VR技術在電子信息工程專業實踐教學中的應用

楊保海　嚴小黑　李瑞利

關鍵詞：VR技術；電子信息工程專業；應用策略

中圖法分類號：TP399 文獻標識碼：A

1 VR技術概述

VR是英文Virtual Reality的縮寫，即虛擬現實技術，其借助多傳感交互技術、高分辨率顯示技術、三維圖形生成技術，生成一種能夠為參與者提供直觀感受并允許其交互性參與虛擬環境，在計算機技術的輔助下使人獲得觸覺、聽覺、視覺感知，并在實際操作中獲得真情實感。VR技術最早起源于20世紀，隨著現代信息技術的發展而逐漸發展起來。就VR技術的組織構成來講，其中融合了計算機圖形學技術、傳感技術、圖像處理技術、多媒體技術等現代化技術，具有超強的虛擬環境生成功能，以及感知性、浸沒感、交互性、構想性等顯著特征，能夠給人以高度仿真的環境沉浸感。時至今日，VR技術開發越發成熟，并廣泛應用于多個領域和場景，如旅游、教育、醫療等。如今，VR技術已成為促進現代教育發展的新型手段，能夠營造了生動、逼真的學習環境，相比于應試教育結構下的被動性理論灌輸，其更有利于提升學生對知識的感知、理解和內化，從而為進一步的應用打下堅實的基礎。

2應用效果

在倡導教育升級的新時期背景下，將VR技術應用于電子信息工程專業實踐教學中，必然對專業教學大有裨益。

（1）符合教育升級改革的潮流趨勢，有利于提升教育質量。實踐教學是電子信息工程專業教育體系中的重要環節，能夠依托實踐經驗的獲取來夯實學生的專業知識基礎，在促進學生創新、提高學生應用能力、培養學生解決實際問題能力等方面至關重要。以往的教學改革雖然也關注教學方式、手段的革新，但多建立在教師傳統“教法”的升級改造基礎之上。VR技術屬于一種先進的計算機技術，能夠在融合多種技術的基礎上具備強大的功能，以滿足教育現代化的目標要求，能夠依托強大的功能和資源優勢來創建擬仿真教學實驗室、在線教育平臺等。將VR技術應用于電子信息工程專業實踐教學中，不僅符合教育現代化潮流趨勢，更能夠在VR技術強大的優勢作用下使實踐教學痛點得到徹底解決。

（2）實現教育資源集約化，有益于教學效果的優化。隨著高等教育普及化、大眾化發展，高校電子信息工程專業生源數量急速增長，有限的實踐教學資源并不能完全滿足急速增長的學生學習需求。而VR技術在電子信息工程專業實踐教學中的應用，能夠使高校在有限的投入下依托VR技術強大的聚合能力而獲得豐富的教學資源。比如，教師可以在大數據技術的作用下，將學生日常學習有關的教學內容、進度、成績、喜好等進行數據信息匯總，并以此為依據建立VR課堂。同時，在數據信息共享的作用下，將VR課堂與全國百余所高校的電子信息工程專業優秀課程資源以及電子信息工程領域的真實項目進行對接，以此來實現電子信息工程專業實踐教學資源、內容的拓展。

（3）由于實踐教學設備的數量、學生實踐時間以及實驗室緊缺，且同一個實踐項目服務于來自不同專業及不同班級的學生，再加上實踐項目的復雜性，需要教師長時間的操作演示，因此，無法實現讓每位學生動手操作。而應用VR技術則進一步擴大了學生自主操作空間，還有利于減少實踐過程中的風險。

3應用策略

3.1夯實保障條件

VR技術在電子信息工程專業實踐教學中的應用是“互聯網+教育”的具體體現，具有重要的現實意義。對此，高校需要對VR技術在電子信息工程專業實踐教學中的應用給予足夠的重視與支持，以此為后續各項VR技術教學工作的開展提供一個良好的外部環境。具體來講，高校需要充分重視VR技術的引人工作，以電子信息工程專業實踐教學需求為導向，夯實軟硬件基礎，以推動VR技術的順利應用，從而構建更加良好的育人環境。

硬件保障建設方面，高校要加速教育信息化轉型升級，平衡好各環節、各板塊的發展關系，做好宏觀統籌規劃。積極構建虛擬現實智慧教室，并配置立體投影機、電動銀幕、DLP立體眼鏡、定制電腦主機、信號擴展器、空中鼠標等設備，為電子信息工程專業日常各類實踐教學活動的開展提供實習、實訓的空間支持，使學生能夠在動手操作中獲得直觀專業感知。

軟件建設方面，要求高校適配科學的組織結構，以促進電子信息工程專業實踐教學規范、有序運行。事實上，基于VR技術的電子信息工程專業實踐教學更具開放性，在一定程度上加大了實踐教學管理工作難度。為此，高校應進一步細化組織結構，形成教務處、院系、實驗實訓中心三位一體的實踐教學管理體系，從宏觀和微觀層次上推動VR技術在電子信息工程專業實踐教學中的應用落實。同時，籌劃建立專門的虛擬實踐教學指揮中心，及時發現實踐中遇到的問題，協調好各類資源分配，針對性地加強工作指導和質量監督，以實現該項工作的持續優化與發展。此外，為發揮VR技術教學的作用，高校方面還需要依據電子信息工程專業實踐教學需要，聯合相關高校做好教學數據庫資源的共享共建工作，為VR教室的資源展示提供豐富而多元化的教學資源數據包。

3.2提升師資素養

VR技術在電子信息工程專業實踐教學中的應用，除了必要的硬件支撐，教師作為主導發揮著不可或缺的作用，并對其職業素養提出了新的要求。在一定程度上，教師的信息化素養影響了VR技術在電子信息工程專業實踐教學中的應用效果。事實上，VR技術的專業性偏高，電子信息工程專業實踐教學內容設計及軟件開發均需專業人員完成。因此，一方面，為了滿足VR技術在電子信息工程專業實踐教學中的應用需求，高校可針對性地引進一批專項人才，面向公眾市場開放，擇優錄取并建立一支高水平的技術隊伍，使其配合實踐教學項目的開發和建設，以提高學校在該領域的自主性、靈活性，為電子信息工程專業校本課程建設奠定基礎；另一方面，VR在電子信息工程專業實踐教學中的應用并非單純的技術問題，其根本在于培養人才，同時教師的參與不可或缺，以避免突出虛實情景而忽視教學目標的問題。因此，高校還需展開多樣化的培訓和教研活動，并引導專業教師加強對VR技術的研究，為電子信息工程虛擬實踐教學資源的開發提供切實可行的理論支撐，并打通內部交互通道，促進專業教師與VR技術人才之間的動態交流，從而提高專業教師的操作水平。如此，在高水平的師資隊伍支持下，VR技術在電子信息工程專業實踐教學中的應用勢必會更加順暢、高效。

3.3深化課程建設

VR技術豐富了電子信息工程專業實踐教學形式，包括虛擬實驗、虛擬實訓、虛擬實習等，還拓展了實踐教學深度，使教學更具靈活性、啟示性和創新性。基于此，高校要致力于創新性虛擬實踐教學項目的開發，以虛擬實驗為核心，有機地將理論教學與實踐教學串聯起來，形成虛實相合的實踐教學體系，夯實學生知識基礎，并鍛煉其創新思維、解決問題等綜合素養。VR立體化的特性，使理論知識形象化地呈現在學生面前，且不受時間、空間的限制，隨時隨地進行實踐教學。但是，需要指出的是，基于VR技術的電子信息工程專業虛擬實訓實驗是實踐教學方式的有力補充，教師應把“能實不虛”的教學原則時刻貫徹在實際教學中，牢牢把握住實踐教學的核心，有機地將零散、碎片的資源整合起來，為學生構建完整的知識體系。在電子信息工程專業實踐教學中引進VR技術，形成理論模塊與實踐模塊相輔相成的課程生態，將之科學地嵌入知識課堂，在“學中做、做中學”，以增強學生的沉浸式學習體驗。基于學生對基礎知識的良好消化和掌握，創設虛擬現實場景，并整合校外實踐教學資源，以問題為導向驅動學生自主學習，在潛移默化中提升其應用能力。在此過程中，高校要加強與兄弟院校之間的合作，攜手開發虛擬實踐教學資源，以降低成本、提高收益。

3.4完善評價機制

VR技術在電子信息工程專業實踐教學中的應用，其重點是育人，保證實踐教學質量是核心。因此，要強化電子信息工程專業實踐教學管理，把過程管理和目標管理相結合，促使VR技術優勢得以充分發揮。事實上，VR技術具有信息痕跡管理功能，可以記載學生實踐中的各類數據，包括眼部運動、肢體動作、聲音心跳以及操作數據等，為實踐教學過程管理提供了有效支持。基于此，高校要注重整合、分析實踐教學過程中VR系統記錄的各項數據，建立科學的評價反饋機制，通過學生的系列行為來分析他們的知識水平、能力素質、學習態度等，繼而生成學生學習情況檔案，及時發現問題、深刻剖析緣由，為其設計個性化成長方案，最終不斷向育人目標靠攏。同時，學生作為學習主體，是VR技術應用在電子信息工程專業實踐教學中的體驗者、受益者，其意見或建議亦相當重要，是高校虛擬實踐教學改革的重要考量。為此，完善實踐教學評價機制還需重視學生評價，通過調查問卷、線上留言等方式廣泛采集學生反饋的信息，以提高VR技術應用在電子信息工程專業實踐教學中的針對性、適應性以及實效性。

3.5促進成果轉化

虛擬實踐成果的創造與轉化是VR技術應用在電子信息工程專業實踐教學中不可或缺的一環，在現實中驗證其科學性、合理性對提高學生操作能力、創新思維等至關重要，并有利于激發學生的學習信心。基本上所有智力成果的轉化都需要依靠充足的經費，虛擬成果轉化也不例外。基于此，我們可以考慮把校企合作作為高校獲得經費支持的一條重要途徑。產學研一體化政策導向下，高校要積極推動校企合作，協調好雙方之間的利益關系，以人才供需關系為切入點，充分發揮高校在辦學及地緣上的優勢，積極謀求企業在經濟上的幫助。在這個過程中，首先高校要加大宣傳力度，以“互聯網+教育”為立足點，力求做到高校與企業合作共建、校企共育，雙方共同籌劃、攜手并進，聯手開發虛擬實驗實訓平臺，完善電子信息工程專業實踐教學項目，提高課件的真實性、可感性，從而增強基于VR技術的電子信息工程專業實踐教學效果，促進更多的創新成果產出。同時，加速第二課堂陣地開發，為學生尋求企業崗位實習的機會，并依托VR技術提供虛擬教師指導，將專業教師與一線能手聚集起來，為學生操作實踐和企業員工培訓提供雙向指導，實現校企合作共贏的目標，進而有效促進虛擬實驗成果產出和向現實成果的轉化。

4結束語

VR技術作為一種先進的計算機技術，能夠為學生構建起一個極具交互、想象、沉浸式的教學環境，以此來增強學生對所學知識的感知能力。這不僅符合當今教育現代化的潮流趨勢，也是“VR+教育”下教師對教育現代化的一種有益且大膽的嘗試，更是教育深化改革的必然之選，能夠在以往教學環境、資源等的基礎上為學生構建起一個全新的學習環境，以此來實現學法、教法的革新，因此，在未來的發展中，學校要繼續在VR技術領域深耕，積極構建功能完備、內容豐富的電子信息工程專業虛擬仿真教學環境。

作者簡介：

楊保海（1978—），碩士，教授，研究方向：教育信息化。

李瑞利（1979—），碩士，實驗管理員，研究方向：教育管理（通信作者）。