宏观教学，我们需要知道它的几个层级，在这一块实际就面临着很多职业院校存在的挑战——理论性太强，但教具又不够充分。第二方面，是微观教学，体现的是很多重要的、昂贵的仪器在我们中职院校和高职院校，由于投入问题并不足，不太好实现。举例说，很多医学类、微生物类的院校，很多想搞科研的实验室并不具备条件。第三方面，属于结构型，属于宏观性问题里的一个分支，比如建筑类的城市规划等等，会遇到一些无法展示、无法格式化的问题。第四方面，是泛可视化，很多领域我们需要用可视化来展示理论展示的案例、场景，在职业教育里面很多无法实现，我们罗列的这些专业，是目前我们重点的科研方向。

第一个方面的话就是从场景切入的，我们在欧洲的时候，跟当地的一些院校交流的时候，他们谈到欧洲的教学改革，现在目前是把学生真正的放在场景中教学，把学科进行混合式教学。他举例说，向大家知道化学很难说，交分子很难，教原子很难，教质子很难，如果教这些的时候呢，我们只是通过理论去说是什么，学生是没有一个直观的印象的，也很难去想象出来。但通过这种场景化教学，把学生放在一个真正的应用场景里，告诉他说，分子有挥发性，比如说为什么没有到地方，就闻到了气味，那学生马上就能知道是通过分子的挥发性，理解了这个问题，在场景化教学方面，VR和3D是具有非常强的教学辅助功能。

第二方面，是我们和安徽省那边的教学单位探讨，进行实践得出一个结论。目前，职业院校对学生的教学成果评测手段，信息化太少。大家在教学之后或者教学过程完成之后，想回头再看看这个学生，在教学过程中，一些除了理性以外的东西，我们没法去评测。什么叫除理性以外的东西呢？就是大家经常说的叫情商，这个在教学里面是我们很难去通过结论通过结果来判断。我们说一个学生在学习过程中，他的理性知识非常好，逻辑能力非常强。但是，后来大家发现学生的知识和理论，不是他将来进入到职业院校里边的唯一考核点。大家还会考核综合素质，所谓的素质，是他的学习能力怎么样？他的调研能力怎么样？他的写作能力怎么样？他的沟通能力怎么样？而这些在教学过程中一直缺乏策略的量化方法。那素质再往上一层呢？是这个人做事的动机是什么？价值观是什么？个性是什么？这些实际上都缺乏科学的测试过程和量化依据，通过们在安徽、重庆等几个地方做实验，VR和3D化的教学，能把学生整体的表现记录下来，学生在类真实的环境中的表现非常真实。在应急刺激情况下，他的表现了符合我们的冰山理论，即他所表现的是他冰山下面的八层，除了理性知识以外的那些所有东西都能在VR教学中掌握的非常清楚。这样就能给我们科学的测评，我们的教学过程提供非常强有力的依据。

第三方面，是教学模块的扩展。很多老师跟我们反馈说，现有的教学环境的课堂，无法充分的表达自己的教学想法，是因为教学学具的匮乏，想做的很多教学方法尝试根本做不到。一是自己想尝试学校没条件，一是自己想做但找不到合适的传达媒介，造成了很多好的教学方法和教学理念，没法在真正的教学中使用。VR教学由于相对投入小，而且无边无界，我们想到的东西就可以展示出来，这就厉害了。我们的网络工程落实，可以把自己在主干交换机中的所有实验提前用虚拟的方式来操作一遍。虚拟并不仅仅不是仿真，它是在一种现实环境下的实操。这就是两个单词的差别。一个叫simulation，是我们原来做的事情，一个immersive，在现实环境中我们去操作它是完全不一样的。

第四个方面，是实现教学的管理和远程分享，为什么把这个单独提出来呢？有很多老师做过慕课、做过微课，我们通过调研，发现绝大多数的工科教学，尤其是职业化的实验教学和实操教学不好进行网络慕课。因为很多的实操的东西，没法通过镜头语言拍摄出来。怎么来实现呢？我作为一个大型的实验，拍摄成本太高，制作成本太高，而且一个流的码率非常难，从这块发现，教学内容的远程性和工科实验实操的分享非常难实现。而我们通过VR化的尝试和科研，对这一块的帮助非常大，辅助作用非常明显，我并不夸大它的作用，因为VR现在还不能成为主要教学手段。

当然，在辅助教学中，能改善原来的诸多限制，这是通过二十几个地区六十几个院校的调研得来的结果。那它具体的体现在哪几个方面呢？第一是在实际的实训前提前让学生熟悉掌握操作内容和规范，我们的之前的实训室的操作，只能通过简单的理论分享，然后马上进入实际操作。学生呢没法在实际流程中先去操作一遍，然后再去到实际的操作环境中再去试一遍，因为条件限制、时间限制。而实际的这种实训中，遇到操作问题，老师没法陪伴在学生身边，实时的指导一下，告诉学生操作的必要措施、遇到错误如何解决.VR是信息化和虚拟现实结合的一种技术，信息化的作用是它能提供大量的信息，我们如果遇到操作的一个错误或流程不对的时候，我们可以及时得到这个提示。第三，在教师指导过程中，学生操作可以进行实际对比，数据可以马上统计出来。另外，它是一个开放性的一个实训体系。所谓开放什么呢？它不局限在教室里，可以在家上学。我们可以通过VR头盔的方式，3D仿真平台的方式，在家进行教学。再一个是性化教学，在特别复杂的操作技能上，可以按照学生的不同的个体性进行个性化的教学。综合来说，我们在VR的探索中发现在职业教育中可以解决这几个问题，内容抽象的问题，形式枯燥的问题，设备昂贵的问题，还有实操危险的问题。

说应用，我们说了很多好的理念能不能做到，相信大家都有这个质疑，大家来看一下咱们落地的方式跟方法，还有支撑的教育技术体系是什么啊？因为科大讯飞是强技术的，所以我们现在是把教学体系这一块，如何通过教育技术的方式去支撑起来，这是我们现在在做的事。

咱们现在学校的标准教室，我们把它分成几个标准区域，教学区和原来的实训室，差别并不太大，但这里边涵盖了国际和国内的非常丰富的3D技术、VRAR技术。在人数涉及方面，我们结合职业教育30人左右进行内容设计。实操区域的配置，是轻沉浸的VR体验台来实现一些宏观教学。流程教学呢，用AR的方式来实现，它的教学开发成本非常低？他不需要大量建模，按照现实可以马上发生强关联。再一个是VR重沉浸体验，现在我们最多可以达到16人，同时进行教学分组教学。我们在实际使用中考虑这些问题，一我能接受多少教学人数这个问题。第二，我们的教学实验是否能完成宏观教学微观教学深度教学协作教学？而通过这样一个教育技术体系的话呢，这些问题得以很好解决。

现在我们先来看一段视频，通过VR教学，我们能实现的是设计专业，城市规划，专业，计算机，网络工程，化学实验等等，都能在 VR技术方面来得到支持，设计行业里面有特别难的渲染问题，通过这套教育体系，渲染是实时的，24小时的全聚光的照明、实时的颜色调整等等。

因为今天来的各位专家学者们都来自不同的学科，并不是VR教学技术能够解决所有的教学问题，而针对于某些学科是非常实用的。最后我们简单说一下，刚才这是几个终端，因为终端型产品的话呢，它其实是对我们的教学起到支撑作用。

最后再说一些大型的应用，一个是南海981教学平台，一个是污水处理专业，还有就是汽车维修，航空发动机等等。这种是仿真和VR教学相结合的，先是仿真教学切入，然后通过仿真进行访问教学操作之后，可以通过技工的第一视角进行教学。在这个教学里面可以看到教学的场景，就是一个把学生放在实际的一个机修环境中进行教学。通过技修工的第一视角可以看到我们学生在做什么，进行实时的这种教学效果评估、教学过程监测。在这里要提出的一个点就是实操性教学在很多方面的弊端：第一，浪费学生的实际上没有知识点的教学的一个过程。比如说那个拆卸也没有必要的，但实际的实操教学里面，可能光拆就要半节课，然后知识点的话可能就是5分钟，所以是没有意义了。而在3D和VR教学中，这些没有用的浪费在和知识点不相关的过程，而是直接就可以看到知识点。还有一个是我们在教学过程中，如果要是把一个单体的，比如说像这个发动机进行教学，它的运动关系就失去了，也就是说，它的油路、电路等等，这些是无法在教学中体现出来的。而通过这种3D和VR的方式进行教学，它的运动关系是很好的进行保留。

还有个事情也很有代表性，不知道在座有没有医学教育的老师。医学教育在人体和解剖学的时候呢，就不好展示，而在虚拟现实的情况下教学，我们可以以第一视角贴近去观看我们的知识点，而且教学结构是非常直观的。在教学里面我们通过这几年和院校的沟通，老师和管理者经常提到的关键词就是四个字——生动直观，所谓生动就是激励学生的兴趣，直观上就是把知识点可视化的方式教学啊，学生的记忆变成了回忆，他并不是刻意的去记八大系统，而是通过回忆这种方式，记住教学的要点，记住我们要传授的知识点。再一个就是游戏化思维教学，它不是游戏教学，也就是我们常说的寓教于乐。我们可以看到每一个教学的这个操作和教学的操作点，它是一种游戏化的方式。

大家看我们现在到了一个航空为主题的一个教学当中，大家都知道航空需要的技术，都是相对高精尖的技术，在这里面集成了很多学科，比如说材料学、物理学、数学等等，那在这种教育问题上，它就是一种以终为始的教学理念，把学生直接放到他将来就业的时候，如果要想在这种环境下作业去，就需要掌握多少多少技术。这是涡流Ⅱ航天发动机，那在现实中购买一套教具，可能要几十万、上百万人民币，非常昂贵，而在完全的结构模拟的虚拟现实技术里，可以看到它的结构、它的解剖、它的实操、它的点火和运动关系都被保留了下来了。他的教学效果是完全不同的啊，我们如果要让学生掌握这里的相对位置关系和他的排除故障流程，大家可以看右侧这个蓝箱里面的这个同学，他正在操作的他正在观察的完全都是一种真实的情况下去来操作的。那这样的学生掌握知识的话就会非常容易，非常直观。

我再补充一点基础知识，因为我如果上来就说这个基础知识的话呢，可能很多老师也不好懂，比如说，因为VR、3D、AR等这几个常用词很多老师都听说过，但是呢，也还是有些不清晰，通过看这么多的实际使用的范例，大家就明白了。其实VR教学就是一种可视化教学，它是提供一种完全的全息方式的一种教学，但是在我们刚才分享的这些VR教学体系里面，我们还不是过于强调说他它纯VR了，为什么不强调呢？因为纯VR的教学性并不强，所以在这块，刚才给大家展示的是一套由二元体系到VR体系的整个流程的一套实用体系。

在应用层面，我们做了这么多次探讨，它涵盖的专业还是蛮多的，比如说轨道交通类的、交通设计类的、计算机网络的、石油化工类的、设计类的、美术类的等等等等，而通过刚才的这么一个教学体系的分享，大家可能会就找到一些结合点，找到自己教学的可能结合的地方。而在这些方面的话，各院校老师和专家学者们可以通过这种方式进行举步实践，就像我们和胡锦超职业技术学校下一步要做的校企类的联合实验室，比如说联合实验室就是前期我们进行落地最快最方便的，前期可以进行一些尝试。

当然，我们在这几年下来的话也会遇到一些挑战，在推进3D、VR等应用的过程中，发现一些问题，第一个问题就是从院校层面从专家这方面我们认为是思想意识的问题，也就是说，大家需要准备好迎接教育技术的核心，因为教育技术是支撑教学的一个非常重要的手段。这里有两点，一是需要主管领导的支持，一个方面的话需要我们的团队，真正能拿出成果，按照实践的成果来给决策者们看。第二个问题是属于专项调研，比如说找适合的专业进行详细的规划。第三的话就是在3D化教学和VR教育方面，我们觉得当前是使用起来是利大于弊，其实每一套教学体系包括机械化，它都是有利有弊，所以在我们进行实践尝试的时候，是需要耐心和包容，需要整个体系，共同去探讨这个教学方法。

最后，算是一条广告，我们的VR校创空间的合作方案，大家有兴趣可以跟我们进行合作尝试。再一个但是讯飞研究院关于教育生态圈的尝试，大家可以加入教育生态圈的共同努力。VR教育还属于起步阶段，需要各位专家学者，我们一起努力，能把VR、3D、人工智能等这些技术的应用到我们的职业教学里面，让职业教育更好、更容易、更直观的把知识点传授给我们的学生，让职业教育的最后一公里，加速前进。