引言

随着教育数字化转型战略的持续推进，产教融合与虚拟仿真教学已逐渐成为高等教育改革的重要方向，应用型高校开始积极探索数字化教学平台、虚拟仿真实验室以及校企协同育人机制，以提升实践教学质量与产业适应能力。工业和信息化部、教育部、文化和旅游部、国家广播电视总局、国家体育总局等五部门联合发布《虚拟现实与行业应用融合发展行动计划（2022—2026年）》，明确提出虚拟现实（VR）、增强现实（AR）与混合现实（MR）等技术作为新一代信息技术的重要前沿方向，将在教育、工业、文化等领域形成深度融合应用，推动数字经济与实体产业协同发展。发展各学校特色，开展数字化项目在高校中成为常态。然而，在地方应用型高校的实际建设过程中，虚拟仿真实验室在建设和后续使用中都面临许多困境和限制。一方面，全功能虚拟仿真实验室建设通常需要较高的硬件投入、长期的内容开发周期以及持续的软件维护成本；另一方面，学生长期习惯于传统教室以及实物教学环境，若直接切入全虚拟学习场景，容易因认知负荷增加、交互方式陌生等问题产生适应障碍，影响学习效果与技术接受度。在诸暨，以珍珠产业为代表的特色传统产业正面临数字化转型与产业升级需求，并对高素质的应用型人才有迫切的需求。一方面，珍珠产业链需要具备数字设计能力、智能制造认知与跨媒介传播能力的复合型应用人才来指导和执行产业链升级，因此对相关的人才的需求以及要求不断提高；另一方面，珍珠产业的教学模式仍以传统的实物展示与经验式教学为主，难以满足产业数字化背景下的新型人才培养需求。因此，探索一种低成本、高体验的“渐进式”教学创新方案具有重要现实意义。本研究以珍珠产业教学为案例，通过基于实体的交互式展厅环境设计一种介于传统实物教学与全虚拟仿真之间的过渡性教学方案，在保留实物展示的真实感知体验的基础上逐步引入数字交互技术，为资源有限情境下的教育数字化提供新的实践思路。

一、绪论

（一）当前研究现状

当前，高等教育领域产教融合实践教学的研究普遍聚焦于数智化转型。大数据、人工智能、扩展现实、数字孪生等技术的深度发展正促使高校的实践教学从传统校企合作模式向虚实融合、数据驱动的新形态转变，并且在各个专业领域形成了不同探索方向。例如，会计专业的产教融合项目包含“数智赋能实践平台”建设；工科专业（如新能源汽车、城轨车辆）中相关研究有关于建设“产教融合实践中心”或利用数字孪生技术构建“数据—模型—交互—应用”教学闭环；计算机专业探索基于“数智产业学院”的项目驱动与角色轮换模式；艺术设计类专业则聚焦AI技术如何从“工具辅助”转向“生态重构”以激发创意。

在高校产教融合实践的数智化方向中，虚拟仿真技术已成为推动“新文科”“新工科”建设的关键教学手段。目前的相关研究主要聚焦于数智化教学创新、专业教学体系再构建以及校企合作模式等。虚拟仿真教学的发展带来了许多优势，例如促进建立知识共享平台、将知识转化为数字资产与实践，以及针对高危专业、宏观知识难点等进行安全无风险并低成本地教学和训练。

目前高等教育产教融合实践教学的虚拟仿真方向的数智化，创新形式百花齐放，新型教学模式层出不穷。然而，在实际的实践层面中，仍面临许多困境挑战。部分虚拟场景因设备性能、开发成本或技术限制，难以精准模拟复杂、动态的真实工作环境，在教学内容更新速度可能跟不上行业技术前沿发展。另外还有虚拟仿真教学模式与评价体系革新缓慢、资源共享与整合不足、校企合作深度与可持续性有待加强等问题。

不仅如此，现有研究多数聚焦于“成熟的虚拟仿真系统”的应用效果或者从单一知识点的虚拟仿真来“以小见大”，而非从一整门课程、专业出发，无法从形成长期稳定的学习习惯评估学习效果。同时，从学生的角度来看，从传统的学习模式到虚拟仿真环境的学习是一个非常大的学习习惯的转变。从认知复合的层面，巨大的转变不一定能够形成较好的学习效果。因此目前的研究缺乏对 “从传统到全虚拟的过渡阶段”教学载体的设计与系统性与实践性的研究，本研究旨在填补这一缺口。

（二）研究目的与意义

本研究旨在针对当前高等教育产教融合相关的虚拟仿真教学环境建设中存在的资源紧张、技术限制等问题，以及在教学中存在的学习方式转变等挑战，设计并实践了一种基于现有实体展厅的渐进式交互教学支持环境。通过结合感应投影、透明交互柜与全息投影等实物与虚拟结合的交互技术，桥接传统实物教学与全虚拟仿真之间的体验，减少其中体验差距带来的学习习惯的巨大转变，解决现有研究中关于“从传统到全虚拟的过渡”教学载体研究与实践不足的问题，为同类院校在有限条件下开展教学数字化转型提供一套具体、可复制的解决方案与设计思路。

二、渐进式数字化的理论基础与设计思路

（一）理论基础

本研究的理论基础主要来源于创新扩散理论（Diffusion of Innovations）与认知负荷理论（Cognitive Load Theory）。依据Everett M. Rogers的创新扩散理论，新技术的教育应用通常需要经历“认知—接受—实施—扩散”的渐进过程，技术采纳效果受到兼容性、可理解性与使用情境等因素影响。John Sweller在1988年提出的认知负荷理论指出，学习者的工作记忆容量有限。当教学任务信息结构过于复杂，或学习环境缺乏必要的具身认知支持时，学习者容易产生较高的外在认知负荷，进而降低知识加工效率。

从以上理论基础上可以得出，如果在缺乏过渡机制的情况下直接引入全虚拟教学环境，容易导致教师与学生在教与学的互动过程中需要学习新的操作，在认知与行为的层面上产生一定障碍和负担，从而影响专业知识技术接受度与整体教学效果。因此，在数字化教学环境中保留实体对象的真实性以及教学的物理空间，有助于减轻学生学习过程中的额外认知负担。

基于上述理论，本研究以“不完全虚拟化”作为条件，强调实体展示空间与虚拟仿真等数字技术的融合，设计一种既能兼顾传统认知习惯，并且能与技术混合的交互教学方案。本文将“渐进式数字化”界定为在传统实物教学与完全虚拟仿真之间，建立由实体体验为基础、数字交互逐步增强的过渡性教学环境，通过循序渐进的方式实现教学创新逐步转变，并被教师和学生接受，最终达到常态化的目标。

（二）设计原则

珍珠产业展厅的交互区域设计遵循以下原则。首先是实体与虚拟的相互结合，即在保留真实珍珠、蚌壳等实物展示与感官体验的基础上，叠加数字化的内容与交互，确保学生在认知转换过程中具有连续的体验感。其次是成本可控。方案优先利用现有的展厅物理空间进行改造与功能延伸，通过软硬件的模块化配置，规避一次性巨额投入带来的资金压力。最后是全链路教学覆盖。整体的交互学习内容设计覆盖了从产业认知、珍珠的养殖加工设计到作品成果展示的完整线路，针对不同环节的特性匹配适宜的交互形式。

（三）功能模块设计

展厅整体以珍珠“行业认知—养殖—加工—设计—鉴赏”的真实产业流程为主线，设计了三个具有沉浸感与逻辑递进关系的模块化学习的模块。

1. 感应投影系统

感应投影系统作为认知入口，部署于展区弧面墙，通过红外感应技术捕捉用户手势进行交互，通过投影在墙面或展台上动态展示珍珠的行业概况以及产教融合中心的介绍。该系统将静态的文本知识转化为动态展示，能够激发了学生的探索兴趣，解决了传统教学中知识呈现方式单一化的问题（图1、图2）。

2.透明交互展示柜

透明交互展示柜作为互动教学的第二部分，是连接理论与实操的关键载体。教学内容包含了珍珠“养殖—加工—设计”部分，分布于三个透明互动展示柜中。柜体内部陈列真实的珍珠原贝、半成品及加工工具，保留了材料的质感与形态；柜体表面的透明显示屏则运行模拟钻孔、粒径分选及首饰镶嵌等交互程序。

学生可在观察实物细节的同时，通过触控界面进行零风险的虚拟操作。这种设计不仅解决了产教融合中学生难以进入企业车间实训、实操耗材昂贵的问题，更通过实物参照与虚拟演练结合的模式，帮助学生精准掌握工艺关键节点（图3）。

3. 全息展示台

全息展示台设置于交互教学流程末端，承担成果展示与激励的功能。利用三维建模，将学生设计的珍珠首饰或雕琢作品转化为高精度数字模型，并通过全息成像进行立体展示。突破了物理空间的限制，使得每一件作品形成了可视化的数字作品集。这不仅增强了学生的成就感，也能够为产教融合中校企双方提供直观的人才培养成果的评估案例（图4）。

三、教学实践应用：基于珍珠产业交互式展厅的交互模块实践

（一）建设概况

浙江农林大学暨阳学院产教融合人才培养示范中心是一个依托诸暨珍珠产业资源与学院教育资源打造的创新型人才培养平台，将行业前沿知识与案例教学相结合，力促学院培养的人才与市场需求精准契合；同时学院为企业提供坚实的技术支撑与充沛的人才储备，促进珍珠产业从粗放型向精细化、高端化迈进。

示范中心融合珍珠养殖、珠宝加工、文创设计与数字媒体传播等多个专业模块，形成了集教学、展示、实践与成果转化于一体的综合性实践平台。整体空间在原有实训场地基础上进行了数字化升级，以“实体展陈+交互技术+虚拟仿真”为总体建设思路，重点构建具有产业真实性与教学体验感的交互式教学环境。

（二）教学实施流程

在教学实施过程中，交互式展厅被融入实验室开放项目《珠玑AIGC科普动画创作》，作为课程前期导入与动画内容设计的重要基础环节。课程以“珍珠文化数字化传播”为主题，结合AIGC生成技术与数字叙事设计，引导学生围绕珍珠产业链完成科普动画创作。

在课程导入阶段，教师引导学生进入交互式展厅，通过参观与互动体验建立对珍珠产业的整体认知。学生通过数字化互动系统模块了解珍珠形成原理、分类体系及产业流程，增强了知识理解的直观性。在动画内容的设计素材收集阶段，学生能够结合透明交互柜中的实物展示与数字交互内容，对珍珠结构、加工流程及饰品工艺进行互动式学习。学生不仅能够获取真实的视觉素材，还可通过虚拟仿真对加工流程的模拟理解关键工艺逻辑，为后续动画脚本与镜头设计提供参考。

此外，展厅中还植入了合作企业提供的真实产品数据与工艺标准，包括珍珠粒径分类标准、珠层厚度参数等内容，使学生在校内即可接触真实的产业信息，相比传统课堂中脱离产业情境的案例教学，这种模式更能帮助学生理解行业标准与实际生产流程之间的关系（图5）。

四、实施效果分析

从建设层面来看，此次项目验证了“分期建设、渐进升级”的可行性。相较于一次性建设全沉浸式VR实验室所需的大规模硬件投入，交互式展厅主要依托现有场地改造与模块化设备配置完成数字化的建设，大幅降低了初期资金压力。学校通过逐步扩展交互功能，实现了教学资源数字化的平稳推进，也为后续更加全面的虚拟仿真化平台建设积累了一定的经验。

从学生层面来看，交互式展厅在学生数字化学习适应方面表现出积极作用。由于教学环境保留了真实实物与线下交互场景，学生对数字化技术的陌生感与抵触情绪明显减弱。全息投影与动态结构演示增强了学生对“珠核植入”“珍珠加工流程”等复杂知识的理解。教师在课后也表明，学生在后续动画创作与方案表达中，能够更准确地运用专业术语与工艺并能够更加准确地进行艺术化创作。

五、结论与局限

（一）研究结论

本研究基于产教融合背景，以珍珠产业为案例，探索了一种以交互式展厅为核心载体的渐进式虚拟仿真教学模式。在资源相对有限的应用型高校环境中，“实体+虚拟”的融合教学环境建设方案能够有效降低数字化转型门槛，实现教学改革的平稳推进。

交互式展厅作为一种“过渡性教学环境”，成功破解了传统实训与全虚拟仿真之间的断层问题。通过感应投影、透明交互柜与全息展示等模块，学生在保留真实感知体验的基础上逐步接触数字化交互技术，实现了从“实物依赖”向“虚拟认知”的平滑迁移。该模式提升了在有限学习环境下，学生对复杂产业知识与工艺流程的理解能力，增强了学习兴趣与参与度，并促进了数字化创作能力的发展。在课程实践中，交互式展厅不仅承担知识导入功能，也成为学生创作素材、设计灵感与成果展示的重要来源。

本研究验证了“渐进式数字化”策略在产教融合教学中的现实价值。相比高成本、重技术依赖的全沉浸式虚拟实验室建设模式，交互式展厅能够以较低投入实现教学数字化升级，并有望为未来建设更完整的VR/AR虚拟仿真平台提供用户基础、内容基础与数据基础。

（二）研究局限

虽然本研究中的实践成功实施，但是本研究还是存在一些局限和不足。首先，本研究在实施效果的数据收集和评估还不足。体验的学生数量和涉及到的课程内容有限。其次，基于有限的资源和内容，本研究属于基于单一案例的探索性研究，样本范围与实施周期仍具有一定局限性。目前对学生长期学习效果、技能迁移能力以及职业适应性的追踪尚不充分，未来仍需通过进一步数据分析验证其持续影响。此外，由于不同专业在实践教学内容与数字化需求方面存在差异，本研究形成的模式是否适用于其他专业领域，仍有待跨专业、跨院校的比较研究与验证。

未来，随着虚拟现实、增强现实与人工智能生成技术的进一步成熟，交互式展厅可与虚拟仿真实验室实现更深层次的融合与迭代。在功能方面，数据可迁移、升级性有待添加。展厅运行过程中产生的交互行为与操作数据将被系统记录，作为教学效果的依据，更为未来建设全功能虚拟仿真实验室提供真实的用户行为参数与算法优化参考，并在此基础之上，建设数字孪生教学系统，实现学生行为分析、智能教学反馈与沉浸式远程协作。同时，随着资金与技术条件的逐步完善，展厅中的数字资源与交互数据还可进一步接入元宇宙教学平台，形成覆盖“教学—实践—展示—传播”的全链路数字化教育体系。

参考文献：

1. [1] 工业和信息化部,教育部,文化和旅游部,等.虚拟现实与行业应用融合发展行动计划（2022—2026年）[EB/OL].(2022-11-01)[2026-02-15].https://www.miit.gov.cn/jgsj/dzs/wjfb/art/2022/art_3ebd54d32dd04668abe4066182578032.html
2. [2] 马春亮.新能源汽车产教融合实践中心建设研究[J].汽车测试报告,2026(01):112-114.
3. [3] 姚远.产学协同构建智慧环保虚拟仿真实验教学体系探索[J].高教学刊,2025,11(35):63-66.
4. [4] 范秋英,沈庆琼.数智化时代下的虚拟仿真实验教学模式研究[J].华东科技,2025(05):82-84.
5. [5] Rogers E M. Diffusion of Innovations,5th Edition[M].New York: Simon and Schuster,2003.
6. [6] Sweller J. Cognitive load theory, learning difficulty, and instructional design[J].Learning and Instruction,1994,4(04):295-312.