張玉霞，劉艷輝，張志剛

（邯鄲學院 a.信息工程學院 b.電子信息工程實驗與實訓中心，河北 邯鄲056005）

一、引言

2020年新冠肺炎疫情的影響給各行各業(yè)帶來了巨大的沖擊，也給新興行業(yè)帶來了機遇。教育行業(yè)也因此發(fā)生了重大改變，為了保障教學進度，各大高校積極創(chuàng)設網(wǎng)絡學習環(huán)境，紛紛利用雨課堂、超星學習通、大學慕課等各類網(wǎng)絡教學平臺以及釘釘、QQ、騰訊會議等直播平臺等多種平臺的綜合使用開展線上教學。這種線上教學模式為學生提供更大的自由和時間空間，更廣泛的資源池，更多樣的學生與教師、學生與學生、學生與教學資源的互動關系。學生的自由度更大，自主性和領導性更突出，加快了以學生為中心的學習框架的形成。但是由于學生學習能力和自主能力水平不一，部分學生缺乏自律性，自我約束能力差，加之線上教學或直播教學的互動性較差、線上學習過程監(jiān)管力度薄弱等多種因素，導致線上教學的效果不是很理想。如今，在新冠肺炎疫情防控常態(tài)化的背景下，隨著學生分批返校復課，線下教學將陸續(xù)開展，但是信息技術與教育教學深度融合的趨勢不會改變?！熬€上+線上”混合式教學模式更能體現(xiàn)學生的主導性和發(fā)展性，比單純的線上或者線下教學模式學習效果更好，并且常態(tài)化疫情防控更是需求學生擁有更靈活、高效、便捷的學習模式。如何將“線上+線下”教學模式深度融合，提升學生線上線下混合式學習效果是未來高效大規(guī)模應用混合式教學模式的重點和難點。

隨著技術發(fā)展的日新月異，以大數(shù)據(jù)、云計算和虛擬現(xiàn)實技術為代表的新一代信息技術在教育領域得到廣泛應用，也為教育行業(yè)的發(fā)展帶來了新的機遇。虛擬現(xiàn)實技術（Virtual Reality Technology），簡稱VR 技術，基于VR 技術可為學習者提供以計算機等高科技設備為載體的集“嗅覺”“聽覺”“觸覺”和“視覺”等多種體驗為一體的虛擬交互環(huán)境。與傳統(tǒng)教學媒體形式相比，VR 技術具有典型的“3I”特征，即 Interactivity 性、Immersion 性和 Imagination 性。由此能夠為學習者創(chuàng)造逼真、身臨其境的教學虛擬環(huán)境，并起到個性化教學、增強學習體驗、激發(fā)學生學習動機的作用。因此將虛擬現(xiàn)實技術應用在教育領域，將顛覆教學內(nèi)容的學習方式，能夠讓學生在虛擬的環(huán)境中參與教學內(nèi)容互動，解決傳統(tǒng)課堂中互動性、情境性、沉浸性不強的問題，在高等教育的實踐教學中將具有廣闊的應用前景。

二、虛擬現(xiàn)實技術應用到線上線下教學實踐活動中

（一）線上線下混合式教學模式的特點

線上線下混合式教學模式，其實就是將基于互聯(lián)網(wǎng)的線上優(yōu)質(zhì)學習資源與傳統(tǒng)的課堂教學相結合的一種教學模式。學習者可以通過網(wǎng)絡及時獲取不同的最新的課程資源，可以隨時隨地在可以接入網(wǎng)絡的前提下獲取教學資源，完成自主學習與預習等，同時結合課堂上教師的面對面講授更深入理解課程內(nèi)容。這種教學模式要求教師在課前完成在線平臺上教學資源準備工作，包括視頻錄制或者選擇其他優(yōu)質(zhì)視頻、題庫建設、作業(yè)建設、測驗建設等工作，同時設置好時間節(jié)點按時發(fā)布到網(wǎng)絡教學平臺上，并在教學設計中明確制定線上線下的教學內(nèi)容，上課前完成線上平臺的資源學習和作業(yè)，課堂上完成面對面難度較高的知識點講解與檢驗，開展作業(yè)、實驗、測驗等活動。因此這樣的教學方式讓全國乃至全球范圍內(nèi)的學生實現(xiàn)了一定程度上知識共享與自主交流，是一種有發(fā)展前景的教學模式。但是該種模式學習環(huán)境單一，線上學習以視頻為主，媒體資源不夠豐富，互動方式單一也不及時，對學生的管束較少，學生自我約束能力直接影響到學習的質(zhì)量；而線下學習仍以教師講授為主，雖然能夠完成互動，但不能很好的實現(xiàn)以學生為中心的教學目標。因此需要結合新技術或者學習工具，引入到線上線下混合式教學過程中，將線上學習視頻和線下課堂講授的知識進行具象展示的輔助工具，虛擬現(xiàn)實技術的發(fā)展給這一難題帶來了解決途徑。

（二）虛擬教學空間的構建

針對目前線上線下混合教學模式的不足，設想通過虛擬現(xiàn)實技術構建一個虛擬教學空間，即利用計算機、網(wǎng)絡、多媒體、虛擬現(xiàn)實設備等信息技術構建一種類似傳統(tǒng)“現(xiàn)實課堂”的虛擬教學空間。教師和學生在“虛擬空間”開展各種教學活動，虛擬空間以兩種形式展示，虛擬課堂空間和虛擬學習空間。虛擬學習空間直接以WEB形式接入到在線教學平臺中，在虛擬學習空間內(nèi)，可以實現(xiàn)在線視頻的中間問答環(huán)節(jié)，比如視頻講解過程中，設置任務點，以虛擬學習空間的方式，讓學生接入，學生以手機作為外部接入設備，以角色模擬的方式實現(xiàn)問答環(huán)節(jié)，同時可以添加游戲化的元素到虛擬學習空間中，讓學生以游戲的狀態(tài)完成角色任務，增加在線資源的吸引度和游戲性；而虛擬教學空間是在具備虛擬現(xiàn)實外設設備條件的高校中，諸如頭盔、手柄、眼鏡等接入設備，在線下面對面教學中，采用虛擬現(xiàn)實技術模擬一個教學過程，讓學生以沉浸式的方式融入到虛擬課堂空間中，學生選擇虛擬角色，參與聽課，討論與互動，以此完成線下教學活動，提高學生參與的積極性和興趣，加強以學生為中心的教學實踐。

同時虛擬空間也具有課程介紹、課程學習大綱、學習指導、參考資料等所有現(xiàn)實課堂應有的教學文件，幫助學生完成線下預習與復習。該空間還具有在線自測、線上答疑、實驗仿真、導師一對一互答等功能模塊，提高學生自主學習能力。虛擬空間從時間、空間上形成一種虛擬的立體教學模式， 該方式支持多方向、深層次、遠距離、跨國域的師生和生生互動，打破了傳統(tǒng)教學在時間、地域、次數(shù)、進度甚至語言障礙的限制，形成一種虛實結合的全新教學活動，即將現(xiàn)實課堂融入到虛擬環(huán)境中，學生可以不受空間、語言的約束，自由言談與交流，實時解決疑問，完成教學內(nèi)容。

再次，教師可以根據(jù)個人專項開設自己的虛擬空間，學生可以實時選擇自己的課程導師，并可以根據(jù)自己的學習情況和水平選取名師教學。高校教師可以設置自己的虛擬教學空間，制定授課時間和授課內(nèi)容，線上通知到自己的學生，學生只需按時加入虛擬教學空間即可完成相應的教學。名師也可以設置自己的技能專項輔導和時間，開設虛擬空間，線上通知學生，學生按時加入，然后進行教學活動，和導師實時互動，和學生實時交流，完成教學活動。

（三）基于虛擬現(xiàn)實的混合教學模式的實施與實踐應用

基于虛擬教學空間的線上線下混合式教學模式主要包括四個階段：（1）線上+虛擬學習階段。該階段主要是學生通過網(wǎng)絡教學平臺進行線上學習，包括知識預習、視頻學習、思維導圖建立等內(nèi)容，并且在學習過程中通過虛擬學習空間完成知識問答與智能答疑的環(huán)節(jié)，鞏固線上學習的掌握程度。（2）線下課堂+虛擬課堂的學習階段。該階段通過傳統(tǒng)課堂的面對面講授、互動、提問等環(huán)節(jié)，解決重難點知識點的講授與練習，并通過虛擬課堂空間，讓學生和教師通過穿戴虛擬外設設備以沉浸式的方式進入虛擬教學活動中，完成重難點知識的學習，提高課堂體驗感和課堂活躍度，提高課堂教學吸收效果。（3）線上線下+虛擬拓展學習階段。該階段學生需要完成線上拓展作業(yè)、測驗、虛擬實驗等任務，鞏固所學知識點，教師可以設置智能答疑（虛擬空間完成），個性化教學等，學生可以利用線上虛擬教學空間完成和教師的實時交流與問題解決，完成拓展學習，當然，學習者也可以探索、訪問其他感興趣的課程或者教師，選擇性學習，擴展自己的知識面。（4）評價反饋階段。此階段教師可以通過問卷調(diào)查、討論、座談等形式，了解學生線上自學情況和課下知識鞏固情況，根據(jù)學生學習的數(shù)據(jù)記錄以及反饋意見，掌握學生的學習狀態(tài)和實時需求，對學生制定個性化指導與交互，及時調(diào)整教學內(nèi)容與方式方法，進行再實踐、再改進?；谔摂M現(xiàn)實的混合式教學模式的實施如圖所示。

圖.基于虛擬現(xiàn)實的線上線下混合式教學模式

三、基于虛擬現(xiàn)實的高校教學改革應用與教學效果

虛擬現(xiàn)實技術作為一種新媒體引入到線上線下混合式實踐教學中，其交互性、沉浸式的身臨其境的體驗特征，能調(diào)動學生的學習的積極性和主動性，提高了學生自主學習的能力，為教師與學生、學生與學生之間提供了一個不受時間空間限的交互學習平臺，即實現(xiàn)了傳統(tǒng)課堂上“教師、媒體、學生”三位一體的全方位互動，又增加了線上課程學習過程的趣味性，具體應用效果包括以下幾個方面：

（一）在時間空間不限的范圍內(nèi)推動優(yōu)質(zhì)資源共享

虛擬現(xiàn)實技術應用到高效教學活動中帶來了巨大的變革，教師和學生可以在不受時間空間限制的情況下進行教與學。各高校教師都可以開設線上虛擬教學空間，而學生也可以根據(jù)自己的興趣愛好選擇合適的課程參與學習；學生可以選擇名師，可以選擇名課堂，教師也可以雙向選擇學生；同時虛擬教學空間實現(xiàn)了學生與教師的智能互動。這在很大程度上推動了各高校實現(xiàn)教學資源共享，實現(xiàn)學生隨時隨地學習和愿意參與學習的目標。

（二）游戲化設計，增強課堂參與度

虛擬教學空間增加了游戲化元素設計，學習者可以選擇角色，以模擬角色的身份參與教學活動和任務闖關等。這讓學生體會到了以學生為中心的主體性，提高了個人成就感，增強了學生參與的熱情和主動學習的積極性。

（三）虛實結合，提高教學活動體驗度

傳統(tǒng)的課堂教學以教師講授學生聽課的方式，不僅缺乏交互性，形式單一枯燥，學生積極性差。通過將虛擬教學空間應用到課堂教學中，實現(xiàn)虛實結合的教學方式，以虛擬現(xiàn)實技術輔助課堂教學過程，利用其沉浸式的學習情境，尤其是實踐性比較強的課程，讓學生“身臨其境”，從而大大地提高學習效率。加上個性化的個人線上智能虛擬輔導，針對不同學生的掌握情況，實現(xiàn)因材施教。因此將課堂教學與虛擬現(xiàn)實技術有效融合在一起，相輔相成，才能夠發(fā)揮該教學模式的最大效果。

（四）推動教學模式信息化改革的發(fā)展

在這個信息化飛速發(fā)展的時代，知識、技術更新速度極快，因此必須讓信息化走入課堂，豐富教學內(nèi)容，提高教學靈活性，使得課堂沖破時空限制。高校應當以學生為基礎，構建優(yōu)質(zhì)的教學環(huán)境，明確新技術新媒體等信息化手段對專業(yè)培養(yǎng)的推動作用，并以信息化技術為輔助，完善現(xiàn)階段的教學理念和教學模式，引導學生自主性和創(chuàng)新性，保證教學內(nèi)容生動化與多樣化，進一步激發(fā)學生主觀學習的能動性，提高學生學習的質(zhì)量，保障高校教學的水平和質(zhì)量，以推動信息化技術在高等教育中的應用。

（五）推動人才隊伍建設

教師作為教育的引導者，是教育改革的倡導者與執(zhí)行者。教師教學水平的提高，除了引進優(yōu)秀人才之外，還要培養(yǎng)具有潛力的在職人員。因此創(chuàng)建良好的教學團隊是保障教學改革順利實施和持續(xù)改進的關鍵因素。虛擬現(xiàn)實技術引入線上線下教學活動中，不僅要求教師掌握實踐操作能力，還需要掌握虛擬現(xiàn)實技術開發(fā)的軟件研發(fā)與維護能力。因此該教學模式的實施需要建設這樣的團隊，既要經(jīng)驗豐富的課堂教學人才，有需要懂得技術掌握實操的應用人才，同時還要具備研發(fā)、維護和持續(xù)改進軟件能力的技術人才。這樣的團隊建設可以有效保障高校教學研究和改革的良性循環(huán)，有助于多類型教師形成互幫團隊，融合多技術人才，保障人才隊伍的先進性和穩(wěn)定性，進而推動高等教育與現(xiàn)代信息技術的深度融合。

綜合來看，這種教學模式對現(xiàn)有的主流教學模式進行了補充與改良。將多種教學模式進行對比，對比情況如下表所示：從對比的內(nèi)容中可以看出，虛擬現(xiàn)實融合混合式教學模式不僅在教學資源以及教學方式上發(fā)生了改變，在互動與交流方面也發(fā)生很大的改變，而這些改變恰恰適應了學生對于創(chuàng)新性學習的要求，也在很大程度上提高了學生的參與度和積極性。

表.多種教學模式對比結果

四、結束語

隨著科學技術的發(fā)展，虛擬現(xiàn)實技術的發(fā)展對未來高校教學將產(chǎn)生深遠影響。在本研究中，通過采用“虛擬教學空間+線下課堂”相結合的混合式教學，將基礎知識線上化，重點知識精確化、難點知識課堂化、實踐知識體驗化，讓學生在虛擬現(xiàn)實的情境中開展實踐知識的學習與交流，實時互動，同時改變了傳統(tǒng)課堂教師講授為主的方法，體現(xiàn)了以學生為中心，教師為輔導的教育理念，重新設計教學內(nèi)容，豐富教學素材與教學方式，以前所未有的虛擬教學方式，引導學生融入線上線下混合式教學過程中，提高了學生學習的興趣和動力，提高了學習效率，充分發(fā)揮了學生的自主學習和管理能力。因此開展基于虛擬現(xiàn)實的混合式教學模式改革，實現(xiàn)虛實結合，優(yōu)化和創(chuàng)新了現(xiàn)有的教學模式，實現(xiàn)了提高人才培養(yǎng)質(zhì)量的目標，為學生可持續(xù)發(fā)展奠定了基礎，對高校教學改革具有較強的實踐參考意義。