“互聯網+”模式下基于VR技術的實踐教學研究

李 峰

(東北石油大學，河北 秦皇島 066004)

“互聯網+”模式下基于VR技術的實踐教學研究

李 峰

(東北石油大學，河北 秦皇島 066004)

在“互聯網+”模式下利用移動智能終端實現現實中的事物與虛擬物體完美融合，通過現實與虛擬相結合的微機組裝實驗，使學生不受到時間與空間的限制，隨時隨地可以通過智能移動終端進行實驗學習來提高學生的學習興趣、動手能力，減少計算機貴重硬件的浪費，使用VR技術進行實踐教學深受學習者喜愛。

互聯網+；VR；實踐教學

目前，增強現實技術作為近年來剛剛興起的熱門技術之一，已經逐漸的走進了人們的生活，特別是“互聯網+”的概念與思想越來越融入社會的各行各業，“互聯網+教育=智慧教育”這一觀點得到了社會的普遍認同，大學生在QQ、微信中談論學習問題已經不是什么新鮮的內容。隨著智能移動終端的普及，利用互聯網高效、方便、快捷的特點學習已經成為當代大學生的一項基本技能，傳統教育所無法比擬的優點逐漸在“互聯網+教育”當中體現出來。教育界正在緩緩醞釀著一場信息化顛覆性的變革。

1 國內外研究現狀

根據被視為教育信息化建設與發展的風向標《國際教育信息化地平線報告》預測，近兩三年來能夠對教學和創造性研究產生重要推動作用的六項主流應用信息技術中，移動應用、增強現實、3D打印等占據主要部分。英國的開放大學開放科學實驗室已經實現了線上實驗功能，學生下載實驗所需虛擬的儀器硬件后即可進行線上實驗。印度甘露大學的在線實驗室(OnLineAabs)也已經為印度大學生提供網上虛擬實驗功能。美國耶魯大學教師正在通過Ipad等移動智能終端為學生講授實驗操作課程。英國開發大學從2006年開始就開展了基于互聯網的三維虛擬世界“第二人生”的教學活動。加拿大維多利亞大學建設了3D實驗室和人類學創客實驗室也是配備了各種基于增強現實技術的軟、硬件。

我國在《國家中長期教育和改革發展剛要2010—2020》中明確指出要大力發展虛擬實驗室，用虛擬實驗教學彌補真實實驗、訓練中所存在的高污染、高風險、高損耗、長周期等諸多問題。建立一所科研虛擬實驗室是目前國內許多高校努力的目標。僅2014年就有大連理工大學、廈門大學、武漢理工大學、山東建筑大學等十余所高校及科研機構申請建設國家級虛擬仿真實驗室。虛擬仿真技術在我國也有十余年的發展歷程，虛擬仿真實驗室案例有很多，例如清華大學的“電力系統及大型發電設備安全控制和仿真”實驗室。隨著“增強現實技術”與“互聯網+”的發展，也有一些相關機構對教育應用有所開發，但大多應用于中小學教育，基于“互聯網+增強現實”技術的硬件虛擬實驗室目前尚無案例可循。

2 VR虛擬現實技術技術現狀分析

VR虛擬現實技術起源于美國，第一個虛擬設備為“全傳感仿真器”，是由Morton Heiling 于1962制造。該仿真器的主要作用是對人騎車通過紐約所產生的感受，包括風、路面顛簸甚至方向等。隨后，VR虛擬現實技術高速發展。在我國，盡管VR虛擬現實技術起步晚，但發展迅速。譬如，以北京航空航天大學為代表的學院派，在VR虛擬現實技術的接口部分、硬件部分、算法及實現部分，均取得長足進步。目前我國已可以基于分析事物的物理特性設計分布式虛擬環境，可以合成特定人臉圖像、表情、唇動等。我國的國家光盤工程研究中心，基于布達拉宮，提出了Quick Time技術，在此基礎上，實現了大全景虛擬現實的制作。以騰訊、樂視為代表的公司，在VR虛擬現實技術方面也取得了很大的發展，在體感輸入、觸覺反饋、VR一體機等都取得了極大發展，并有部分產品已投入市場應用。

盡管VR虛擬現實技術在技術方面取得了很大的發展，但還存在很多問題，包括：VR虛擬現實技術的技術標準不統一，現有的技術容易造成使用者的疲勞感，VR虛擬現實技術的輸入方面還沒有解決等。針對目前VR虛擬現實技術存在的問題，未來的技術必將朝著技術標準統一化、技術應用輕松化，技術輸入可行化等方向發展。此外，為滿足社會發展需要，VR虛擬現實技術將會遵循低成本、高性能的發展準則進行發展，譬如：動態環境建模技術、大型網絡分布式虛擬現實技術的研究及應用、智能化人機交互設備研制等研制。

VR虛擬現實技術，在某種意義上可以改變人們的思維模式以及生活方式，其屬于新型的技術，應用前景極為廣闊。VR虛擬現實技術可以通過與Internet技術結合，建立真正的遠程教室、開放性大學，促使教育產生翻天覆地的改變。

3 VR技術在實踐教學中的應用

現如今，我國大學生的理論學習能力普遍較強，而實際動手操作能力卻與國外大學生有很大的差距。產生這個問題的原因一方面是受到我國教育體制的影響，另一方面也是因為在大學中，大多數需要實際動手操作的實驗受到了客觀條件的限制。上述第二點原因在大學的硬件試驗中體現的尤為突出。以計算機硬件實驗為例，微機的硬件組裝是《計算機安裝與維護》這門課中核心的組成部分，是學生在大學學習中難得的親自動手組裝計算機的機會。但由于這項操作技術要求較高，計算機硬件價格又比較昂貴，盡管教師在實驗課之前講得非常仔細，在學生親自動手操作的過程中也難免造成各種損壞。而且我國部分高校還沒有專門的微機組裝與維護實驗室，大部分高校所具備的實驗室也都是使用一些淘汰過時的舊計算機供學生做拆裝實驗，即使這樣也不能做到實驗學生人手一臺計算機，更不用提機器硬件能夠完好無損正常運行。

基于上述，課題組以互聯網+教育為指導思想，依靠增強現實技術與移動互聯網相結合，從解決實際問題的角度出發，以“微機組裝與維護虛擬實驗室”建設為例，利用移動互聯網與增強現實技術相結合，提出了《“互聯網+”模式下基于VR技術的實踐教學研究》這一課題，目前移動互聯網+增強現實技術應用于虛擬實驗室建設在國內外尚處于起步階段，在各種數據庫當中也很難查找到同類科研項目的相關論文和材料，更沒有現成的實例以供課題組參考。這是一個計算機技術的新領域，通過對該項目的研究有助于我們在當前信息社會的新環境下對基于“互聯網+教育”方面有更加深刻的認識，為一種全新的教育方式提供經驗和參考，具有較高的社會價值與經濟價值，值得人們投入精力去研究探索，以便以后滲透到其他的各個領域當中。

在計算機實訓實驗中，可以由VR 技術生成適用于進行虛擬現實實驗的系統，包括有關的實驗儀器設備、實驗環境、實驗對象以及實驗信息等資源。進行實驗時，根據現實環境中需要的設備，通過VR 環境中完成器件的選擇，完成實訓要求。這樣既能真實的反映計算機組裝現場操作，也能達到教學目的和節約購買設備的資金。通過VR 技術實現“模擬”實訓，不僅縮短了實驗的時間，學生也能獲得直觀、真實的效果。為后期進行真實設備操作做好鋪墊，做到虛實結合，提高教學效果。

4 結語

“移動互聯網+增強現實”的教育模式可以推廣到其他教學實驗領域，如石油、地質、旅游、機械等。更可以將其延伸到其他領域，如能源、醫療、軍工、機械制造等都可以采用此模式進行快捷、高效的增強現實仿真操作，以創造出更大的經濟效益與社會價值。

[1] 陳超良.芻議VR虛擬現實技術[J].電子技術與軟件工程，2016，(16)：22-23.

[2] 郭曉紅.將虛擬現實技術用于微機原理實驗教學[J].山西電子技術，2016，(04)：56-58.

[3] 李方正，劉春英.基于VR-Platform的虛擬現實技術在教學中應用[J].科技信息，2012，(09)：186-187.

Practical teaching research under the mode of “Internet+” based on VR technology

LI Feng

(Northeast University of Petroleum, Qinhuangdao 066004, China)

To achieve the perfect fusion of reality of things and virtual objects by the use of mobile intelligent terminal in the “Internet+” mode, through the combination of reality and virtual computer assembly experiments, so that students are not subject to time and space constraints. Intelligent mobile terminal can be used anytime and anywhere to improve students′ interest in learning, practical ability so as to reduce the waste of expensive hardware. The use of VR technology for practical teaching is popular among students.

Internet+; VR; Practice teaching

2016-09-17

課題項目：2016年度黑龍江省教育科學規劃課題(GJC1316046)成果

李峰(1981-)，男，副教授。

G712

B

1674-8646(2016)24-0100-02