陳慶強 陳清奎 何芹 王忠雷

基金項目：本文系山東省本科教學(xué)改革研究項目“課程思政引領(lǐng)的工匠精神及創(chuàng)新能力主動提升培養(yǎng)模式構(gòu)建與實踐”（項目編號：M2022218）研究成果之一。

作者簡介：陳慶強（1992—），男，博士，山東建筑大學(xué)機電工程學(xué)院塑性制造技術(shù)與裝備教研室副主任，副教授，研究方向為教育信息化；陳清奎（1963—），男，博士，山東建筑大學(xué)機電工程學(xué)院國家級建筑工程及裝備虛擬仿真實驗教學(xué)中心主任，濟南科明數(shù)碼技術(shù)股份有限公司董事長，教授，研究方向為虛擬現(xiàn)實技術(shù)、數(shù)字化設(shè)計與制造、教育信息化；何芹（1977—），女，博士，山東建筑大學(xué)機電工程學(xué)院院長，教授，研究方向為虛擬現(xiàn)實技術(shù)、教育信息化；王忠雷（1977—），男，博士，山東建筑大學(xué)機電工程學(xué)院教學(xué)院長，教授，研究方向為教育信息化。

摘? 要：專本貫通分段培養(yǎng)模式是促進職業(yè)教育高質(zhì)量發(fā)展的重要途徑。如何促進課程體系和教學(xué)方法的融通、實現(xiàn)培養(yǎng)過程的無縫銜接是目前亟須解決的關(guān)鍵問題。文章以山東建筑大學(xué)和棗莊科技職業(yè)學(xué)院的專本貫通專業(yè)——機械工程為例，針對裝備制造類專業(yè)人才貫通培養(yǎng)過程中理論實踐知識難教難學(xué)、分段培養(yǎng)專/本教學(xué)脫節(jié)、信息化教學(xué)缺乏相應(yīng)教學(xué)資源和教學(xué)方法支撐等問題，探索構(gòu)建了基于VR云平臺的“VR+”教學(xué)改革新路徑。提出了“理實虛用、四位一體”教學(xué)改革思想、創(chuàng)建機械工程“VR+”虛擬教研室、開辟VR技術(shù)全面助力“三教”改革新思路，以期實現(xiàn)專、本階段人才培養(yǎng)過程的有效銜接，為專本貫通人才培養(yǎng)模式的改革和進步提供方法和思路。

關(guān)鍵詞：專本貫通；裝備制造類專業(yè)；VR云平臺；VR教學(xué)模式；VR教學(xué)資源

中圖分類號：G642? ? 文獻標識碼：A? ? 文章編號：1673-7164（2024）14-0141-04

近年來，國務(wù)院先后印發(fā)了《關(guān)于加快發(fā)展現(xiàn)代職業(yè)教育的決定》《國家職業(yè)教育改革實施方案》等一系列指導(dǎo)性文件，為促進職業(yè)教育的高質(zhì)量發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。［1-2］專本貫通作為一種新型人才培養(yǎng)方式，可實現(xiàn)高職與本科兩種類型的高等教育資源的有效銜接，搭建起學(xué)生從技能型人才到專業(yè)型人才的職業(yè)成長“立交橋”。［3-4］高職?？圃盒：蛻?yīng)用型本科院校屬于兩種截然不同的教育主體，在培養(yǎng)目標、畢業(yè)要求、課程體系和教學(xué)模式等方面存在巨大差異。如何促進專業(yè)和課程的橫向融通和縱向貫通、實現(xiàn)人才培養(yǎng)過程的無縫銜接和培養(yǎng)目標的穩(wěn)健推進，進而完成從培養(yǎng)技能型人才到培養(yǎng)高素質(zhì)應(yīng)用型工程技術(shù)人才的轉(zhuǎn)變，成為專本貫通分段培養(yǎng)模式實踐過程中亟須解決的問題。［5-6］對此，相關(guān)學(xué)者從不同的角度進行了探索和實踐，例如齊攀等針對專本貫通應(yīng)用型人才培養(yǎng)過程中專本課程不銜接等問題，以廣東省“三二分段”專升本應(yīng)用型人才培養(yǎng)試點專業(yè)電子信息工程為例，設(shè)計了專本貫通培養(yǎng)的一體化專業(yè)課程體系；［7］王偉等從學(xué)生的學(xué)情分析入手，探索了“3+2”專本貫通人才培養(yǎng)模式中培養(yǎng)質(zhì)量的保障措施［8］；李正東等則從“專本貫通”人才培養(yǎng)的目標定位、課程體系構(gòu)建、師資隊伍建設(shè)三個方面進行了研究和探索。［9］

在我國全面推進教師、教材、教法“三教”改革的政策指引下，虛擬現(xiàn)實（VR）技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與教育教學(xué)的深度融合，成為“新興技術(shù)范式下的教師教學(xué)方法創(chuàng)新與實踐”的重要探索方向。［10-11］在此背景下，本研究以山東建筑大學(xué)和棗莊科技職業(yè)學(xué)院的“3+2”專本貫通專業(yè)——機械工程專業(yè)為例，針對裝備制造類專業(yè)理論實踐知識的教學(xué)難點、對口貫通分段培養(yǎng)專/本教學(xué)銜接難、信息化教學(xué)缺乏相應(yīng)教學(xué)資源和教學(xué)方法支撐的問題，探索構(gòu)建了基于VR云平臺的“VR+”教學(xué)新模式和以虛擬教研室為核心的專本互通教研組織新形態(tài)，以期形成“3+2”專本貫通一體化銜接、層次遞進的培養(yǎng)模式和師資交流、教學(xué)資源共享機制，推動新興VR技術(shù)范式下的“三教”改革聯(lián)動，助力裝備制造類應(yīng)用型高級技術(shù)人才的培養(yǎng)。

一、裝備制造類專業(yè)專本貫通培養(yǎng)的困境

機械等裝備制造類專業(yè)屬于典型的工科類專業(yè)，其專業(yè)理論知識抽象晦澀，在教學(xué)過程中常出現(xiàn)教師講授難、學(xué)生理解難、師生交流難的問題。傳統(tǒng)的裝備制造類專業(yè)的實驗和實訓(xùn)教學(xué)常需要大型機械設(shè)備和儀器，實踐教學(xué)過程存在高投入、高損耗、高風(fēng)險及難實施、難觀摩、難再現(xiàn)的“三高三難”問題。［12］

“3+2”專本貫通人才培養(yǎng)涉及高職和本科兩個育人階段，需要高職院校和本科院校雙育人主體的協(xié)同配合。但是，由于人才培養(yǎng)定位不明確、課程設(shè)置缺乏頂層設(shè)計、師資貫通不足等原因，最終導(dǎo)致對口貫通分段培養(yǎng)過程中的課程體系銜接不足、教學(xué)內(nèi)容前后脫節(jié)、遺漏、重疊等問題。［13］

VR技術(shù)具備沉浸性、構(gòu)想性、交互性以及資源易共享等優(yōu)勢，是解決專本貫通分段培養(yǎng)模式下裝備制造類專業(yè)教育教學(xué)難題的有效途徑，正不斷從教學(xué)方法、教學(xué)資源和系統(tǒng)平臺等方面重塑教學(xué)過程。目前VR技術(shù)與教師、教材、教學(xué)方法的融合仍不夠深入，難以充分發(fā)揮VR技術(shù)的“沉浸性、構(gòu)想性、交互性”優(yōu)勢。

二、創(chuàng)新教學(xué)改革思想，構(gòu)建教學(xué)新形態(tài)

在傳統(tǒng)的教學(xué)過程中，理論教學(xué)在教室進行，實踐教學(xué)通常發(fā)生在實驗室或?qū)嵱?xùn)室。理論教學(xué)和實踐教學(xué)出現(xiàn)在不同的時間和空間。若能借助VR版教材、VR教學(xué)資源、VR教學(xué)系統(tǒng)，將課程中的理論知識與實驗、實習(xí)等環(huán)節(jié)的實踐技能貫通，便可搭建起VR技術(shù)的橋梁，將“理”論知識、“實”踐技能用“虛”擬現(xiàn)實技術(shù)與其應(yīng)“用”場景進行有機融合。進而構(gòu)建起以虛擬仿真資源為核心，以云平臺為基礎(chǔ)，以裝備制造類專業(yè)應(yīng)用型高級技術(shù)人才培養(yǎng)為目標的“理實虛用、四位一體”教學(xué)改革思想，如圖1所示。

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圖1 “理實虛用、四位一體”教學(xué)改革思想內(nèi)涵

三、創(chuàng)建虛擬教研模式，實現(xiàn)專本全貫通

（一）構(gòu)建一體化銜接、層次遞進的課程體系

成立由高職和本科相關(guān)專業(yè)的骨干教師共同組成的“VR+”虛擬教研室。虛擬教研室的教研活動以裝備制造行業(yè)需求為導(dǎo)向，以人才培養(yǎng)的職業(yè)性、技能性為標準。?？齐A段以專業(yè)技能培養(yǎng)為主、本科階段以專業(yè)知識的綜合運用和創(chuàng)新發(fā)展能力培養(yǎng)為目標。雙方骨干教師在課程體系的合理性評價、培養(yǎng)方案的修訂等環(huán)節(jié)進行協(xié)調(diào)，通過協(xié)同優(yōu)化課程內(nèi)容，實現(xiàn)知識體系的層次遞進和無縫銜接。

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圖2 VR云平臺架構(gòu)示意圖

（二）共建共享的教學(xué)平臺及實習(xí)實訓(xùn)基地

針對VR教學(xué)資源使用中需下載插件、體驗差等問題，“VR+”虛擬教研室應(yīng)用虛擬化技術(shù)，建設(shè)“山東建筑大學(xué)—棗莊科技職業(yè)學(xué)院裝備制造類專業(yè)VR教學(xué)云平臺”。VR教學(xué)資源的運行在云端完成，用戶側(cè)允許使用低配的瘦終端或云終端盒設(shè)備，普通接入帶寬條件即可滿足流暢使用，如圖2所示。

用戶可通過普通計算機、手機、平板、VR黑板、VR觸控一體機、VR頭盔、MR眼鏡、桌面3D交互機等多種終端訪問VR在線學(xué)習(xí)空間上的顆粒化VR資源、測評、VR授課視頻等，從而為“VR+”在線學(xué)習(xí)方式的創(chuàng)新提供了技術(shù)基礎(chǔ)。在此基礎(chǔ)上，學(xué)生可在教室、圖書館、宿舍、戶外等多個地點訪問學(xué)習(xí)資源，從而實現(xiàn)了不限時間和地點的、場景多樣的、資源豐富的“VR+”教與學(xué)。

更為重要的是，專本共建共享的教學(xué)平臺可實現(xiàn)本?？平處煿灿闷脚_教學(xué)系統(tǒng)，不僅保證了實現(xiàn)專、本階段教學(xué)方法的統(tǒng)一，也使得學(xué)生在不同階段的學(xué)習(xí)內(nèi)容、考評結(jié)果前可追溯、后可延伸，保證了“教”與“學(xué)”的前后連貫性。

通過建設(shè)兩校共享的實訓(xùn)基地，將相應(yīng)的生產(chǎn)場景孿生教學(xué)資源置于VR教學(xué)云平臺，協(xié)同指導(dǎo)學(xué)生在專、本階段開展前后銜接、各有側(cè)重的實踐活動。

（三）創(chuàng)新教師研修與教學(xué)資源共享機制

通過在VR教學(xué)云平臺上建設(shè)開辟機械工程“VR+”虛擬教研室活動專區(qū)，可以實現(xiàn)線上講堂、線上集體視導(dǎo)與課程視導(dǎo)等教研活動的平臺化。進而以此為基礎(chǔ)進行本、?？铺摂M教研室的混合式教研活動，開拓組織管理的新方法，暢通專本師資交流渠道，形成組織高效、形式多樣的專、本教師線上線下混合式跨校研修機制。

表1? 已開發(fā)體系化VR教學(xué)資源數(shù)量

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通過云平臺的績效獎勵機制，充分調(diào)動發(fā)揮專本師資優(yōu)勢與特長，共建VR教學(xué)資源，形成教學(xué)建設(shè)和教學(xué)應(yīng)用的優(yōu)勢合力，實現(xiàn)教學(xué)資源的跨校、跨區(qū)域?qū)１竟步?、共用、共享、共贏。目前，山東建筑大學(xué)與棗莊科技職業(yè)學(xué)院共建的VR教學(xué)資源已經(jīng)涵蓋了不同教學(xué)場景（VR課堂、VR實驗、VR工程訓(xùn)練、VR生產(chǎn)實習(xí)）、不同應(yīng)用終端（VR黑板、手機、VR頭盔等）。已建設(shè)的VR教學(xué)資源、VR孿生資源、VR教學(xué)走廊等數(shù)量情況具體見表1。

四、融合虛擬現(xiàn)實技術(shù)，改革“三教”新路徑

在山東建筑大學(xué)機電學(xué)院與棗莊科技職業(yè)學(xué)院的共同努力下，探索開辟出了VR技術(shù)全面助力“三教”改革的新路徑，如圖3所示。

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圖3? 深度融合VR技術(shù)，全面落實“三教”改革

（一）教師層面

通過組織開展虛擬教研室定期研討、教育信息化能力培訓(xùn)等手段，提升教師應(yīng)用VR教學(xué)資源進行教學(xué)設(shè)計、教學(xué)組織的能力。針對VR資源開發(fā)專業(yè)性強、成本高的問題，與科明數(shù)碼技術(shù)有限公司合作開發(fā)了0編程VR教學(xué)資源開發(fā)平臺（圖4），制訂了資源開發(fā)規(guī)范。通過該平臺的應(yīng)用，實現(xiàn)了非專業(yè)人員無須程序編碼制作VR資源，降低了開發(fā)門檻，進一步滿足了教師對個性化VR教學(xué)資源的需求。

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圖4 0編程VR教學(xué)資源開發(fā)平臺的界面

（二）教材層面

在教材的改革層面，重點根據(jù)課程教學(xué)大綱各知識點的教學(xué)要求，包括教學(xué)形式、學(xué)習(xí)形式、練習(xí)形式、考核模塊等，開發(fā)與知識點配套的顆?；疺R教學(xué)資源，通過二維碼與紙質(zhì)教材、VR教學(xué)云平臺鏈接，形成了《互換性與測量技術(shù)基礎(chǔ)》《機械制圖》《畫法幾何》等一系列的“VR+”新形態(tài)教材，如圖5所示。

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圖5 出版的部分“VR+”新形態(tài)教材

（二）教法層面

在教法層面，基于VR教學(xué)云平臺，構(gòu)建了“VR+”教學(xué)模式，涵蓋“VR+”課堂教學(xué)、“VR+”實驗實訓(xùn)教學(xué)和“VR+”自主學(xué)習(xí)等“教”與“學(xué)”的新形態(tài)。［14］

“VR+”課堂教學(xué)是指教師在多媒體教室、智慧課堂、線上課堂等多種教學(xué)環(huán)境中，借助VR黑板、VR觸控一體機等載體，使用VR教學(xué)資源進行理論知識的講解。

“VR+”實驗實訓(xùn)教學(xué)則是將VR資源融入實踐教學(xué)的各個環(huán)節(jié)，包含課前學(xué)生通過3D版實驗指導(dǎo)書預(yù)習(xí)，課中教師借助VR資源進行虛實結(jié)合的講解、學(xué)生借助手機和平板電腦上的VR資源探討實驗室碰到的問題，課后使用VR教學(xué)平臺進行學(xué)習(xí)效果的評價等。

“VR+”自主學(xué)習(xí)是指在課前和課后，學(xué)生使用手機、PC等個人終端訪問VR教學(xué)云平臺里的教學(xué)資源進行自主學(xué)習(xí)活動，從而實現(xiàn)了不限時間、不限地點的沉浸式學(xué)習(xí)。

五、結(jié)語

針對現(xiàn)階段裝備制造類專業(yè)專本貫通分段培養(yǎng)模式下存在的課程體系融合難、人才培養(yǎng)銜接難等難題，本研究探索構(gòu)建了基于VR云平臺的“VR+”教學(xué)新模式和以虛擬教研室為核心的專本互通教研組織新形態(tài)。通過提出了“理實虛用、四位一體”教學(xué)改革思想，建設(shè)了理論知識、實踐技能和應(yīng)用場景沉浸體驗交互的VR教學(xué)環(huán)境。通過創(chuàng)建機械工程“VR+”虛擬教研室，促進了跨校教研，建設(shè)了“對口貫通分段培養(yǎng)”的課程體系、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)資源。通過開辟VR技術(shù)全面助力“三教”改革新路徑，提升了教師“VR+”應(yīng)用能力，開發(fā)了“VR+”教材，構(gòu)建了“VR+”教學(xué)模式。本研究成果可為專本貫通人才培養(yǎng)模式的改革和進步提供方法和思路上的借鑒。

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（責(zé)任編輯：邵秋露）