出版社与高校共建虚拟仿真实训系统的实践与探索

文| 薛 帅

以清华大学出版社学前教育专业项目为例,剖析出版社在推进虚拟仿真教学改革和资源建设中的角色定位和任务目标。

近年来,诸多高校加快了虚拟仿真实训中心和实训基地的建设步伐,借助虚拟仿真、AR、VR等先进技术推进教学改革和资源建设,提升学生的实践能力与就业水平。在这股信息化教学改革的浪潮中,作为拥有高质量内容资源与专家团队的大学出版社,主动对接高校“教育课程资源富集行动”,与高校共建开发匹配专业学科的教学资源,研发虚拟仿真系统,协助高校构建专业全课程体系,是出版社体现自身职能,加快出版融合转型升级步伐的一项重要探索。

本文以清华大学出版社学前教育专业项目为例,阐释出版社与高校专业教研团队合作,以虚拟仿真技术研发为抓手,共建数字教学资源的途径与成果,剖析出版社在推进虚拟仿真教学改革和资源建设中的角色定位和任务目标。

布局虚拟仿真实训系统建设

国家对虚拟仿真技术在高校教学中的应用有诸多政策引导。教育部印发的《国家中长期教育改革和发展规划纲要(2010—2020年)》指出,高校应以信息化为重点,以提升质量为目标,推进教育新型设施建设,研究构建高质量教育支撑体系。2018年,《教育部关于实施卓越教师培养计划2.0的意见》指出:“推动人工智能、智慧学习环境等新技术与教师教育课程全方位融合,充分利用虚拟现实、增强现实和混合现实等,建设开发一批交互性、情境化的教师教育课程资源。”《关于开展职业教育示范性虚拟仿真实训基地建设工作的通知》指出:“依托虚拟现实和人工智能等新一代信息技术不断提升应用水平,将信息技术和实训设施深度融合,以实带虚、以虚助实、虚实结合……”

 

对于高校来说,采用虚拟仿真实训技术进行教学实训,也可解决专业教学内容难以重现、学生对抽象内容难以理解等具体问题。以学前专业为例,幼儿园安全管理实训课中的幼儿心肺复苏、鼻出血等安全知识,躲避火灾、地震等偶发应急事件处理等抽象知识,由于其场景难以模拟,一般学校里仅是简单讲述,停留在理论层面,学生学以致用、解决实际问题的能力欠缺。而借助虚拟仿真技术,采用“模拟仿真与实战结合”的教学模式,可以让学生身临其境地参与模拟实训,更快掌握相关技能,促进理论知识的吸收和转化,提升实训水平。

在政策的推动与专业学科建设的统筹规划下,高校与出版社逐渐意识到,建设服务高校专业群和区域发展的虚拟仿真实训资源,开设虚拟仿真实训室,建设虚拟仿真实训基地,是改革传统教学手段,推进人才培养模式创新的迫切需要。

在虚拟仿真实训不断推进的大背景下,高校的骨干教师团队往往承担着省级甚至国家级的虚拟仿真项目工作。但在具体实践中,教师对相关技术的开发标准并不了解,对虚拟仿真实验的呈现形式预估不足。在此过程中,出版社即可借助标准化数字资源制作的经验与基础,通过校企合作的方式,协助教师进行脚本创作,对技术需求提炼细化,联合技术研发团队,开发一批高等教育的虚拟仿真“金课”资源成果,并对接校内的虚拟仿真实训中心,开展教、学、练、考一体化实训,有效提高课程教学质量。

以清华社为例,2019年,出版社与高校专家团队合作共建,采用3D建模、AR、VR等多项技术开发了多个虚拟仿真实训系统,并积累了大量的AR、VR数字资源。 2021年,《以VR虚拟实训技术为支撑的学前教育专业建设整体解决方案》获评第五届中国数字出版创新论坛数字创新技术应用优秀案例年度推优。

在学前教育专业虚拟仿真实训系统的开发思路上,系统主要通过虚拟现实技术和智能化、游戏化操作相结合的方式,将学前教育基础教学课程进行实例化呈现,通过开展教、学、练、考一体化实训,提高教学过程的情景仿真度,提高课程的趣味性,使学生能更好地接收和掌握学前教育的基础实训知识,有效提高课程教学质量。

以出版社建设的幼儿教育VR综合实训系统为例,系统主要服务于学前教育专业“学前教育学”“幼儿保健学”“幼儿园课程”“幼儿心理学”等核心课程,以学前教育专业工作岗位中各种常见场景和职业技能要求为主线,采用VR技术开发设计,提供以第一人称视角进行的沉浸式交互漫游体验,体验者通过交互式操作进入不同的任务模块中。

在展现形式上,系统以三维虚拟仿真技术搭建了整体幼儿园的教学、活动和生活环境,操作者在由三维虚拟仿真场景搭建的室内室外环境中开展任务实训。实训内容包含了幼儿园环境与角色认知实训模块、教学活动虚拟实训、安全事件处理虚拟实训等模块,学生可在VR环境下控制三维场景内的任务选择、场景漫游和实训操作。

参与高校学前教育虚拟仿真室建设

虚拟仿真系统通常搭载在高校的虚拟仿真实训室中,实训室承担高校实体教学、模拟实践、教育科研三项职能,在校的学生会在各个实训室进行专业技能训练,学习体验教育教学,教师也可以开展教学科研活动,增强专业素养。部分高校也会在虚拟仿真实训室的基础上,开展实训基地建设,完善“模拟仿真与实战结合”的教学模式。

但在实际情况中,高校在一定程度上有盲目建设的现象,缺乏基于人才培养实训需求的整体设计和系统长远规划。经调研,部分学校的实训室建设与人才培养方案脱节,与课程设置脱节,仅是简单地模拟幼儿园场景,学生实训效果差,实践水平低,仍有诸多不足之处。

在具体实施中,虚拟仿真实训基地往往采用理虚实一体化的建设理念,这里的理指理论教学,实是实操练习,虚是虚拟仿真(也可以叫数字化教学)。具体到学前教育专业,除学前教育虚拟仿真实训室外,高校往往还需要在基地中搭建模拟幼儿园实训室、幼儿亲子教育模拟实训室、婴幼儿保育技能及公共服务实训室、儿童心理学观摩室等各个类型的实训室。这些实训室主要承担“理”与“实”的职能。

在建设过程中,出版社即可担负起“虚”的建设,即数字化教学资源的建设。在实践中,出版社主要负责提供针对教学实训环节的一系列虚拟仿真资源与实训系统,以及与上述各类实训室相配套的专业教学数字课程资源,采用创设学习情境、幼儿园教师和幼儿角色扮演、幼儿园真实场景教学等方式,提升教学实训水平,实现学校与幼儿园教育在理念上、培养目标和方式上的“零对接”,达到人才培养标准。

此外,出版社也可进行相关硬件配置与实训场景搭建,协助高校建设实训基地,打造集互动终端、应用平台、课程内容于一体的新型实训室,帮助高校更好地开展岗前实训、课程实验和科学研究。

近年来,出版社与各高校的校企合作紧密,产学协同育人机制完善。对于高校来说,主动适应经济发展新常态和技术技能人才成长的需要,与出版社等各合作企业全面实施“人才共育、过程共管、成果共享”,通过整合优质教学资源、促进科研成果转化,可实现专业学科优质虚拟仿真资源的开放共享和持续应用,打造校企共建共享的新生态。

对于大学出版社来说,积极开展校企合作,研发虚拟仿真等数字化教学产品,推进教学改革创新,是推动出版社从传统的单一产品提供商逐渐向产品提供商、内容提供商和服务提供商三位一体转变的一项重要探索与实践。

打通产学协同育人路径,出版社与高校可更好地发挥各自优势,打造集教学资源数字化、教学内容生态化、教学环境智慧化、教学过程沉浸化、教学形式立体化于一体的虚拟仿真实践教学新模式。

        (本文作者单位为清华大学出版社有限公司)

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