初探虛擬現實技術在高等職業教育教學中的應用

朱玉鳳++朱殷勤

摘 要：隨著職業教育改革的不斷深入和高新技術的快速發展，越來越多的高等職業學校將虛擬現實技術運用到教學中，它所帶來的生動逼真的學習環境可以顯著激發學生的學習興趣，有效地提高教學效果，同時還能夠幫助學校節約資源和場地投入。該文闡述了虛擬現實技術的概念和特征，重點探討虛擬現實技術在高等職業教育教學中的應用。

關鍵詞：虛擬現實技術 高等職業教育 應用

中圖分類號：G642 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2016）12（b）-0157-02

1 虛擬現實技術概述

虛擬現實（virtual reality）技術最早提出于20世紀80年代，簡稱為VR，它可以讓用戶創建虛擬仿真世界，也可以讓用戶親身體驗虛擬仿真世界，實現真正的人機交互。虛擬現實技術集合了仿真技術、人機對接技術、傳感技術、計算機圖形學、三維動畫、動作捕捉技術、視頻音頻編輯技術、技術廣角立體顯示技術、網絡技術等，是一門集合了多種技術的強大的綜合技術。模擬真實環境是由計算機來完成場景的制作并生成具有實時動態的逼真的三維動畫；運用人機接口技術和傳感設備實現感知性；運用動作捕捉技術對用戶的肢體動作進行跟蹤，優化觸覺反饋，實現人機交互的自然技能；運用音頻編輯技術實現自然環境的立體聲輸入輸出等。

虛擬現實具有多感知性、虛擬現實沉浸感、虛擬現實交互性和虛擬現實自主性4個特征。多感知性是指除了普通計算機所具備的對圖像的感知外，我們的仿真系統還具備對聲音、觸摸、運動甚至味道的感知等，最佳的仿真系統應該具備人類所具有的一切感知功能。虛擬現實沉浸感是指用戶作為體驗者存在于仿真環境中所感受到的真實程度，最佳的模擬環境應該使體驗者身臨其境難辨真假。虛擬現實交互性是指用戶和仿真環境之間的自然和諧程度，用戶對模擬環境內物體的可操作，模擬環境亦能做出準確的反饋。虛擬現實自主性是指仿真環境中的物體能夠依據真實客觀世界物理運動定律運動。

2 虛擬現實技術在高等職業教育教學中的應用

職業教育的宗旨是培養高素質勞動者和技能型、應用型人才，高等職業學校應具備培養大規模高素質技能型人才的能力，學歷教育和職業技能培訓并舉，形成形式多樣、靈活開放的教育教學模式。而對于技能的培養，學生主動地去交互和被動的灌輸，教學效果也天差地別，將虛擬現實技術引入高等職業學校無疑更加有利于高素質技能型人才的塑造與培養。虛擬現實技術可以為學生營造富有趣味的仿真學習環境，讓學生去親身經歷和感受比教師空洞抽象的解說更加直觀易懂，從而培養學生自主學習的能力。將傳統的以教師為主導、以教促學的教學模式轉變為以學生為主體的新型教學模式，學生通過自身與仿真環境的交互體驗來獲得知識和技能，能有效激發學生的創造力和想象力。下面筆者將從以下3個方面探討虛擬現實技術在高等職業教育教學中的應用。

2.1 建立虛擬實訓基地

實訓基地是職業學校完成實踐實訓教學、培養學生應用職業能力的必要所在，隨著教育改革的不斷深入，越來越多的職業學校加大實訓基地的投入和建設力度。實訓基地的建設成本高、周期長、后期設備維護和更新也需要不斷地追加資金投入，顯然存在一定的弊端。而基于虛擬現實技術建立的虛擬實訓基地不僅可以節約時間和空間，還可以節省大量的資金投入，有效地減少后期維護成本。在虛擬實訓基地，環境是由計算機生成的仿真世界，所需要的設備和部件也是計算機生成虛擬設備，后期維護時可以根據教學需要輕松完成虛擬設備更新和添加。當今社會是個科學技術飛速發展的時代，技能型課程內容更新也較快，在虛擬實訓基地教學內容的更新更加容易，能夠使學生的技能培養和時代的步伐保持一致，充分保證技能教學的先進性。

在虛擬實訓基地，虛擬現實的沉浸感和交互性能真正地開啟學生為主體的教學模式，學生在虛擬的仿真環境中扮演角色，身臨其境。人機交互更有利于學生夯實技能操作的基本功。以筆者學校為例，像動物外科手術技能、汽車維修技能、農機具修理技能、模具制作技能、果蔬苗木栽培技能、計算機維修技能、組網技能等各種職業技能的訓練可以直接依托于虛擬實訓基地，學生可以在虛擬仿真的環境中反復加以練習，直到完全掌握操作技能為止。對于設計類課程而言虛擬實訓基地更是學生最好的實訓場所，如園林規劃設計、室內裝潢設計等，學生可以通過虛擬現實將自己的作品實景呈現，制作漫游動畫，徜徉其中。除此之外，虛擬實訓基地還具備一個優點，那就是在實訓時幾乎沒有安全隱患。例如汽車駕駛技術學習、危險的化學實驗就可以在仿真環境中完成，從而成功地規避風險。

2.2 開發具有交互功能的教學課件

職業教育的宗旨是培養技能型人才，以往的偏向理論教學以及過分依賴教師講授的教學模式已經遠遠不能滿足教學需要。隨著教育改革的不斷深入和信息技術的發展，教學方法也在不斷更新，逐步引入計算機輔助教學（CAI）已經大大地改善傳統教學模式的局限性。雖然傳統的課件具備了圖、文和聲音并茂的功能，顯著提高了學生的學習興趣、改善了教學效果，但是在一些教學難點或者技能操作課程上仍然不能滿足教學需要；在表現一些技能型知識點如機械運動規律、機械維修、零件組裝、計算機拆裝等方面，傳統課件制作難度高，展示效果不理想，而引入虛擬現實技術的課件開發實現了逼真的三維的展現形式，實現了人機交互，學生可以身臨其境體驗所學知識和技能，這就使得學生的學習過程更加生動形象，對于知識和技能的理解與掌握也更加容易。

2.3 開展基于虛擬現實技術的遠程教育

遠程教育也是當前高等職業學校教育的發展方向之一，它以計算機和網絡為媒介，極大地方便了網絡教學。傳統的網絡教學有的是錄屏講解，有的是教師課堂實錄，學生接觸不到教師以及相關操作的所需的教具，存在一定的局限性，教學效果往往事倍功半。尤其對于實踐性很強的技能型學科影響更大，例如計算機組裝與維修課程，學生光靠看老師的視頻講解，死記硬背操作步驟，不如現場操作一次效果來得好。正因為如此，對于實踐性較強的學科來說，引入虛擬現實技術模擬仿真環境，建立虛擬實驗室顯得尤為重要。基于虛擬現實技術的網絡教學讓學生可以在虛擬實驗室自主學習的同時還可以自己動手拆裝，更直觀地學習并加以練習和體驗，教學效果必將事半功倍。

3 結語

虛擬現實技術作為一門前沿高新技術，將其應用到高等職業教育教學中是一種創新型教育手段，具有廣闊的發展前景。它提供了逼真的教學環境，使得傳統信息化教學手段有了質的飛躍，讓課堂教學變得更加豐富、立體、生動和富有成效，尤其讓技能教學更直觀化，能有效激發學生的自主學習能力、想象力和創造力。虛擬現實技術的應用能夠促進職業學校教科研水平的提高，改善實驗實習場所并節約資源，豐富教學手段，優化教學過程，提高教學效率。

參考文獻

[1] 黃金棟，吳學會，李小紅，等.虛擬現實技術在計算機專業教學中的應用思考[J].職業教育研究，2011（3）：174-175.

[2] 孫進斌.虛擬現實技術在計算機教學中的應用研究[J].教育理論研究，2014（5）.

[3] 孫宏彬.VRML-Java遠程虛擬教學平臺的研究與實現[J].現代遠程教育研究，2003（2）：54-56.