初探虛擬現(xiàn)實技術(shù)在高等職業(yè)教育教學(xué)中的應(yīng)用

朱玉鳳++朱殷勤

摘 要：隨著職業(yè)教育改革的不斷深入和高新技術(shù)的快速發(fā)展，越來越多的高等職業(yè)學(xué)校將虛擬現(xiàn)實技術(shù)運用到教學(xué)中，它所帶來的生動逼真的學(xué)習(xí)環(huán)境可以顯著激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，有效地提高教學(xué)效果，同時還能夠幫助學(xué)校節(jié)約資源和場地投入。該文闡述了虛擬現(xiàn)實技術(shù)的概念和特征，重點探討虛擬現(xiàn)實技術(shù)在高等職業(yè)教育教學(xué)中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：虛擬現(xiàn)實技術(shù) 高等職業(yè)教育 應(yīng)用

中圖分類號：G642 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2016）12（b）-0157-02

1 虛擬現(xiàn)實技術(shù)概述

虛擬現(xiàn)實（virtual reality）技術(shù)最早提出于20世紀(jì)80年代，簡稱為VR，它可以讓用戶創(chuàng)建虛擬仿真世界，也可以讓用戶親身體驗虛擬仿真世界，實現(xiàn)真正的人機交互。虛擬現(xiàn)實技術(shù)集合了仿真技術(shù)、人機對接技術(shù)、傳感技術(shù)、計算機圖形學(xué)、三維動畫、動作捕捉技術(shù)、視頻音頻編輯技術(shù)、技術(shù)廣角立體顯示技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等，是一門集合了多種技術(shù)的強大的綜合技術(shù)。模擬真實環(huán)境是由計算機來完成場景的制作并生成具有實時動態(tài)的逼真的三維動畫；運用人機接口技術(shù)和傳感設(shè)備實現(xiàn)感知性；運用動作捕捉技術(shù)對用戶的肢體動作進行跟蹤，優(yōu)化觸覺反饋，實現(xiàn)人機交互的自然技能；運用音頻編輯技術(shù)實現(xiàn)自然環(huán)境的立體聲輸入輸出等。

虛擬現(xiàn)實具有多感知性、虛擬現(xiàn)實沉浸感、虛擬現(xiàn)實交互性和虛擬現(xiàn)實自主性4個特征。多感知性是指除了普通計算機所具備的對圖像的感知外，我們的仿真系統(tǒng)還具備對聲音、觸摸、運動甚至味道的感知等，最佳的仿真系統(tǒng)應(yīng)該具備人類所具有的一切感知功能。虛擬現(xiàn)實沉浸感是指用戶作為體驗者存在于仿真環(huán)境中所感受到的真實程度，最佳的模擬環(huán)境應(yīng)該使體驗者身臨其境難辨真假。虛擬現(xiàn)實交互性是指用戶和仿真環(huán)境之間的自然和諧程度，用戶對模擬環(huán)境內(nèi)物體的可操作，模擬環(huán)境亦能做出準(zhǔn)確的反饋。虛擬現(xiàn)實自主性是指仿真環(huán)境中的物體能夠依據(jù)真實客觀世界物理運動定律運動。

2 虛擬現(xiàn)實技術(shù)在高等職業(yè)教育教學(xué)中的應(yīng)用

職業(yè)教育的宗旨是培養(yǎng)高素質(zhì)勞動者和技能型、應(yīng)用型人才，高等職業(yè)學(xué)校應(yīng)具備培養(yǎng)大規(guī)模高素質(zhì)技能型人才的能力，學(xué)歷教育和職業(yè)技能培訓(xùn)并舉，形成形式多樣、靈活開放的教育教學(xué)模式。而對于技能的培養(yǎng)，學(xué)生主動地去交互和被動的灌輸，教學(xué)效果也天差地別，將虛擬現(xiàn)實技術(shù)引入高等職業(yè)學(xué)校無疑更加有利于高素質(zhì)技能型人才的塑造與培養(yǎng)。虛擬現(xiàn)實技術(shù)可以為學(xué)生營造富有趣味的仿真學(xué)習(xí)環(huán)境，讓學(xué)生去親身經(jīng)歷和感受比教師空洞抽象的解說更加直觀易懂，從而培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力。將傳統(tǒng)的以教師為主導(dǎo)、以教促學(xué)的教學(xué)模式轉(zhuǎn)變?yōu)橐詫W(xué)生為主體的新型教學(xué)模式，學(xué)生通過自身與仿真環(huán)境的交互體驗來獲得知識和技能，能有效激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造力和想象力。下面筆者將從以下3個方面探討虛擬現(xiàn)實技術(shù)在高等職業(yè)教育教學(xué)中的應(yīng)用。

2.1 建立虛擬實訓(xùn)基地

實訓(xùn)基地是職業(yè)學(xué)校完成實踐實訓(xùn)教學(xué)、培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用職業(yè)能力的必要所在，隨著教育改革的不斷深入，越來越多的職業(yè)學(xué)校加大實訓(xùn)基地的投入和建設(shè)力度。實訓(xùn)基地的建設(shè)成本高、周期長、后期設(shè)備維護和更新也需要不斷地追加資金投入，顯然存在一定的弊端。而基于虛擬現(xiàn)實技術(shù)建立的虛擬實訓(xùn)基地不僅可以節(jié)約時間和空間，還可以節(jié)省大量的資金投入，有效地減少后期維護成本。在虛擬實訓(xùn)基地，環(huán)境是由計算機生成的仿真世界，所需要的設(shè)備和部件也是計算機生成虛擬設(shè)備，后期維護時可以根據(jù)教學(xué)需要輕松完成虛擬設(shè)備更新和添加。當(dāng)今社會是個科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展的時代，技能型課程內(nèi)容更新也較快，在虛擬實訓(xùn)基地教學(xué)內(nèi)容的更新更加容易，能夠使學(xué)生的技能培養(yǎng)和時代的步伐保持一致，充分保證技能教學(xué)的先進性。

在虛擬實訓(xùn)基地，虛擬現(xiàn)實的沉浸感和交互性能真正地開啟學(xué)生為主體的教學(xué)模式，學(xué)生在虛擬的仿真環(huán)境中扮演角色，身臨其境。人機交互更有利于學(xué)生夯實技能操作的基本功。以筆者學(xué)校為例，像動物外科手術(shù)技能、汽車維修技能、農(nóng)機具修理技能、模具制作技能、果蔬苗木栽培技能、計算機維修技能、組網(wǎng)技能等各種職業(yè)技能的訓(xùn)練可以直接依托于虛擬實訓(xùn)基地，學(xué)生可以在虛擬仿真的環(huán)境中反復(fù)加以練習(xí)，直到完全掌握操作技能為止。對于設(shè)計類課程而言虛擬實訓(xùn)基地更是學(xué)生最好的實訓(xùn)場所，如園林規(guī)劃設(shè)計、室內(nèi)裝潢設(shè)計等，學(xué)生可以通過虛擬現(xiàn)實將自己的作品實景呈現(xiàn)，制作漫游動畫，徜徉其中。除此之外，虛擬實訓(xùn)基地還具備一個優(yōu)點，那就是在實訓(xùn)時幾乎沒有安全隱患。例如汽車駕駛技術(shù)學(xué)習(xí)、危險的化學(xué)實驗就可以在仿真環(huán)境中完成，從而成功地規(guī)避風(fēng)險。

2.2 開發(fā)具有交互功能的教學(xué)課件

職業(yè)教育的宗旨是培養(yǎng)技能型人才，以往的偏向理論教學(xué)以及過分依賴教師講授的教學(xué)模式已經(jīng)遠遠不能滿足教學(xué)需要。隨著教育改革的不斷深入和信息技術(shù)的發(fā)展，教學(xué)方法也在不斷更新，逐步引入計算機輔助教學(xué)（CAI）已經(jīng)大大地改善傳統(tǒng)教學(xué)模式的局限性。雖然傳統(tǒng)的課件具備了圖、文和聲音并茂的功能，顯著提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、改善了教學(xué)效果，但是在一些教學(xué)難點或者技能操作課程上仍然不能滿足教學(xué)需要；在表現(xiàn)一些技能型知識點如機械運動規(guī)律、機械維修、零件組裝、計算機拆裝等方面，傳統(tǒng)課件制作難度高，展示效果不理想，而引入虛擬現(xiàn)實技術(shù)的課件開發(fā)實現(xiàn)了逼真的三維的展現(xiàn)形式，實現(xiàn)了人機交互，學(xué)生可以身臨其境體驗所學(xué)知識和技能，這就使得學(xué)生的學(xué)習(xí)過程更加生動形象，對于知識和技能的理解與掌握也更加容易。

2.3 開展基于虛擬現(xiàn)實技術(shù)的遠程教育

遠程教育也是當(dāng)前高等職業(yè)學(xué)校教育的發(fā)展方向之一，它以計算機和網(wǎng)絡(luò)為媒介，極大地方便了網(wǎng)絡(luò)教學(xué)。傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)有的是錄屏講解，有的是教師課堂實錄，學(xué)生接觸不到教師以及相關(guān)操作的所需的教具，存在一定的局限性，教學(xué)效果往往事倍功半。尤其對于實踐性很強的技能型學(xué)科影響更大，例如計算機組裝與維修課程，學(xué)生光靠看老師的視頻講解，死記硬背操作步驟，不如現(xiàn)場操作一次效果來得好。正因為如此，對于實踐性較強的學(xué)科來說，引入虛擬現(xiàn)實技術(shù)模擬仿真環(huán)境，建立虛擬實驗室顯得尤為重要?；谔摂M現(xiàn)實技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)讓學(xué)生可以在虛擬實驗室自主學(xué)習(xí)的同時還可以自己動手拆裝，更直觀地學(xué)習(xí)并加以練習(xí)和體驗，教學(xué)效果必將事半功倍。

3 結(jié)語

虛擬現(xiàn)實技術(shù)作為一門前沿高新技術(shù)，將其應(yīng)用到高等職業(yè)教育教學(xué)中是一種創(chuàng)新型教育手段，具有廣闊的發(fā)展前景。它提供了逼真的教學(xué)環(huán)境，使得傳統(tǒng)信息化教學(xué)手段有了質(zhì)的飛躍，讓課堂教學(xué)變得更加豐富、立體、生動和富有成效，尤其讓技能教學(xué)更直觀化，能有效激發(fā)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力、想象力和創(chuàng)造力。虛擬現(xiàn)實技術(shù)的應(yīng)用能夠促進職業(yè)學(xué)校教科研水平的提高，改善實驗實習(xí)場所并節(jié)約資源，豐富教學(xué)手段，優(yōu)化教學(xué)過程，提高教學(xué)效率。

參考文獻

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