薛媛

一、研究背景

虚拟仿真实验教学项目依托虚拟现实（VR）、仿真、软件工程等技术来构建仿真实验和信息化的教学管理系统，[1]借助计算机相关技术来仿真或模拟实验的过程，利用VR等教学资源具有的沉浸性、交互性以及想象性的特点实现高危险、高成本、高难度的教学场景虚拟化，依托多媒体和网络技术实现教学资源的多元化、多样化和教学管理高效化、科学化。信息技术所提供的自主探索、多重交互、合作学习、资源共享等学习环境有助于拓展实验教学内容广度和深度、延伸实验教学时间和空间、提升实验教学质量和水平。虚拟仿真实验教学项目能有效调动学生学习的主动性和积极性，实现以教师主导、学生主体，探究、合作为特征的学与教；使学生的创新性思维与实践能力得到有效锻炼；是推进现代信息技术融入实验教学项目，助力人才培养质量提升的重要举措。

笔者所在高校的学前教育专业有近10年的办学历史，为回应时代需求、响应国家号召，进一步打造人才培养特色，落实学校应用型人才培养定位，提升专业竞争力，2017年在学前教育专业下增设了早期教育方向。其中，胎教与生育指导是该方向的核心课程，基于该课程的实践环节，我们设计并尝试开发了“婴幼儿日常护理虚拟仿真实验项目”，旨在利用虚拟仿真实验教学技术的优势，改变课程中实践教学的传统模式，丰富实践教学的内容和手段，增加專业实践教学的趣味性、真实性，使抽象化的实践环节可视化，提高实践环节的教学效果，丰富学生专业实践技能的学习，以实现当代社会对早期教育专业应用型人才培养的新要求。

二、开发设计婴幼儿日常护理虚拟仿真实验项目的必要性

（一）有助于促进信息技术与专业教育融合，创新教学方法

2017年1月19日，国务院发布的《关于印发国家教育事业发展“十三五”规划的通知》中明确指出：“支持各级各类学校建设智慧校园，综合利用互联网、大数据、人工智能和虚拟现实技术探索未来教育教学新模式”。[2] 2018年2月11日，教育部等五部门印发的《教师教育振兴行动计划（2018-2022年）》中明确指出：“充分利用云计算、大数据、虚拟现实、人工智能等新技术，推进教师教育信息化教学服务平台建设和应用，推动以自主、合作、探究为主要特征的教学方式变革。”[3]因此，利用虚拟现实技术沉浸感（Immersion）、交互性（Interaction）和想象性（Imagination）的“3I”特点，改革传统教学以教师讲授为主的单向式教学模式，打造多维的教学方法和教学手段，实现学校优势专业与新技术融合，是顺应时代发展之举，也是提升应用型人才培养质量的必要途径。

（二）有助于解决早期教育专业实践难题，提升学生就业竞争力

实践性是早期教育专业的重要特性，提升实践能力是培养高素质早教教师的必经之路，尤其在当前向应用型转型的大背景下，加强学生的实践能力培养，帮助他们形成实践智慧是人才培养模式改革的核心。[4]但在现实教学中，由于教育对象的特殊性，幼儿园、早教机构对安全、卫生条件有着较高的要求，因此大规模接纳学生实习、实训的积极性并不高。加之行业竞争和知识产权等因素的影响，学生即使进入现实的操作环境，也无法接触重要岗位和核心技能。这无疑会影响学生的学习效果和实践体验，阻碍学生专业能力的发展，严重的会影响学生未来的职业选择。借助虚拟仿真技术，将高危险、高成本、高难度的教学场景虚拟化，将前沿的专业知识和行业的核心技能融入实验内容，开发代入式、沉浸式、实践式的课程体验软件，可以突破教育时间和场域的限制，解决“幼儿园实景式”教学耗时长、成本高、学生自主性及创造性受限等问题；[5]也有利于学生掌握行业前沿知识和核心技能，提升专业竞争力。

（三）有助于突破传统课程结构，实现“全”实践课程体系构建

我校早期教育方向主要通过理论和实践两大课程模块共同完成对学生专业理念、专业知识和专业能力的塑造和培养。理论课程主要包括婴幼儿教育概论、婴幼儿发展与指导、0～3岁婴幼儿生理与营养等。实践课程模块主要包括胎教与生育指导、奥尔夫音乐教育理论与实践、蒙台梭利教育理论与实践、婴幼儿疾病预防与照护等课程。传统教学中，学生通常是通过教师课堂讲授的方式完成理论课程的学习，通过教师示范和反复实践训练掌握必要的专业技能。时间上，一二年级主要集中完成理论知识的学习，三年级和四年级分别进行一至两周的教育见习和一学期的教育实习。这种“二元”的课程体系结构在时间上将人才培养的理论学习和实践学习相分离；在空间上将课堂与工作情景相分离；在方法上将教、学、做相分离。学生在课堂上学习的专业知识和技能，无法第一时间在教育情景和工作情景中被理解、吸收和转化，也就使学生无法实现对知识和技能的反思和创新，进而不利于其反思能力、创新能力和实践性智慧的生成。

借助现代化的信息技术结合专业特点和课程性质，开发适用于托育园环境创设、婴幼儿活动设计与指导、0～3岁婴幼儿保育等专业基础和专业核心课程的实验模块，打破了专业课程“纯理论”的常规结构，利用虚拟仿真技术模拟各种教学场景，打造开放自主的线上学习环境，实现自主、无障碍、可重复的实践练习，在课程结构上突破了学前教育（也包括早期教育方向）只有实践没有实验的常规；课程内容上实现了“理论教学+课内实践”的融合；教学空间上形成了“课堂+工作情景”的有效衔接；教学方法上落实了“教学做合一”的理念；教学过程中实现了“理论—实践—反思”的转换。这将是对传统课程模式和实践体系改革进行的一次有力探索。

三、婴幼儿日常护理虚拟仿真实验项目的开发与设计

婴幼儿日常护理虚拟仿真实验项目是职业能力拓展课程胎教与生育指导课程的配套实践环节。开发和设计该实验项目的目的是希望学生通过体验婴幼儿日常护理流程的各个操作环节，掌握相关专业技能，提升专业综合实践能力。

（一）实验目标

1.通过对婴幼儿护理相关岗位的模拟体验，使学生了解岗位的基本情况，充分认识婴幼儿护理岗位需要的相关专业知识、能力和素质要求，明确在校期间专业学习的主要任务，提高学习的针对性和目的性，引导学生做好职业规划和学业规划。

2.通过3D和VR技术模拟1岁左右的健康幼儿日常护理环境、所需条件和基本动作环节，让学生能够判断正常婴幼儿的基本情况，知悉婴幼儿日常护理的基本方法。

3.认识专业、严谨的护理设备和环境，理解婴幼儿日常护理操作过程中的规范化操作流程，熟练掌握婴幼儿日常护理的操作手法。

（二）实验平台

本实验主要利用虚拟现实多人协同教学管理系统实现整个实验的操作、教学管理和评价考核。管理系统由教师PC机客户端兼教师中控服务器系统，以及师生的VR一体机客户端组成。该系统用于实现虚拟现实课堂教学中的教学资源播放、师生互动、教学流程管理等操作。

1.多人协同互动

该系统支持师生多人在同一虚拟空间中的协同互动，打破了现有的虚拟现实教育解决方案仅支持学生独自沉浸于自己的虚拟空间中的弊端，使得教师讲解、师生互动研讨等教学需求在虚拟现实中成为可能。

2.衔接传统课堂教学

系统将传统课堂教学的流程与虚拟现实的特点充分融合，形成了一系列符合常规教学习惯的功能设计和交互方式，例如教师讲解演示、学生小组讨论、传统PPT在VR内外联动播放等，使教学过程合理自然。

3.师生分组互动

针对多人的虚拟现实教学场景，系统将传统课堂教学的流程与虚拟现实的特点相结合，形成一种符合教学习惯的师生分组互动方式。在这种互动中，学生按照物理座位分组，避免了空间内的人数密集影响教学质量的问题，既可以实现教师同时给所有组的学生讲解，也可以实现学生小组讨论、教师单独指导，优化了课堂互动方式。

（三）实验内容

婴幼儿日常护理环节中，各项动作的标准化、熟练化显得尤为重要，要成为一名合格的育嬰员需要接受扎实的岗前知识培训及反复的实践技能训练。通过虚拟仿真实验，不仅学生可以自主学习和反复操作，教师也可以根据不同学生的学习程度，设计针对性的训练模式，做到因材施教、以教促学。

1.实验设计

实验主要包括婴幼儿的抱法、婴幼儿的包法、婴幼儿头面部抚触、婴幼儿胸腹部抚触、婴幼儿四肢抚触、婴幼儿背臀部抚触6个实验项目。各实验项目的内容和技能要领不同，前一环节的各动作要领掌握的熟练程度决定着后一环节是否能够顺利实施。过程中将婴幼儿日常护理过程中抽象的知识点与VR技术有效结合，对护理场景、动作进行建模，通过虚拟仿真技术呈现教学场景。学生在虚拟场景中扮演育婴员，通过流程引导，逐步完成整套护理操作，获得真实的练习体验。操作结束后，系统会生成反馈报告，学生根据反馈的问题可进行反复的强化练习，教师也可根据学生不同的薄弱环节设计针对性的强化操作任务，帮助学生强化练习，实现实践教学的个性化。

2.实验实施

以婴幼儿抚触实验项目为例，学生在虚拟现实分组示范实训室中进行具体的实验操作，每六人一组，其中一人进行操作训练时，教师和其他成员可进行观摩（见图1）。

第1步：学生登录虚拟仿真实验教学系统，在虚拟实验列表中选择“婴幼儿抚触”的实验项目。

第2步：学生佩戴移动式虚拟现实一体机，进入虚拟工作场景，完成抚触前的准备工作，如检查室内温度和湿度、双手指甲是否修剪、脖颈和衣物上是否有金属装饰品，佩戴口罩，准备浴巾、尿不湿、润肤油等抚触材料，清洁双手并涂抹护手霜。观察抚触对象情况是否正常。

第3步：系统将足月新生儿、早产儿、患病婴儿等不同类型的虚拟抚触对象和哺乳后、沐浴后、睡眠中等不同时间场景模块进行随机组合，学生要对抚触对象和环境条件进行判断和评价，在系统中输入正确的评价结果后方可进入抚触环节。

第4步：按照面部→头部→胸部→腹部→上肢→下肢→背部→臀部的顺序进行抚触操作，系统结合实验操作标准对每一个环节进行评价。

第5步：完成所有操作流程后，虚拟仿真实验项目平台根据评价结果，针对薄弱环节制订纠错和强化方案。学生参照强化方案根据系统提示可在课后进行重复练习操作。

（四）实验评价

婴幼儿日常护理是学生综合婴幼儿卫生与保健、护理、早期教育等知识，掌握婴幼儿护理动作技能的过程，对实验的评价重点是学生对知识与技能的综合应用能力。为了体现评价的客观性和科学性，实验采用自评和他评、过程性评价与终结性评价、量化和定性相结合的评价方式。

1.评价数据采集

在分组实训的过程中，一人操作，其他成员观摩，操作结束后组内成员进行交流讨论，操作者和观摩者结合实验操作标准在系统上进行自评和他评。虚拟仿真实验平台同时会记录操作者在实验各环节中的各项参数（护理环境温度、湿度的设置，护理前的各项准备工作、护理动作的标准程度），对比操作标准进行评价。实验评价系统将三种评价结果进行数据比对分析后，为操作者形成实验操作反馈报告，为实验观摩者提供反馈报告。实验者和观摩者通过反馈报告都能发现自己在操作和评价中的问题，有助于下一位实验者改进操作流程，提升实践技能。

2.实践的评价内容

实验项目的评价由量化成绩与对操作过程的描述性评价构成，将全部实验过程设计为8个环节，每个环节包括2～5个动作技能要点，共计25个考核，具体考核点如表1所示，各考核点与实验操作步骤相对应。

3.评价方法

实验评价将课前预习评价、过程性评价与终结性评价相结合，以实验知识题库试题、实验操作数据、实验总结三种形式多层次、全面地考核和评价学生的学习效果，既能反映学生的专业知识掌握情况，也关注学生实践反思、合作学习等综合素质的发展。实验知识题库主要包括婴幼儿心理、生理、卫生和护理等相关学科知识，能够体现学生的预习和实验知识点的掌握情况。实验数据采集主要评价学生的技能掌握和熟练程度，实验总结包括抚触对象情况说明、操作流程、注意事项、抚触不同阶段情况判断及处理、心得体会等（见表2），关注学生实践反思、总结改进、思辨创新的能力。量化成绩由四部分构成，除抚触操作成绩由系统自动批阅计算外，其余三方面成绩均由教师人工评分（见表3）。

四、结语

高质量的实践教学是提升人才培养质量的重要保障。为了更好适应社会对应用型人才的需求，教学的设计理念、方法、形式、载体都必须与时俱进，进行不断地再设计与更新。采用多种教学手段和方法，优化教学体系，利于学生更加全面地掌握相关专业技能。设计和开发虚拟仿真实验项目是教育类专业发展需要，也是高校推进虚拟仿真实验教学改革、优化实验教学资源结构、提升实验教学资源使用效益的必然要求。[6]虚拟仿真实验项目的开发推进了信息技术与实验教学的深度融合，加强虚拟技术在实验操作、教学、评价等全过程的嵌入，有助于早期教育专业学生通过技术、虚拟等手段，操作、体验的方式实现从专业知识到专业能力的转换，能够激发学生的专业学习兴趣和从事早期教育工作的积极性。[7]

参考文献

[1]陈娟娟.VR 叙事视角下虚拟仿真实验的设计与应用[D].武汉：华中师范大学，2017.3.

[2]国务院. 国务院关于印发国家教育事业发展 “十三五”规划的通知 （国发〔2017〕4 号） [z].2017.1.10.

[3]教育部.教育部等五部门关于印发《教师教育振兴行动计划（2018—2022 年） 》的通知（教师〔2018〕2 号）[z].2018.2.11.

[4]张亚妮，程秀兰.基于“学习故事”的行动研究对幼儿园教师实践智慧生成与发展的影响 [J].学前教育研究，2016（06）：50-59.

[5]于聪.虚拟仿真技术在高职学前专业实验教学中的应用研究[J].太原城市职业技术学院学报，2019（08）：155-156.

[6]郑雯，张青瑞.虚拟仿真婴儿实验教学模式建构与运行策略：以山东英才学院学前教育学院为例[J].陕西师范学院学报，2017（11）：11-14.

[7]刘永贵，申灵灵，张刚要，等.复杂场景下数字化教学视频拍摄与评价虚拟仿真实验设计[J].实验技术与管理，2019，36（10）：115-119.