虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用于現(xiàn)代高職教育教學(xué)初探

陳曉玉+陳新+王繼文+高巍

【摘要】虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是一門(mén)綜合性信息技術(shù)，它融合了數(shù)字圖像處理、計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、多媒體技術(shù)傳感器等多個(gè)信息技術(shù)，提夠了更高級(jí)的集成性和交互性，給人以身臨其境的感覺(jué)。在實(shí)踐實(shí)訓(xùn)中的應(yīng)用幾乎遍及所有的教學(xué)領(lǐng)域，尤其在技能教學(xué)和職業(yè)培訓(xùn)中更顯非凡魅力。主要探討虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的基本特征以及它在現(xiàn)代教學(xué)用的應(yīng)用和作用。

【關(guān)鍵詞】虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù) 教學(xué) 實(shí)踐實(shí)訓(xùn) 高等職業(yè)教育

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)（Virtual Reality，簡(jiǎn)稱(chēng)VR）是利用三維圖形生成技術(shù)，多傳感交互技術(shù)以及高分辨顯示技術(shù)，生成三維逼真的虛擬環(huán)境，使用者帶上特殊的頭盔、數(shù)據(jù)手套等傳感設(shè)備，或利用鍵盤(pán)、鼠標(biāo)等輸入設(shè)備，便可以進(jìn)入虛擬空間，成為虛擬環(huán)境的一員，進(jìn)行實(shí)時(shí)交互，感知和操作虛擬世界中的各種對(duì)象，從而獲得身臨其境的感受和體會(huì)。

一、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的特征

有三大特征：交互性、沉浸感和想象力。

1交互性

交互性是指用戶對(duì)虛擬環(huán)境中對(duì)象的可操作程度和從虛擬環(huán)境中得到反饋的自然程度。操縱者可以控制生產(chǎn)過(guò)程、實(shí)驗(yàn)過(guò)程、施工過(guò)程等，還可以隨時(shí)查看各種技術(shù)參數(shù)的動(dòng)態(tài)值。

2沉浸感

沉浸感是指用戶感到作為主角存在于虛擬環(huán)境中的真實(shí)程度，實(shí)現(xiàn)沉浸性主要靠虛擬現(xiàn)實(shí)的漫游功能實(shí)現(xiàn)，用戶從自己的視點(diǎn)出發(fā)，投入到這種環(huán)境中，立即有“親臨其境”的感覺(jué)。

二、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在實(shí)踐實(shí)訓(xùn)教學(xué)中的功能

1.解決實(shí)操實(shí)訓(xùn)中危險(xiǎn)性太大的問(wèn)題

如化工流程、運(yùn)載工具的架勢(shì)、高壓線路維修等。裝備教學(xué)或駕駛、實(shí)彈訓(xùn)練中。

2.解決實(shí)操實(shí)訓(xùn)中費(fèi)用太高的問(wèn)題

諸如實(shí)操實(shí)訓(xùn)設(shè)備投入太大，現(xiàn)階段無(wú)法滿足需要；實(shí)操實(shí)訓(xùn)十分困難甚至不可能實(shí)現(xiàn)；實(shí)操實(shí)訓(xùn)材料費(fèi)用昂貴，消耗很大；實(shí)操實(shí)訓(xùn)周期太長(zhǎng)，教學(xué)時(shí)間難以支持等情況。

3.解決小概率事件再現(xiàn)問(wèn)題

事故與故障的再現(xiàn)與模擬處理非常必要，但依靠實(shí)操實(shí)訓(xùn)實(shí)現(xiàn)困難太大。尤其是帶有破壞性的，對(duì)國(guó)家財(cái)產(chǎn)與人身安全造成危害的惡性事故，不可能也不如允許再現(xiàn)。而利用虛擬現(xiàn)實(shí)仿真技術(shù)實(shí)施實(shí)訓(xùn)是很好的手段。

除此之外，還應(yīng)解決智能考試考核，標(biāo)準(zhǔn)化演示、實(shí)訓(xùn)內(nèi)容開(kāi)放等問(wèn)題。

三、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在實(shí)踐教學(xué)中的應(yīng)用特點(diǎn)

1.利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)加強(qiáng)高職學(xué)校理工科學(xué)生實(shí)踐能力的培養(yǎng)

對(duì)于高等職業(yè)院校教育理工科專(zhuān)業(yè)的實(shí)踐教學(xué)，通過(guò)了解實(shí)驗(yàn)儀器的結(jié)構(gòu)、原理及使用，科學(xué)驗(yàn)證或展開(kāi)演繹課程的理論，從而加深學(xué)生對(duì)理論的認(rèn)識(shí)。而對(duì)于專(zhuān)業(yè)方面的實(shí)踐課，培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力十分重要。傳統(tǒng)實(shí)踐教學(xué)專(zhuān)業(yè)實(shí)訓(xùn)設(shè)備結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜、單價(jià)較高，設(shè)備損耗嚴(yán)重，且有非正常損耗現(xiàn)象，通過(guò)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)可以保護(hù)昂貴的真實(shí)設(shè)備，減少誤操作的危險(xiǎn)，縮短占用設(shè)備的時(shí)間。特別對(duì)于一些本來(lái)具有一定危險(xiǎn)的實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)教學(xué)，毫無(wú)危險(xiǎn)性的虛擬現(xiàn)實(shí)VR教學(xué)系統(tǒng)的應(yīng)用尤為重要。例如，虛擬的化學(xué)實(shí)驗(yàn)，通過(guò)模擬現(xiàn)實(shí)時(shí)間真實(shí)場(chǎng)景，營(yíng)造一個(gè)虛擬的三維實(shí)習(xí)實(shí)驗(yàn)環(huán)境，這個(gè)環(huán)境的真實(shí)感尤為重要，學(xué)習(xí)者可以通過(guò)虛擬操作獲得直觀的親歷體驗(yàn)，從而在獲得安全操作方面的知識(shí)的同時(shí)，提高他們?cè)诓煌膹?fù)雜環(huán)境下的推理判斷和瞬間決策能力。

2.利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)加強(qiáng)高職學(xué)校文科學(xué)生實(shí)踐能力的培養(yǎng)

一直以來(lái)，高等職業(yè)教育文科教學(xué)就存在理論偏多，實(shí)踐偏少，理論和實(shí)踐脫節(jié)現(xiàn)象，例如，財(cái)經(jīng)類(lèi)教學(xué)中存在單純靠語(yǔ)言講授的現(xiàn)象。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展，教學(xué)方法、教學(xué)手段也在不斷變化發(fā)展，可以建立各種虛擬實(shí)訓(xùn)環(huán)境，利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)展現(xiàn)那些在傳統(tǒng)教學(xué)模式中無(wú)法實(shí)現(xiàn)的教學(xué)過(guò)程及效果。例如，虛擬的電子商務(wù)系統(tǒng)就是把商品建立虛擬的數(shù)字模型，學(xué)生可以在網(wǎng)上任意訪問(wèn)虛擬世界中的商店，并動(dòng)手挑選商品。觀眾可以通過(guò)頭盔顯示器或者立體眼鏡和相應(yīng)的投影設(shè)備觀察建模的三維物體，可以獲得在平面顯示器上無(wú)法看到的物體“深度”信息，并通過(guò)兩只眼鏡看到不同視角的兩幅圖像，產(chǎn)生觀察視差。兩只眼睛所看到的這種物體深度和觀察視差經(jīng)視覺(jué)中樞綜合后便產(chǎn)生了真實(shí)的立體三維觀察效果，從而達(dá)到身臨其境的感覺(jué)。理想的模擬環(huán)境應(yīng)該讓用戶全心的投入到計(jì)算機(jī)創(chuàng)建的三維虛擬環(huán)境中。該環(huán)境中的一切看上去都是真的，如同在現(xiàn)實(shí)世界中的感覺(jué)一樣，難以分辨真假。

四、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在高職教育領(lǐng)域的應(yīng)用前景

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在實(shí)踐實(shí)訓(xùn)中的應(yīng)用幾乎遍及所有的教學(xué)領(lǐng)域，尤其在技能教學(xué)和職業(yè)培訓(xùn)中更顯非凡魅力。目前，在師范教育、城市規(guī)劃、醫(yī)學(xué)醫(yī)療、軍事航天、室內(nèi)設(shè)計(jì)、房地產(chǎn)開(kāi)發(fā)、工業(yè)仿真、道路橋梁、水文地質(zhì)、文物考古等眾多領(lǐng)域的教學(xué)中都蘊(yùn)含著極大的應(yīng)用潛力。隨著虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的發(fā)展，實(shí)訓(xùn)內(nèi)容、實(shí)訓(xùn)手段、實(shí)訓(xùn)模式都將發(fā)生深刻的變革，傳統(tǒng)的校內(nèi)、校外實(shí)訓(xùn)基地模式將向著校內(nèi)、校外實(shí)訓(xùn)基地與虛擬現(xiàn)實(shí)實(shí)踐實(shí)訓(xùn)相結(jié)合的教育模式發(fā)展，必將譜寫(xiě)應(yīng)用性、創(chuàng)造性人才培養(yǎng)的新格局，開(kāi)創(chuàng)教育發(fā)展的新未來(lái)。

參考文獻(xiàn)：

[1]蘇建明，張續(xù)紅，胡慶夕，展望虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，計(jì)算機(jī)仿真，2004，21（1）18-21

[2]張建武，孔紅菊，電化教育研究，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在實(shí)踐實(shí)訓(xùn)教學(xué)中的應(yīng)用，2010，4

[3]郭娟，于欣，高騰，河北科技示范學(xué)院學(xué)報(bào)，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)對(duì)高等職業(yè)教育實(shí)踐教學(xué)的促進(jìn)作用，2008.12

作者簡(jiǎn)介：陳曉玉（1980.12～），女，河北石家莊人，石家莊信息工程職業(yè)學(xué)院，碩士學(xué)歷，研究方向：數(shù)學(xué)教學(xué)、高職教學(xué)。 陳新（1977.11～），男，河北石家莊人，石家莊信息工程職業(yè)學(xué)院，碩士學(xué)歷，研究方向：計(jì)算機(jī)教學(xué)、高職教學(xué)。王繼文（1978.11～），男，河北石家莊人，石家莊信息工程職業(yè)學(xué)院，碩士學(xué)歷，研究方向：體育教育、高職教學(xué)。高巍（1981.3～），女，河北石家莊人，石家莊信息工程職業(yè)學(xué)院，碩士學(xué)歷，研究方向：數(shù)學(xué)教學(xué)、高職教學(xué)。