VR技术在高职水利工程施工教学中的应用初探

摘要：近年来，随着信息技术的不断发展，以VR技术为基础的教育信息化不断向教育现代化发展，促进教学改革创新。本文对VR技术的特点、高职水利工程施工课程教学现阶段的教学困境进行深入分析，探索和实践了基于VR的水利工程施工教学模式，为改进传统教学模式提供新的思路。

关键词：VR;水利工程施工;高职

2017年1月，国务院印发了《国家教育事业发展“十三五”规划的通知》，其中提出了“互联网+教育”应该大力推广，将互联网、大数据、人工智能以及虚拟现实技术（以下简称VR）综合起来使用，探索未来教育教学新模式并全力推动。我国教育改革和发展正面临前所未有的机遇与挑战，科技引领教改，VR助力育人，以教育信息化带动教育现代化，促进教育的创新和改革。VR技术在高职教学中有美好的应用前景，根据高职学生的特点，VR场景所带来的沉浸感、交互感、职场环境有助于帮助学生对于一些较抽象的课程的学习，如水利工程施工课程。

一、VR技术的特点

VR（VirtualReality）技术全称是虚拟现实技术，是一种运用现代高科技手段将物体、场景等以虚拟方式呈现的一种人机交互的高级智能化计算机技术[12]。我们可以在Unity软件内根据课程教学需要，创建出课程所服务岗位的职业场景、实物模型及行为动画等，最终将模型在Unity软件里打包成安卓apk文件，再导入VIVEFocusPlus头戴式设备内，将传统的教学知识点通过虚拟现实技术转换成生动、有趣味性、有沉浸感的虚拟现实模型。通过虚拟现实模型，学生通过听觉、视觉等，经过一系列交互式的行为，逐步沉浸在计算机构建的虚拟世界里，将知识点具象化，增强学习的趣味性[3]，有助于提高学生的专注度，达到提升教学效果的目的。VR技术已经应用于多个领域，例如在体育教学中运用虚拟现实学习和教育，不仅可以减轻实际空间中某些培训操作的困难和危险，而且可以显著降低培训成本[4]。

二、水利工程施工课程的教学困境

水利行业有着很强的实践性，在水利水电建筑工程专业的高职教育人才培养过程中，越来越注重对学生实践能力的培养。水利工程施工课程是水利水电建筑工程专业的专业核心课程，实践能力要求高，但在组织開展教学过程中，存在以下教学困境：第一，在组织教学实施过程中，课程内容抽象，现场岗位工作环境复杂，校内实践条件不足，使得学生在学习过程中难以掌握;第二，传统的以书本为代表的教学资源，展现方式固化，缺乏多元性、趣味性，提供的感性材料不足，不利于激发学生的学习主动性;第三，学生校外实训成本高，成效低，而且受到天气、企业项目的进度、当地住宿容纳能力等因素的限制，很难得到系统的训练。

三、基于VR技术的教学模式探讨与实践

为了突破专业教学困境，打破传统教学壁垒[5]，更好地发挥VR技术的优势，将VR技术融入水利工程施工的教学中，使得信息技术与教育教学更加深层次地融合，设计出基于VR的教学模式。在教学实践中，选择浅孔爆破这一教学内容，因为它在坝基石方开挖中应用广泛，但内容抽象，且由于危险系数较高，学生缺乏实习机会，即使安排施工现场实习也因为工地进度、安全等问题无法深入学习，所以采用VR技术辅助教学可以在一定程度上缓解现阶段的教学困境;同时学生可以借助VIVEFocusPlus进行实操，巩固教学内容，提高教学效果。具体做法如下：

首先，从人才培养的角度出发，切实落实课程思政教育，以学习小组的形式开展“五分钟思政小讲堂”活动。通过播放时政要闻，组织小组讨论，由代表进行学习体会分享，潜移默化地培养学生的工匠精神以及关注时政的职业素养。

然后，利用Unity软件制作出的水利施工浅孔爆破现场常用的施工设施，包括装载机、反铲挖掘机、全站仪、手风钻和液压破碎锤，加载到VR课件后，通过放大、缩小、旋转VR模型，使得学生可以从多角度观察模型，加深印象，将书本上生涩的知识点变得生动有趣、易懂，让学生看其形、知其意，形象地理解浅孔爆破中常用的施工设施。用VR模型、动画，进行虚拟现实场景的动态演示，将学生带入职业情境中，将书本上生涩的知识点变得生动有趣、易懂，有效化解教学难点。虚拟现实技术的融入，使得教学内容对接岗位工作内容，缩短了教与学的时间，帮助学生掌握教学重点，提升了教学效率。

最后，基于水利VR平台，学生完成浅孔爆破施工员考核模式的虚拟实操任务以及理论答题等多任务考核。模块的闯关游戏形式将知识点、技能点寓教于乐。教师在电脑端查看成绩，进行点评。

根据课后的调查问卷，82.3%的学生能够适应这种教学模式，88.2%的学生表示这种教学模式提高了自己的学习兴趣。同时根据一周后与传统教学班级的测验成绩对比，学生对知识点的掌握要高于传统班级，尤其是对职业岗位内容的理解。

四、结语

通过虚拟现实技术搭建的虚拟环境，借助VR体验设备开展沉浸式教学，让学生在创设的职业情境中深入学习，弥补教学条件的不足，丰富教学资源，理论与实践相结合，辅助教学工作，激发学生学习兴趣，加深印象，满足学生自主学习的需要，不断提高教学质量。跟随时代的脚步，不断将VR等信息技术深入融合到教学改革中，一定能更好地达到教学效果，积极推动高职教育蓬勃发展。

参考文献：

[1]吴笑伟，崔志博.基于VR技术的七位一体高职教学模式改革[J].中国职业技术教育，2018，（20）：2125.

[2]陆海燕，鲍文博，王海军，白泉.基于BIM与VR技术的土木工程CAD教学模式实践探讨[J].土木建筑物工程信息技术，2017，9（4）：6266.

[3]何奎.VR技术支持下数字艺术设计专业教学模式创新[J].设计教育，2019：134135.

[4]陈伟.基于VR虚拟信息技术的高校体育教学模式研究[J].体育研究与教育，2018，33（1）：7071.

[5]张利红，谭学良.VR教学模式在对外汉语口语教学中的应用初探[J].长春师范大学学报，2019，38（5）：183187.