中職虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)設(shè)計(jì)、開發(fā)和應(yīng)用

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1、中職虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)設(shè)計(jì)、開發(fā)和應(yīng)用　　虛擬實(shí)驗(yàn)技術(shù)產(chǎn)生于20世紀(jì)60年代，隨著虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的發(fā)展以及學(xué)科交叉融合，其在職業(yè)教育領(lǐng)域的應(yīng)用正在興起。1虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)設(shè)計(jì)1.1學(xué)習(xí)者特征分析1）多元智力類型。根據(jù)多元智能理論，利用多元智能自我評(píng)估表，研究對(duì)天津中華職專、天津現(xiàn)代職業(yè)技術(shù)學(xué)院、天津輕工職業(yè)技術(shù)學(xué)院3所學(xué)校高職二年級(jí)計(jì)算機(jī)應(yīng)用專業(yè)228名學(xué)生進(jìn)行問卷調(diào)查。每份調(diào)查問卷中有64道題，每種智力類型設(shè)置8道題，每題1分，選擇就得1分，不選0分。利用SPSS對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)輸入與整理，生成表格，如表1所示。從學(xué)生

2、智力發(fā)展總體發(fā)展趨勢(shì)來看，實(shí)驗(yàn)對(duì)象在智力發(fā)展類型分布中的音樂韻律能力、視覺空間能力以及自我觀察方面有著優(yōu)勢(shì)，而在言語語言、數(shù)理邏輯、人際交往方面還存在發(fā)展的空間。這也就是說，職業(yè)教育學(xué)習(xí)者主要具有形象思維的特點(diǎn)，而通常形象思維較強(qiáng)的人，能夠較快地掌握經(jīng)驗(yàn)性和策略性的知識(shí)，對(duì)陳述性的理論知識(shí)卻相對(duì)排斥。這并非職業(yè)學(xué)校學(xué)生的弱勢(shì)，而恰恰是其優(yōu)勢(shì)所在。72）學(xué)習(xí)風(fēng)格。研究根據(jù)學(xué)習(xí)風(fēng)格的3種典型分類方法（視覺型、聽覺型和動(dòng)覺型），利用學(xué)習(xí)風(fēng)格測(cè)量表，對(duì)上述實(shí)驗(yàn)班學(xué)生進(jìn)行問卷調(diào)查，每份問卷設(shè)置24道題，每題3個(gè)選

3、項(xiàng)（分別是經(jīng)常、有時(shí)、很少），分值設(shè)置分別是5、3、1分。利用SPSS統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，生成餅狀圖，如圖1所示。從學(xué)生調(diào)查情況來看，中職的學(xué)生更喜歡通過視覺刺激以及動(dòng)覺來達(dá)到好的學(xué)習(xí)效果。視覺型學(xué)習(xí)者的典型特征是通過視覺刺激手段接受信息，直觀形象的視覺材料能在學(xué)習(xí)者腦海里形成清晰的視覺表象，使其具有用此感官學(xué)習(xí)的優(yōu)勢(shì)；動(dòng)覺型學(xué)習(xí)者的主要特征是喜歡動(dòng)手嘗試，他們樂于在“做中學(xué)”，往往在操作性技能的學(xué)習(xí)中表現(xiàn)突出。以上從職業(yè)教育學(xué)生智力類型發(fā)展、學(xué)習(xí)風(fēng)格等層面對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)特點(diǎn)進(jìn)行分析和定位，在整個(gè)虛擬實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)過程中，

4、對(duì)如何選取教學(xué)內(nèi)容、選擇合適的媒體以及交互的總體設(shè)計(jì)將起到指導(dǎo)作用。1.2職業(yè)教育教學(xué)分析基于工作過程導(dǎo)向的課程開發(fā)逐漸成為職業(yè)教育學(xué)與教的發(fā)展方向。計(jì)算機(jī)組裝與維修課程即是典型的以工作任務(wù)為基礎(chǔ)、以工作過程為導(dǎo)向、以項(xiàng)目教學(xué)為典型表現(xiàn)形式的任務(wù)引領(lǐng)式學(xué)習(xí)領(lǐng)域課程。1.3功能模塊設(shè)計(jì)7依據(jù)對(duì)中職計(jì)算機(jī)組裝與維修課程的分析，結(jié)合中職學(xué)生學(xué)習(xí)特點(diǎn)，本文選擇適合虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)的硬件組裝部分為例，通過創(chuàng)設(shè)3個(gè)實(shí)驗(yàn)情境促進(jìn)學(xué)生理論與實(shí)踐技能的發(fā)展。整個(gè)虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)各個(gè)模塊設(shè)置如圖2所示。1）實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)。實(shí)驗(yàn)平臺(tái)首先強(qiáng)

5、調(diào)實(shí)驗(yàn)的目的性，這里分別對(duì)實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、?nèi)容及平臺(tái)操作進(jìn)行說明，該模塊主要以文字說明為主，目標(biāo)明確，內(nèi)容簡潔有條理。2）模型介紹。實(shí)驗(yàn)平臺(tái)為學(xué)生提供一定的組裝知識(shí)基礎(chǔ)，即計(jì)算機(jī)各硬件的外形特點(diǎn)、分類、安裝技巧等。學(xué)生通過對(duì)模型直接操作如放大、分離、旋轉(zhuǎn)、拖拽等，對(duì)組裝部件進(jìn)行三維整體與部分的認(rèn)識(shí)。3）組裝演示。針對(duì)學(xué)生對(duì)視頻和動(dòng)手操作的不同需要，分別設(shè)置視頻演示與有序組裝的動(dòng)畫演示。所謂有序組裝是指組裝實(shí)驗(yàn)中，一些零件存在相互影響的關(guān)系，必須按照一定的順序進(jìn)行安裝。該動(dòng)畫演示是根據(jù)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)的安裝步驟進(jìn)行的一

6、般有序安裝，學(xué)生點(diǎn)選相應(yīng)的模型后即可根據(jù)自己的喜好，選擇觀看視頻或動(dòng)畫演示。同時(shí)針對(duì)組裝過程中的演示細(xì)節(jié)如CPU拉桿拉起呈90°，在實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景中加入主板視角、整體環(huán)繞視角等不同觀察角度切換，使學(xué)生在三維空間內(nèi)的學(xué)習(xí)更加靈活。74）虛擬組裝。虛擬組裝模塊是中職學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐的主要場(chǎng)景，也是本虛擬實(shí)驗(yàn)重點(diǎn)設(shè)計(jì)模塊。計(jì)算機(jī)硬件組裝過程中具有一定的有序性與無序性。所謂無序組裝是指在實(shí)驗(yàn)過程中，部分零件之間無必然關(guān)系，可自選安裝順序，強(qiáng)調(diào)組裝的靈活性。在提高學(xué)生創(chuàng)新與思考的同時(shí)，需給予學(xué)生必要的組裝引導(dǎo)，并對(duì)組裝結(jié)果

7、提供及時(shí)反饋，增強(qiáng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)效果。5）實(shí)驗(yàn)測(cè)試。實(shí)驗(yàn)測(cè)試是測(cè)試學(xué)生在虛擬實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)后的結(jié)果，不僅僅是幫助學(xué)生了解自己的學(xué)習(xí)情況，調(diào)整學(xué)習(xí)進(jìn)度的一個(gè)依據(jù)，而且是學(xué)生能否進(jìn)入現(xiàn)實(shí)實(shí)驗(yàn)的一個(gè)關(guān)口。1.4開發(fā)工具選取根據(jù)對(duì)虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)總體性能的分析，該虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)選擇PC機(jī)作為該平臺(tái)的開發(fā)平臺(tái)，涉及的開發(fā)工具有圖形圖像處理工具、視頻處理工具、建模工具、虛擬現(xiàn)實(shí)交互工具四大類，主要包含Photoshop、Premiere、3DSMax、Virtools等工具。2虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)開發(fā)在虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，實(shí)驗(yàn)平臺(tái)

8、開發(fā)流程如圖3所示。2.1素材準(zhǔn)備在計(jì)算機(jī)組裝與維修組裝實(shí)驗(yàn)中，需要收集整理的素材包括實(shí)驗(yàn)各個(gè)零件基本文字介紹、圖像，各個(gè)零部件組裝演示視頻，以便后面三維模型貼圖以及實(shí)驗(yàn)交互實(shí)現(xiàn)。除此之外，應(yīng)結(jié)合前期對(duì)實(shí)驗(yàn)功能模塊的分析，對(duì)整個(gè)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的界面進(jìn)行設(shè)計(jì)，包括實(shí)驗(yàn)背景、交互鏈接、反饋提示等。2.2模型創(chuàng)建7創(chuàng)建的模型是學(xué)生直接操作的對(duì)象，在硬件組裝實(shí)驗(yàn)平臺(tái)中需要?jiǎng)?chuàng)建的模型包括CPU、CPU風(fēng)扇、內(nèi)存條、主板、顯卡、聲卡、網(wǎng)卡、主機(jī)箱等零件。為了