基于VR技術在網絡工程虛擬仿真實訓平臺的應用研究

梁紅艷

[摘 ? ? ? ? ? 要] ?隨著我國各行各業技術水平的提升，網絡工程作為一門科學技術較強的學科，也得到了越來越多的專家、學者關注，如何為國家培養具有高復合能力的網絡工程技術人才，已經成為現階段的主要目標。深入分析了基于VR技術在網絡工程虛擬仿真實訓平臺的應用，結合實際工作中總結的一些網絡工程虛擬仿真實訓平臺的應用問題，提出基于VR技術在網絡工程虛擬仿真實訓平臺的具體應用分析，為進一步促進網絡工程教學改革提供一些可供參考的資料。

[關 ? ?鍵 ? 詞] ?VR技術;網絡工程;虛擬;仿真;實訓平臺;應用

[中圖分類號] ?G712 ? ? ? ? ? ? ? [文獻標志碼] ?A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?[文章編號] ?2096-0603（2019）32-0104-02

近年來，隨著科學技術水平的不斷發展，VR虛擬仿真網絡工程實訓系統得到了比較廣泛的應用[1]。目前，網絡工程虛擬仿真實訓平臺能夠全方位調動學習者的視覺、聽覺、觸覺等，實現身心感受的聯結，增強學習者的感受力，激發學習動機、增強學習體驗、創設心理沉浸感、實現情境學習和知識遷移等方面的優勢。本次研究基于VR技術在網絡工程虛擬仿真實訓平臺的應用進行分析，能夠較好地實現模擬中真實的建筑三維環境，讓學生在貼近實際的仿真環境中完成相應網絡工程項目需求分析、項目設計、工程預算、模擬實施等項目開展的整個工作流程，從而更好地提高實訓課程的效率和質量，同時節約實訓耗材的成本[2]。目前，基于VR技術在網絡工程虛擬仿真實訓平臺的應用與新一輪教育改革過程中，仍然存在一些有待解決的問題，本次研究將分析目前其應用現狀中存在的一些不足，并有針對性地提出一些解決對策，通過應用現狀中問題的挖掘，使其進一步得到推廣，并在其他專業課程中得到更為廣泛的運用。

一、網絡工程虛擬仿真實訓平臺應用現狀及存在的問題

（一）實訓與真實環境脫節

現有的課程實訓施工環境與現實中實際施工環境不符，網絡工程當前的實訓教學內容是在U型模擬墻板上進行模擬單一的二維、明裝實訓，與網絡工程實訓中的實現校園、企業、公寓等園區環境中建筑的網絡搭建與配置存在實訓與真實環境脫節

問題。

（二）理解困難

學生理解網絡工程的結構困難，難以形成整體設計概念。網絡工程的設計與施工的教學、實訓是分散的，而且模擬網絡工程的施工是在U型墻板上完成，導致學生在學習網絡工程設計內容時，很難理解平面CAD施工圖如何在三維的建筑里施工，平面的網絡拓撲結構圖與系統布線示意圖在現實中的立體結構不知如何實現連接。

（三）設備使用頻率和維護成本高

網絡工程實訓所需要的設備與耗材的成本高，信息時代高速發展，網絡設備的更新換代快。因此，網絡工程課程實訓內容對設備工具、耗材的需求大。由于現在專業人數在不斷地增加，現有設備的老化、數量越來越無法滿足課程實訓的要求，每年的實訓耗材費用就達5～6萬元的年遞增，設備的使用度大，維護成本高，已經成為業界迫切需要解決的問題。傳統設備的短缺，以及高額度的維護費用，均使網絡工程的實訓開展受阻。

二、VR技術在網絡工程虛擬仿真實訓平臺應用及解決問題的對策

（一）強化實訓與真實環境的相融合

在實際教學過程中，應利用VR技術在網絡工程虛擬仿真平臺，結合實際網絡工程環境，真實地還原虛擬仿真實訓場景，將實訓與教學更好地融合在一起，形成更為完善的教學體系。通過網絡工程項目現場的真實模擬，將實際的網絡工程環境涉及的一切人、物等變化，植入實訓教學過程中，從而使學生的應用實踐能力增強。加深學生對網絡工程項目需求的分析，以及實際動手操作的能力，讓學生能夠依據真實的場景，給出最為貼切的設計方案，并能夠通過動手操作，達到最完美的系統設計[3]。網絡工程教學可將教室作為示范觀摩室，也可兼作VR模擬教室使用，可以讓全班學生集中觀摩教師的教學示范。一般在學生VR模擬教學之前，指導教師通過教室內的虛擬仿真進行示范講解，分析典型課程案例，組織學生觀看優秀教師課堂教學錄像，給受訓學生或教師提供示范，以便效仿。模擬真實的網絡工程項目系統的運行，教師要將模擬的真實場景植入學生的內心，實訓過程中的提問或回答，要按學生最大的水平進行發揮。將VR技術的虛擬再現更加真實，使學生能夠身臨其境，面對可能存在的問題，通過動手操作，快速解決，達成實訓的真實目的。

（二）增強網絡工程虛擬實訓教學場景的結構設計

在實際網絡工程教學過程中，應該加強網絡工程全過程的模擬構建，通過應用VR技術，將網絡工程項目的初始規劃、項目策劃階段、設計階段、招投標階段，以及實際項目的操作運行階段等，有計劃性地形成更為系統的結構，將網絡工程的各個階段教學形成串聯，使教學結構更為系統化。通過VR虛擬情景再現規劃教學內容，反饋教學內容，使網絡工程教學與VR技術等一系列的教學內容更為規范化與結構化，將所要教給學生的網絡工程項目內容用場景真實還原，使我們的課堂更為生動化、系統化，立體直觀感強烈，更容易讓我們的學生接受與吸收知識，從而更好地提高教學質量。基于虛擬現實技術（VR）的虛擬教學場景構建，必須符合網絡工程教學內容的要求，并且能夠創建生動、豐富、真實的教學場景，所有教學場景的結構布置，具備可變性和適用性。傳統的網絡工程教學產品是單一的，并且其模式是固定的，但是利用VR虛擬教學場景就改變了以往的教學結構的固定式。使網絡工程教學結構更具生動性與豐富性，并且可以隨時調換場景的布局，使其更具有適應性功能。虛擬現實場景是一種真實教學場景的還原，它的功能首要就是不可脫離實際，虛擬教學場景，利用三維技術，以真實的教學場景為目標進行虛擬構建，可在系統中進行功能性的改造與調整。傳統的網絡工程教學實訓教室，即真實的教室不可能對各班的學生進行多元化的教學環境設置，以及個性化的打造，而虛擬教學場景的建立，具備相應的教學場景族庫，充足的教學場景創設以及相應的數量滿足，能夠較好地滿足網絡工程教學實訓對不同項目場景的設計，從而更好地為教學實訓打下牢固的基礎，對于虛擬化教學場景的結構設計，需要個性化打造，使其更具趣味性以及豐富性，真實場景還原的同時，讓虛擬化網絡工程項目教學環境，能夠更易于真實性的技能訓練發揮，增強學生的理解能力。

（三）依托VR技術，增強網絡工程教學實訓虛擬角色構建

依托VR技術在網絡工程虛擬仿真實訓教學中的應用，各場景均為虛擬，那么，省去傳統維護以及網絡設備購置的成本，可以通過VR技術建立所需的族庫，一切均以虛擬場景為依托，從而更好地提高教學實訓質量，降低成本支出。一切均以虛擬角色構建，使所需場景內的一切實訓角色，均應用VR技術實現虛擬構建，將最真實的角色形成學生的互動，并且能夠最大限度地節約成本。在虛擬網絡工程教學系統的構建功能中虛擬角色的構建至關重要，與所實訓的網絡工程學生，能夠身臨其境地進入虛擬網絡工程教學教室場景內，進行自由走動，網絡工程學生可以對場景中的教學設施進行操作，如網絡工程教學內的運行、控制等基本操作，進一步形成真實的實訓教學環境場景再現，可以通過語言或者手勢，使所培訓的網絡工程學生與項目內的人或物形成角色的互動，而另一方面，教學場景內的角色是通過虛擬構建，環境內的一切處于虛擬現實中，他們與網絡工程學生形成角色的互動，這里環境內的角色應該是從外形特征，以及行為特征方面必須符合學生實際應用的真實性角色，包括提問與操作環節，站立于網絡匹配所需的教學應答環節等行為，這一角色的構建在虛擬場景中與現實中的網絡工程學生形成互動，使教室場景更符合實訓需求，這一環節的構建是能否實現網絡工程學生技能培訓效果的關鍵。因此，對于網絡工程學生而言具有一定的感知意義。在借助虛擬技術開展教學技能實訓的全過程中，網絡工程學生需要與網絡工程教學場景建立合作關系，這種真實教學角色的構建，可以真實地還原學生對課堂知識理解的現實感。那么在具體網絡工程學生的技能培訓中，使其更好地通過虛擬的真實感知，掌握對學生進行科學上引導的方法，以此來提高學生的學習興趣。例如在“網絡工程“教學過程中，教師就需要借助虛擬技術將網絡環境中的網絡運動過程形象化地展示給學生，之后再讓學生結合教材來分析出現網絡運動的主要因素。在虛擬角色教學的過程中，網絡工程學生需要與環境內形成良好的互通，從而使網絡工程學生的教學技能得到提高。

三、結語

隨著我國信息技術的高速發展，高速而又穩定的網絡環境是目前及未來網絡發展的需求，因此網絡技術創新、應用型人才需求將隨著網絡的發展而不斷提高。《網絡工程》就是計算機網絡技術專業為了培養“網絡環境搭建”的高技能人才而設立的專業核心課程，該門課程的教學主要以動手操作實訓為主、理論為輔。目前專業建設的網絡工程實訓室主要以U型模擬墻板為實訓環境，學生的操作與理解不夠直觀，而且整個學期下來實耗材的費用很高。如何解決讓網絡工程模擬施工更貼近現實網絡工程在三維建筑空間環境中施工，讓學生從施工過程更好地去理解網絡工程設計的內容，提高教學質量，降低耗材成本成為當前亟待解決的問題。

綜上所述，基于VR技術在網絡工程虛擬仿真實訓平臺的應用，應從多方面考慮，主要依據學生的實際所需，與網絡工程教學實訓內容相結合，形成系統性的教學目標。利用VR技術，詳細設置教學場景，使其形成結構化、規范化的網絡工程教學實訓系統，使真實的聲景還原，讓學生身臨其境，加深對網絡工程這門學科的理解，將各項內容能夠學懂、學透，并且能夠將所學所償應用到實踐工作中，真正達到實訓的目的，發揮VR技術在網絡工程虛擬仿真實訓平臺的應用價值。

參考文獻：

[1]曹彥杰.虛擬現實技術在美國教師教育中的應用研究：以中佛羅里達大學為例[J].比較教育研究，2017（6）：95-104.

[2]張驥先，謝寧，李偉東，等.一種支持云計算虛擬資源分配的可信多需求拍賣機制[J].電子與信息學報，2018，40（1）：25-34.

[3]王軍，蔣亞東.室溫微測輻射熱計太赫茲探測陣列技術研究進展（特邀）[J].紅外與激光工程，2019，48（1）：12-21.

◎編輯 張 俐