VR虛擬現實仿真技術融入職業教育實訓教學模式探究

翟峻

（甘肅鋼鐵職業技術學院，甘肅 嘉峪關 735100）

VR虛擬現實仿真技術在職業教育實訓教學中有著突出性優勢，不僅能夠在無實訓設備的條件下設置虛擬的實訓教學，培養學生的專業技能，還可以將抽象、復雜的教學內容通過直觀的圖像形式進行展現，化繁為簡，更便于學生的理解和掌握。基于VR虛擬現實仿真技術對職業教育實訓教學的推動和輔助作用，廣大職業技術院校應該對此予以高度重視和關注，并將其廣泛應用于實訓教學中，推動專業實訓教學模式的改革和創新，是職業教育發展中的重要轉折點。

1 VR虛擬現實仿真技術的概念

簡而言之，VR虛擬現實仿真技術是基于互聯網信息技術基礎上的綜合性智能技術，以計算機仿真系統為依托，結合用戶需求，設置相應參數，將抽象、靜態的信息通過VR技術處理創建出動態的立體畫面，為使用者呈現出仿真實體行為的情境，感受身臨其境的虛擬仿真世界，能夠全身心地沉浸其中。隨著現代信息技術的改革與發展，職業教育實訓教學模式也在不斷創新，VR虛擬現實仿真技術的融入不僅改善了傳統實訓教學因資金有限、產地、設備不足等因素造成的困境，還通過仿真情景化教學讓學生在虛擬實踐過程中能夠將所學理論知識融會貫通，真切體會到實訓教學所強調的實踐動手能力以及解決問題的邏輯思維等，培養學生的綜合素養，能有效提升教學效果。VR虛擬現實仿真技術起源于20世紀末期，截至現在，發展不過數十年，還有很多地方需要進一步完善，但其創設的仿真虛擬情境，栩栩如生，十分逼真，讓人身臨其境，其所營造的虛擬環境和感知具有較強的交互性、感知性和自主性，是目前其他現代化技術手段所達不到的效果。尤其是對于智能制造專業群實訓教學而言，如電氣自動化、機電一體化、機械設計與制造、工業機器人等相關專業，VR虛擬現實仿真技術的應用可以融合實訓教學需求，構建實訓教學相關的虛擬實訓工作任務、虛擬工廠等虛擬與現實交互式的實訓環境。

2 我國職業院校實訓教學人才培養現狀

實訓是職業教育中的重要教學環節，需要結合相關專業崗位能力需求和專業人才培養規律和目標，在專業標準范圍內積極開展學生技能教學和訓練。實訓課程的開設效果將直接影響專業人才專業知識、技能水平、創新精神、職業素養等綜合能力的培養。隨著職業教育的深入改革與發展，實訓教學在職業院校人才職業教育培養中的課時比例不斷提高，職業院校也開始大力建設、完善和改進實訓基地。然而，在實際開展實訓教學課程中，因多方面因素的限制和影響導致課程開展教學并未達到預期。首先，由于資金缺乏，各地區職業教育發展水平參差不齊。部分經濟困難地區雖然已經充分認識到實訓教學的重要性和獨特價值，但是，由于缺乏資金支持，導致實訓課程遲遲無法真實開展。還有部分職業院校有一定的經濟基礎并投入建設了實訓基地，但是，隨著技術的發展和更新，實訓設備的后期維護和消耗較大，造成了嚴重的資金壓力。其次，實訓教學具有一定的危險性，尤其是智能制造類專業實訓環節，學生的人身安全缺乏保障。

3 VR虛擬現實仿真技術融入實訓教學的優勢

與傳統實訓教學相比，將VR虛擬現實仿真技術應融入職業教育實訓教學，在教學模式和人才培養上有著明顯優勢，主要如下：

（1）效率高，投資少，更新快。VR虛擬現實仿真技術通過計算機仿真系統構建了虛擬與現實交互的實訓環境，由于是人工智能系統的自動調制，其精確度較高，與傳統實訓器材人工調式相比，發生意外及突發事件的概率相對較低，所以虛擬設備運行效率比實際安置的設備器材運行效率要更高。同時，VR虛擬現實仿真系統的建立資金只需實際實訓基地建設的幾十分之一，前期資金投入較少，并且隨著器械設備的改革和更新，VR虛擬現實仿真技術只需在原有基礎上進行技術更替，與實際實訓基地的設備更新相比，資金消耗大幅度降低。

（2）消耗低，應用范圍廣，無地域限制。VR虛擬現實仿真技術是以互聯網為媒介，通過仿真系統構建虛擬實訓環境，只需要定期對互聯網設備及虛擬仿真系統進行維護和更新，在實訓過程中能耗消費較低。即使出現突發狀況也能及時得到解決，并不會對實訓課程造成影響。除此之外，VR虛擬現實仿真技術在實訓教學中應用范圍極廣，不僅能夠突破現實難題，解決當前實訓困境，提高操作安全性，還可以應用于難度較小的實訓項目，通過虛擬仿真訓練培養學生的實操能力，減少實訓基地資源投入，可以將更多的資金投放到有挑戰性的實訓項目中。

（3）靈活性好，難度較小，更加生動形象。與傳統實際實訓相比，VR虛擬現實仿真技術的靈活性更強，對于實訓過程中的重難點可以通過人為設置記錄下來，并反復進行演練，同時，還可以根據每位學生的需求自主調試虛擬仿真系統的運行速度，因人而異地安排適宜的實訓內容，提高學生的操作能力。VR虛擬現實仿真技術的應用使職業教育實訓課程教學不再枯燥、單一，通過與多媒體的完美融合，將復雜、機械的操作內容變得更加生動、形象，富有情趣，可以有效激發和調動學生的學習積極性。

4 VR虛擬現實仿真技術融入實訓教學的方式

隨著信息技術的更替發展，“虛擬現實+人工智能”的VR虛擬現實仿真技術改善了實訓教學的困境，改革了專業人才培養模式，主要包括以下兩個組成部分，即硬件設備和軟件環境。

（1）硬件設備。VR虛擬現實仿真技術可以讓學生在虛擬環境中感知到聽覺、視覺及觸覺，需要在實訓過程中為了能夠有更清晰的沉浸式感知，需要借助視覺現實設備、感知設備、交互設備等各類虛擬現實硬件設備。

（2）軟件環境。由于VR虛擬現實仿真技術的專業性，應采用校企合作共建虛擬仿真實訓平臺，基于B/S和C/S網絡協議下實現了企業與學校之間數據共享，可以將其中一方收集的信息實時傳輸到另外一方，完善數據管理。虛擬仿真實訓平臺應包含教學資源庫、教學管理平臺、課件制作平臺等方面，使教師能夠通過平臺完成學習進度跟蹤管理、考核等實訓教學環節；學生通過平臺能夠課堂學習、在線實訓操作、課后實訓考核等方式完成實訓學習環節，同時，學生可以通過PC或手機APP方式接入平臺網絡系統進行實訓學習，學生可以不受限制地參與實訓教學過程中。

5 應用案例分析

以甘肅鋼鐵職業技術學院2019年完成的智能制造實踐中心柔性生產線建設與VR虛擬仿真實訓系統建設項目為例，該項目通過智能制造柔性生產線、柔性生產線VR虛擬仿真教學實訓室、柔性生產線VR虛擬仿真教學平臺、智能制造柔性生產線教學資源包等子項目建設，利用VR虛擬現實仿真技術輔助實訓教學有效改善原來實訓教學面臨的設備昂貴、場地有限、工位不足、實訓安全等方面問題，同時通過校企融合分析智能制造人才需求，精準定位職業能力，建立融入式人才培養模式，對智能制造專業課程體系進行基于虛擬仿真實訓教學模式的重構等方式，將柔性生產線VR虛擬仿真教學融入智能制造專業集群各專業實訓教學環節，提高學生專業實際操作能力、創新創造能力、團隊協作能力，進而促進學生綜合實踐素質的提升。

6 結語

綜上，隨著VR虛擬現實仿真技術的不斷發展和完善，已逐步被教育行業所接納，VR虛擬現實仿真技術將促使職業教育中實訓教學環節更有效、更節省、更安全，是未來職業教育人才培養模式中實訓教學環節的必然趨勢。