基于虛擬現(xiàn)實技術(shù)的高職實訓(xùn)的路徑研究

陳長全

（海南經(jīng)貿(mào)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，海南 ?？?571100）

0 引言

虛擬現(xiàn)實技術(shù)是一種全新的人機交互模式。通過對傳感技術(shù)、人工智能、大數(shù)據(jù)分析等現(xiàn)代信息化技術(shù)的綜合，虛擬現(xiàn)實技術(shù)既能夠提供強大的運算功能，將復(fù)雜數(shù)據(jù)有序化進而模擬現(xiàn)實場景，這也為實現(xiàn)人類在大腦中想像的情景提供實現(xiàn)的可能性。高職學(xué)院的人才教育目的在于培養(yǎng)技術(shù)類型人才，技術(shù)專業(yè)的培養(yǎng)離不開豐富的理論與實踐相結(jié)合的現(xiàn)實操作。為了拓展實踐教學(xué)的改革之路，越來越多的高職學(xué)校引入虛擬現(xiàn)實技術(shù)。運用該技術(shù)打造實踐技術(shù)培訓(xùn)場景、實現(xiàn)微觀動態(tài)實驗解剖分析以及其他仿生教學(xué)的模擬教學(xué)等[1]。但是由于虛擬現(xiàn)實技術(shù)對于高職學(xué)校實訓(xùn)課堂依舊屬于新技術(shù)，該技術(shù)在應(yīng)用上還具有一定的局限性。有關(guān)院校應(yīng)提高虛擬現(xiàn)實技術(shù)在高職實訓(xùn)中的應(yīng)用價值，培養(yǎng)虛擬現(xiàn)實技術(shù)在高職實訓(xùn)方面的人才，以期全面提高高職實訓(xùn)教育教學(xué)水平。

1 虛擬現(xiàn)實技術(shù)的發(fā)展狀態(tài)

1.1 虛擬現(xiàn)實技術(shù)理念介紹

虛擬現(xiàn)實技術(shù)英文名稱為Virtual Reality，簡稱為VR技術(shù)。該技術(shù)通過計算機信息化綜合技術(shù)從而虛擬現(xiàn)實環(huán)境的不同人類感官反應(yīng)。人類的感官模式通過耳朵、眼睛、鼻子、嘴、身體等各方面的刺激，形成相應(yīng)的信息沖動模式從而傳輸給大腦。大腦通過神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的刺激對原來儲存在大腦中的數(shù)據(jù)進行整理和分析，決斷出當下信息的狀態(tài)。虛擬現(xiàn)實技術(shù)類似與人腦結(jié)構(gòu)，它主要由圖形處理的計算機設(shè)備、數(shù)據(jù)輸出輸出設(shè)備、數(shù)據(jù)庫、軟件應(yīng)用系統(tǒng)、虛擬現(xiàn)實開發(fā)平臺5個部分組成。其中數(shù)據(jù)輸入輸出設(shè)備類似人類的五感器官，既要收集環(huán)境中不同形式的信息即為數(shù)據(jù)，又要對屬信息的輸入做出回饋信息輸出的可視化表達。通過對數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)的邏輯運算，實現(xiàn)虛擬條件的假設(shè)與預(yù)判保證虛擬技術(shù)運行的暢通。使用該技術(shù)的用戶通過相關(guān)設(shè)備調(diào)控實現(xiàn)與虛擬環(huán)境中的對象交流。

1.2 虛擬現(xiàn)實技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域

隨著5G時代的到來，網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)的速度越來越快。這也為虛擬現(xiàn)實技術(shù)的開發(fā)和應(yīng)用提供了強大的技術(shù)支撐。虛擬現(xiàn)實技術(shù)不再是高端抽象的技術(shù)理念，通過用戶的不斷增加，為滿足用戶需求虛擬技術(shù)的發(fā)展提供更廣闊的視野。在可穿戴移動電子設(shè)備平臺上，VR眼鏡技術(shù)可提供可觀性虛擬場景，用戶帶上VR眼鏡體驗三維虛擬場景體驗身臨其境在畫中游的奇妙感受[2]。在游戲領(lǐng)域中，索尼公司推出VR體驗游戲機。通過游戲機與屏幕的結(jié)合，實現(xiàn)人機交互步驟，游戲機啟動相應(yīng)程序模擬用戶人物體態(tài)特點形成虛擬的小人物滿足用戶在游戲中的娛樂需求。此外，VR技術(shù)在影視行業(yè)得到了飛速的發(fā)展。通過VR技術(shù)可以合成魔幻效果從而模擬現(xiàn)實生活中道具無法達到的特效和視頻呈現(xiàn)效果，尤其在3D電影的應(yīng)用中，人們通過3D電影可與電影劇情人物感受同步。在網(wǎng)絡(luò)購物領(lǐng)域上，VR技術(shù)可以通過顧客的身體人臉識別，虛擬合成與顧客身體特征一致的人物模型，提高購物商品的用戶體驗。此外，在藝術(shù)繪畫領(lǐng)域中，也有新的嘗試。將古代字畫和老照片與VR技術(shù)融合，讓圖像里的古人動起來，這不但是藝術(shù)界的技術(shù)上的突破，更有助于現(xiàn)代人對古人生活狀態(tài)的了解。如清明上河圖景與VR技術(shù)的融合，在一定程度上可以反映出宋代勞動人民的日常生活狀態(tài)，增添了畫面的趣味性，加深了人們對宋代文化的理解[3]。

2 虛擬現(xiàn)實技術(shù)在高職實訓(xùn)應(yīng)用的可行性

2.1 打造職業(yè)場景狀態(tài)

利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)，打造逼真的職業(yè)場景狀態(tài)。虛擬現(xiàn)實技術(shù)通過對職業(yè)特征的場景和數(shù)據(jù)進行輸入，明確具體職業(yè)角色。通過數(shù)據(jù)分析，采集到職業(yè)角色需要的邏輯與在現(xiàn)實生活中要面臨的問題，從而打造虛擬環(huán)境。這樣的環(huán)境和教師在課堂上僅僅通過問題描述的場景是不同的。學(xué)生在逼真的環(huán)境下，對于自身的職業(yè)角色更有參與性和被賦予的職業(yè)責任感。虛擬現(xiàn)實技術(shù)與專業(yè)知識實訓(xùn)內(nèi)容相結(jié)合，將書本中抽象的描述與圖片進行動態(tài)還原。加深了學(xué)生對職業(yè)的理解。此外，由于在校學(xué)生沒有步入社會。校園的生活無法模擬現(xiàn)實社會的職業(yè)場景，虛擬現(xiàn)實技術(shù)的應(yīng)用，可緩解在校生步入社會工作的焦慮情緒，也為學(xué)生走向社會做好鏈接與緩沖。

2.2 提供多元化知識的強化與學(xué)習(xí)

虛擬現(xiàn)實技術(shù)涉及強大的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，可將不同知識進行多元化處理。學(xué)生通過虛擬現(xiàn)實技術(shù)的學(xué)習(xí)，不僅學(xué)習(xí)了書本上的理論知識，也可以接觸到書本基礎(chǔ)知識外的相關(guān)領(lǐng)域知識的應(yīng)用。教師可制定好學(xué)習(xí)計劃，指導(dǎo)學(xué)生在規(guī)定時間內(nèi)完成學(xué)習(xí)計劃和學(xué)習(xí)任務(wù)。通過虛擬現(xiàn)實技術(shù)，學(xué)生可以學(xué)習(xí)到更多現(xiàn)今流行的新技術(shù)。這與傳統(tǒng)的課本教育相比較，虛擬技術(shù)的數(shù)據(jù)庫可以實時更新。此外，利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)可形成虛擬教師的角色，對學(xué)生進行個性化的輔導(dǎo)。

2.3 虛擬現(xiàn)實技術(shù)提升實訓(xùn)趣味性

虛擬現(xiàn)實技術(shù)旨在高度還原現(xiàn)實狀態(tài)。這與實訓(xùn)教學(xué)的教學(xué)目標不謀而合。實訓(xùn)教學(xué)旨在學(xué)生通過實踐訓(xùn)練，讓學(xué)生或了解儀器操作、機修維修過程以及實際情況中出現(xiàn)問題的解決方法。實訓(xùn)教學(xué)對于教師和學(xué)生的互動性，對于學(xué)生和實際實物的互動性要求極高。老師要根據(jù)學(xué)生在實訓(xùn)教學(xué)中表現(xiàn)的情況給予及時的糾正與指導(dǎo)，提高學(xué)生對專業(yè)技能的理解。學(xué)生在實訓(xùn)教學(xué)中實現(xiàn)對理論知識在現(xiàn)實條件下的應(yīng)用、充分將自我認知與理論指導(dǎo)相互協(xié)調(diào)，從而達到在實訓(xùn)教學(xué)中的教學(xué)目標。尤其對于未來走向社會從事服務(wù)行業(yè)的學(xué)生，通過虛擬現(xiàn)實技術(shù)虛擬現(xiàn)實環(huán)境中的人物，學(xué)生通過參與虛擬環(huán)境中人物的面部表情反應(yīng)和語言表達，通過滿足虛擬環(huán)境人物的需求從而實現(xiàn)鍛煉學(xué)生溝通表達的目的。在實施虛擬現(xiàn)實技術(shù)對學(xué)生進行實訓(xùn)的過程中，對學(xué)生的操作和問題可通過技術(shù)制定一對一的指導(dǎo)服務(wù)。此外，相對于傳統(tǒng)實訓(xùn)教育而言，無需局限于教學(xué)資源不足的問題，造成學(xué)生在實訓(xùn)過程中由于教學(xué)資源分配不足的問題而無法充分開展實訓(xùn)教學(xué)[4]。教師通過對虛擬現(xiàn)實技術(shù)中涉及的參數(shù)進行改造，即可快速創(chuàng)造出相關(guān)的實訓(xùn)場景。這不但提高了實訓(xùn)的趣味性，更對教師對知識的掌握與理解提出新的要求。教師通過有效的實訓(xùn)場景設(shè)定，才能對學(xué)生完成針對性的實訓(xùn)教育方案。

3 基于虛擬現(xiàn)實技術(shù)的高職實訓(xùn)的路徑

3.1 開發(fā)虛擬現(xiàn)實技術(shù)資源，完善實訓(xùn)課程體系

虛擬現(xiàn)實技術(shù)是當今新技術(shù)領(lǐng)域，完善實訓(xùn)課程體系是應(yīng)用虛擬技術(shù)資源的重要途徑。高質(zhì)量的課程教學(xué)體系離不開專業(yè)人才的培養(yǎng)上，高職院校實訓(xùn)教師要懂得應(yīng)用虛擬現(xiàn)實技術(shù)而且要熟練掌握傳授知識技能。掌握多元化知識體系的教師一方面可以根據(jù)理論知識的特點并結(jié)合現(xiàn)實應(yīng)用場景，針對性的為學(xué)生設(shè)計專業(yè)實訓(xùn)應(yīng)用場景。這是僅僅掌握虛擬技術(shù)人員難于解決的實際問題。另一方面，掌握多元化知識體系的教師要進一步完善虛擬現(xiàn)實技術(shù)的短缺問題。虛擬現(xiàn)實技術(shù)雖然可以模擬現(xiàn)實中的情景，實現(xiàn)場景再現(xiàn)。但是前提是虛擬現(xiàn)實技術(shù)需要大量的數(shù)據(jù)支撐。針對這個問題，各院校要積極建立實訓(xùn)教師談?wù)撔〗M，及時對數(shù)據(jù)的輸入與真?zhèn)芜M行核實。其次，完善學(xué)生在實訓(xùn)中的表現(xiàn)形式進行測評的方式。由于虛擬現(xiàn)實技術(shù)是數(shù)據(jù)化分析模式，重在比對現(xiàn)實中的數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)的相似性和動態(tài)變化，因此對學(xué)生的操作存在一定程度上的誤判。對于這些誤判結(jié)果，要從虛擬現(xiàn)實技術(shù)上的源數(shù)據(jù)和開發(fā)源頭進行監(jiān)控，力求最大程度的開發(fā)虛擬現(xiàn)實技術(shù)資源，提高學(xué)生的實踐能力。

3.2 利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)資源，確定教學(xué)目標

虛擬現(xiàn)實技術(shù)可以彌補傳統(tǒng)實訓(xùn)教學(xué)模式的單一化，還可以提高學(xué)生在實訓(xùn)教學(xué)過程的參與感。但由于虛擬現(xiàn)實技術(shù)需要大量的現(xiàn)實數(shù)據(jù)支撐，可以實現(xiàn)多方面的數(shù)據(jù)挖掘。過多的數(shù)據(jù)場景無疑為學(xué)生帶來了理解上的困難，也造成了資源上浪費。為了充分利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)資源，首先要實現(xiàn)虛擬技術(shù)數(shù)據(jù)資源的分級管理。對虛擬技術(shù)應(yīng)用到的數(shù)據(jù)內(nèi)容進行整理，從學(xué)生的角度來講，篩選出的數(shù)據(jù)要符合學(xué)生接受事物的模式。避免學(xué)生由于不了解知識框架造成的焦慮情緒。其次，實訓(xùn)教師要根據(jù)學(xué)生的實際情況，制定教學(xué)時間與教學(xué)目標。虛擬現(xiàn)實技術(shù)所創(chuàng)造出的模擬環(huán)境有一定的趣味性充分調(diào)動了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，但是教學(xué)時間有限，學(xué)生要在規(guī)定的時間完成教學(xué)目標。針對相同或相似知識數(shù)據(jù)所搭建和形成的虛擬場景，教師要根據(jù)自己教學(xué)的需求對過多冗雜的虛擬場景進行刪除和改良。最后，實訓(xùn)教師根據(jù)市場對相關(guān)專業(yè)人才的需要，對學(xué)生相關(guān)技術(shù)能力進行點對點的技術(shù)指導(dǎo)。在充分利用虛擬實現(xiàn)技術(shù)的基礎(chǔ)上，有意識的培訓(xùn)學(xué)生適應(yīng)社會的能力[5]。在虛擬技術(shù)中，可以添加專業(yè)技術(shù)交流虛擬場景，讓學(xué)生定期虛擬的交流會議中提高學(xué)生的表達能力。此外，通過學(xué)生在虛擬技術(shù)平臺學(xué)習(xí)結(jié)果的反饋，教師通過數(shù)據(jù)測評與預(yù)測，挖掘?qū)W生更多的潛在能力，從而為培養(yǎng)多元化技術(shù)人才做準備。

3.3 應(yīng)用虛擬現(xiàn)實技術(shù)資源，完善虛擬環(huán)境的培訓(xùn)

高職院校是培養(yǎng)專業(yè)技術(shù)人才的搖籃。在校生通過虛擬環(huán)境的培訓(xùn)過程，可以體驗到相關(guān)企業(yè)的虛擬工作場景。因此，學(xué)校要與企業(yè)聯(lián)合。通過對企業(yè)生產(chǎn)流程和數(shù)據(jù)進行場景設(shè)置與內(nèi)容的展示，從而實現(xiàn)理論技術(shù)和市場需求相互連接的過程。企業(yè)通過為高校提供虛擬實訓(xùn)場地和在工作過程中需要注意和熟練掌握的技術(shù)數(shù)據(jù)，從而豐富了高職院校虛擬技術(shù)的應(yīng)用場景。此外，學(xué)生可以通過VR眼鏡和投影技術(shù)，對企業(yè)員工工作狀態(tài)有初步了解。并且通過虛擬設(shè)備完成自然場景的對接，減少學(xué)生步入企業(yè)工作前的抵觸情緒。在學(xué)校和企業(yè)的推動下，既可以完善虛擬現(xiàn)實技術(shù)實訓(xùn)教學(xué)，又能推動學(xué)校和企業(yè)之間的合作關(guān)系[6]。學(xué)校在企業(yè)的幫助下，打造特色虛擬現(xiàn)實技術(shù)教學(xué)，提升學(xué)校教學(xué)質(zhì)量為企業(yè)提供更多優(yōu)質(zhì)人才培養(yǎng)。同時提倡企業(yè)技術(shù)專家加入高職院校虛擬現(xiàn)實技術(shù)研究團隊，進一步提高學(xué)生實訓(xùn)成果的實用價值。

3.4 運用虛擬現(xiàn)實技術(shù)的評價體系，完善實訓(xùn)測評

傳統(tǒng)實訓(xùn)測評對學(xué)生有多角度的評判。通常，學(xué)生通過學(xué)期最后的考試進行操作和理論考核。評測方式包括教師對實習(xí)報告的測評、對現(xiàn)場技能的測評、以及畢業(yè)設(shè)計論文的質(zhì)量等方面對學(xué)生進行考核。這樣的測評方式不能對學(xué)生在進行實訓(xùn)教學(xué)后的學(xué)習(xí)成果進行個體化的測評。在高職院校中，有的學(xué)生不擅長技能現(xiàn)場發(fā)揮的場景。對于現(xiàn)場技能考核容易出現(xiàn)情緒緊張問題，造成學(xué)生測評考核結(jié)果的不準確。有學(xué)生不擅長文字表達，造成實習(xí)報告和畢業(yè)設(shè)計等文字考核成績較低。由此可知，這樣的考核方式并不能全面測評實訓(xùn)成果。完善實訓(xùn)測評不僅僅對學(xué)生掌握學(xué)習(xí)技能的標準的評估，教師通過實訓(xùn)結(jié)果對自己的教學(xué)方法進行改善。學(xué)生在實訓(xùn)過程中產(chǎn)生大量的實踐數(shù)據(jù)，通過運用虛擬現(xiàn)實技術(shù)對數(shù)據(jù)的整理和統(tǒng)計，推斷和挖掘數(shù)據(jù)形成背后原因，進而給出測評背后的科學(xué)依據(jù)。這對于學(xué)生后續(xù)技術(shù)能力的提升側(cè)重點具有重要意義[7-8]。這樣的測評方式也擺脫了老師由于個人喜好對學(xué)生的評估的誤差。

4 結(jié)語

盡管VR技術(shù)已經(jīng)在不同領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用，但是在高職院校的實訓(xùn)教育領(lǐng)域依舊處于摸索階段。虛擬現(xiàn)實技術(shù)理念的應(yīng)用，可以對高職院校中存在危險的實訓(xùn)教學(xué)項目進行場景模擬。學(xué)生通過模擬場景的訓(xùn)練方式規(guī)避了實訓(xùn)過程中帶來的安全隱患問題。虛擬現(xiàn)實技術(shù)與實訓(xùn)教學(xué)理念相結(jié)合，給提倡傳統(tǒng)實訓(xùn)理念的教師帶來了意識上的沖擊。如何適應(yīng)和更好發(fā)揮虛擬現(xiàn)實技術(shù)理念在實訓(xùn)教學(xué)方面的優(yōu)勢，同時避免學(xué)生虛擬成因的問題，也是虛擬技術(shù)在高職教育領(lǐng)域能否得到大力推崇的重要因素。