VR教學共享系統在職業教育中的應用

熊少華，陳 支

（湖南生物機電職業技術學院，湖南 長沙 410000）

VR（Virtual Reality）技術，即虛擬現實技術，20世紀80年代被提出，但由于一些因素的制約，大多理論停留在概念階段。隨著計算機和互聯網的使用，各行各業開始運用這項技術，比如軍事、交通、醫療、教育、航天等高端行業，在教育方面，基于虛擬現實技術（VR技術）的教學模式，使教育方式更加多樣化，使學習者學習效率更高。

VR技術是一種可以創建和體驗虛擬世界的計算機系統，它通過對人的視覺、聽覺、觸覺等作用，使人產生一種身臨其境的體驗具有獨特的沉浸性，使人們通過操作工具如頭套、3D眼鏡、手套可以進入VR虛擬環境，并且可以對操縱系統中的對象進行交互，體驗到現實真實環境的感覺。

1 VR教學共享系統教學特點

傳統的職業教育對于技能的培養一般都是學生主動地去交互和被動的灌輸，學生學習效果個體差異化很大，容易產生厭學情緒。將VR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。VR技術可以為學生營造富有趣味的仿真學習環境，它的“沉浸性”“交互性”與“構想性”讓學生去親身經歷和感受比教師抽象的解說，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。

產教融合云平臺上VR教學系統可以實現VR教學資源和案例共享，不同的職業學院甚至個人只要配置標準化的VR終端設備，在平臺上都可以隨時進行VR教學和學習。而學院和產教融合基地則可以滿足VR學習系統構成的5個要素：專家、真實世界、認知模型、虛擬世界和學習者。根據這5個要素的相互關系，VR教學系統可以虛擬不同的場景進行概念學習、技能訓練、協作學習和科學研究。其架構如圖1所示。

圖1 VR教學系統的技術架構

平臺層：平臺層基于云技術，負責VR資源的展示與分發，為使用者提供創作與展示的平臺。

內容制作工具層：平臺為使用者提供了一個高效便利的VR編輯器、一個海量的VR云素材庫以及VR視頻創作工具。利用VR編輯器和VR素材庫提供的海量素材，普通使用者不需要任何訓練即可DIY自己的VR應用。通過VR視頻制作工具，用戶可以制作、編輯拍攝的VR視頻。

引擎層：基于Unity 3D打造的VR引擎，可以將VR平臺上的內容高效、高質量的在PC、手機等各種設備上展現出來。

控制器層：通過平臺封裝的統一硬件控制接口，無縫支持市面上大多數VR設備。

外設：通過VR輸出設備，可以瀏覽平臺上的優質資源。借助輸入設備，用戶可以與虛擬空間中的物件進行交互。

2 VR教學共享系統的主要應用

虛擬教學：虛擬現實技術為學習者和教學者提供了豐富的學習資源以及選擇學習材料和學習方式的機會。利用虛擬現實技術，教師和學生一起經歷虛擬環境，觀察一些關鍵性問題，還能讓學生自己“進入其中”進行詳細觀察，大大提高了學生的理解能力和掌握能力。

虛擬游覽：是用虛擬的方法產生一個教學場景，學生可以根據自己的意愿選擇游覽路線、速度和視點，通過在創設的虛擬場景中游覽來完成所學知識的意義構建。

虛擬縮放：是指用虛擬現實的方法來展示微觀世界和宏觀世界中的事物，學生通過在可視的范圍內觀察或操作微觀世界或宏觀世界中的事物，實現直接從宏觀到微觀的視覺和學習跳躍。

虛擬實驗：利用虛擬現實技術，建立各種虛擬實驗室，根據需要隨時生成各種“虛擬”新的設備，教學內容可以不斷更新，使實踐訓練能夠及時跟上技術的發展，為學生提供生動、逼真的學習環境，從而加速和鞏固學生學習知識的過程。

虛擬實物：用虛擬現實的方法來展示教學中用到的實物，學生可以根據自己的意愿對虛擬的實物進行移動、旋轉或縮放，通過對虛擬實物的操作來完成對真實實物的全面了解。

虛擬過程：是用虛擬的方法展示現實生活中一些無法看到的變化過程或變化太快、太慢的過程，學生通過自己的操作來控制事物的變化過程，把被動接受型的學習變為主動掌握型的學習。

虛擬角色：讓學生在虛擬的教學情境中充當一個角色，充分發揮學生的主動性、積極性和創新精神，通過協作、會話等學習手段，沉浸式體驗職業身份或社會角色的轉換。

3 VR共享教學系統的優勢

3.1 節省教學費用

教學實驗實訓是職業教育中不可缺少的一部分，但實訓設備往往價格昂貴且隨著技術的更新不斷的被淘汰。職業學校沒有財力讓每個同學都去嘗試體驗新設備，在此背景下，學生的實際動手的機會少，對相關設備的認識不深，重要的是學校承受不了如此高昂的代價，時刻需要對設備進行維護及承擔設備被淘汰的風險。VR技術的應用，當實驗的設備需要更新時，只需重新建立模型即可，不會因為設備過時而造成資源浪費。同時教學系統具有共享性，全國職業教育可以合作共建共享，不僅能節約大量的教學資源，也可以節省大量的開發時間。

3.2 提高學生的學習興趣

大部分職業教育實訓是以現場教學為主，學生的參與度低，沒有積極性，達不到理想的效果。一部分學生在實訓中有的僅僅局限于參觀，無法去親自實操體驗，這極大地降低了受教育者的積極性，也無法鍛煉動手能力。

3.3 安全性高

在設備操作實訓過程中，由于操作不當會造成學生受傷。而在一個虛擬的環境，則能降低此類情況的發生概率。與此同時，授課教師可以課前對系統進行設置，在實操中一旦出現錯誤，系統就出現警示，進而提醒學生，讓其逐步養成正確的操作習慣。

4 結語

VR教學共享系統在職業教育中有著顯著的優勢，具有明顯的特點，在教學費用、學生興趣和安全性等方面要比傳統的教學更具優勢。盡管在目前現實條件下的普及還有一定的難度，但是隨著科技的進步，技術的提升，VR教學共享系統在職業教育中的應用推廣必將具有強勁的生命力。