VR技術(shù)在高職院校培訓(xùn)教育中的應(yīng)用探索

梁玉鳳

摘 要：文章基于目前高職培訓(xùn)教育中所使用的虛擬仿真系統(tǒng)硬件精密程度及軟件仿真程度的不同，而帶來(lái)的VR系統(tǒng)“沉浸性”程度高低以及“交互性”交互程度的不同，積極探索四種類(lèi)型的VR技術(shù)在高職院校培訓(xùn)教育中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：培訓(xùn)教育；VR技術(shù)；沉浸性；實(shí)訓(xùn)

中圖分類(lèi)號(hào)：G642；G712 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1008-3561（2017）36-0016-01

當(dāng)前，不同類(lèi)型VR技術(shù)的出現(xiàn)和在高職院校培訓(xùn)教育中的廣泛應(yīng)用，可以使受培訓(xùn)者通過(guò)虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)“身臨其境”般地深入真實(shí)的工作環(huán)境中進(jìn)行操作，提前獲得在傳統(tǒng)課堂中無(wú)法親身體驗(yàn)到的真實(shí)世界工作經(jīng)歷。

一、什么是VR技術(shù)

所謂VR技術(shù)，即虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，是隨著傳感器技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展孕育而生的一種嶄新的人機(jī)交互手段，是指在觸、嗅、視、聽(tīng)、味覺(jué)等方面高度逼真的計(jì)算機(jī)模擬環(huán)境，其最主要的技術(shù)特征分別是“沉浸性”和“交互性”。VR技術(shù)的“沉浸性”和“交互性”特征分別代表了用戶使用系統(tǒng)提供的交互設(shè)備，通過(guò)自我的感知系統(tǒng)，對(duì)計(jì)算機(jī)軟件虛擬出來(lái)的環(huán)境的實(shí)際介入程度以及用戶在計(jì)算機(jī)虛擬環(huán)境中進(jìn)行操作的容易程度和由此操作獲得反饋的自然程度?；谀壳霸诟呗毰嘤?xùn)教育中所使用的虛擬仿真系統(tǒng)硬件精密程度及軟件仿真程度的不同而帶來(lái)的VR系統(tǒng)“沉浸性”程度高低以及“交互性”交互程度的不同，大致可將VR系統(tǒng)劃分為桌面式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)、增強(qiáng)式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)、沉浸式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)、分布式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)四類(lèi)。四類(lèi)VR系統(tǒng)適應(yīng)不同學(xué)科領(lǐng)域的培訓(xùn)教育情景，擔(dān)當(dāng)著不同的角色，發(fā)揮著各自不同的作用。

二、四類(lèi)VR系統(tǒng)的作用

桌面式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)是目前高職院校培訓(xùn)教育中操作最簡(jiǎn)單、使用最廣泛的一類(lèi)虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)。它的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，在由計(jì)算機(jī)軟件獨(dú)立構(gòu)成的虛擬仿真環(huán)境中，用戶通過(guò)使用傳統(tǒng)的鼠標(biāo)、鍵盤(pán)、手寫(xiě)板等硬件輸入設(shè)備對(duì)虛擬仿真系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)輸入，系統(tǒng)反饋的操作及運(yùn)算結(jié)果主要由計(jì)算機(jī)輸出設(shè)備電腦顯示器進(jìn)行輸出，不需要額外的硬件設(shè)備和精密傳感器，即系統(tǒng)為“純軟件虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)”。桌面式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)基本不對(duì)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)提出額外的硬件要求，軟硬件實(shí)現(xiàn)成本較低，易于普及推廣，然而系統(tǒng)僅為操作計(jì)算機(jī)模擬，使用過(guò)程中用戶體驗(yàn)代入感較弱，沉浸性相對(duì)較低。在計(jì)算機(jī)操作員的培訓(xùn)教學(xué)中，計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)安裝實(shí)訓(xùn)是學(xué)員最重要的學(xué)習(xí)內(nèi)容，然而傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室是禁止對(duì)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行任何改動(dòng)的，這就無(wú)法給學(xué)員提供真實(shí)安裝環(huán)境。學(xué)校在實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有計(jì)算機(jī)上安裝虛擬仿真軟件，由計(jì)算機(jī)虛擬出另外一臺(tái)計(jì)算機(jī)，學(xué)員可在虛擬出來(lái)的計(jì)算機(jī)上進(jìn)行安裝操作系統(tǒng)等實(shí)驗(yàn)，完整實(shí)現(xiàn)實(shí)際安裝操作系統(tǒng)的工作過(guò)程。實(shí)驗(yàn)給用戶帶來(lái)最真實(shí)的體驗(yàn)，在不增加、不損害實(shí)驗(yàn)設(shè)備的基礎(chǔ)上，順利完成了培訓(xùn)教學(xué)內(nèi)容。

在增強(qiáng)式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)中，用戶在接觸現(xiàn)實(shí)環(huán)境中真實(shí)物體的同時(shí)，可將虛擬畫(huà)面通過(guò)佩戴的專(zhuān)業(yè)頭盔顯示器疊加在現(xiàn)實(shí)物體上，使計(jì)算機(jī)虛擬生成的圖形和用戶周?chē)鷮?shí)際環(huán)境有效重疊在一起，是一種“真實(shí)環(huán)境”+“虛擬圖形”的仿真方式。培訓(xùn)汽車(chē)等機(jī)械類(lèi)設(shè)備構(gòu)成原理及維修維護(hù)時(shí)，增強(qiáng)式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)可在構(gòu)造虛擬環(huán)境的同時(shí)采集并反映現(xiàn)實(shí)設(shè)備及零部件的位置、大小、相關(guān)維修工具等數(shù)據(jù)，結(jié)合實(shí)物操作，讓用戶在培訓(xùn)中直觀了解設(shè)備及其零部件構(gòu)成、維修工具，角色代入感較強(qiáng)，可通過(guò)培訓(xùn)掌握相關(guān)知識(shí)。如2014年，寶馬公司推出一款增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)眼鏡用于汽車(chē)維修培訓(xùn)，系統(tǒng)通過(guò)智能眼鏡可以按步驟向用戶顯示所要維修的車(chē)輛故障處的具體操作，甚至具體到用哪一個(gè)工具、擰哪一顆螺絲，用戶在戴上它之后只需按照指示就可以解決包括發(fā)動(dòng)機(jī)在內(nèi)的汽車(chē)故障，并可以清晰、直觀地學(xué)習(xí)裝配結(jié)構(gòu)和運(yùn)作原理。

沉浸式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)利用頭盔顯示器暫時(shí)隔離用戶在真實(shí)世界視覺(jué)和聽(tīng)覺(jué)的同時(shí)，利用數(shù)據(jù)手套封閉用戶的手感通道，通過(guò)計(jì)算機(jī)虛擬視覺(jué)畫(huà)面及模擬物體接觸感，提供給用戶完全沉浸的感官體驗(yàn)，使用戶暫時(shí)隔離真實(shí)環(huán)境感受，進(jìn)入一個(gè)虛擬的感知空間，體驗(yàn)完全置身于虛擬世界中的真實(shí)感覺(jué)。在沉浸式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)中，用戶通過(guò)手控輸入設(shè)備、位置跟蹤器、眼睛視向跟蹤器、聲音等與虛擬系統(tǒng)進(jìn)行交互并下達(dá)操作命令，系統(tǒng)將實(shí)時(shí)對(duì)各類(lèi)型操作進(jìn)行視覺(jué)及觸覺(jué)反饋，使用戶獲得身臨其境的感受，有較好的沉浸效果及用戶體驗(yàn)。

分布式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)實(shí)際上是建立在VR技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)深度融合的基礎(chǔ)上，使網(wǎng)絡(luò)上多個(gè)用戶通過(guò)共同進(jìn)入到虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境中，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)交互、資源共享及用戶互動(dòng)。用戶可通過(guò)網(wǎng)絡(luò)與其他用戶進(jìn)行交互和共享信息，并通過(guò)網(wǎng)絡(luò)對(duì)虛擬世界進(jìn)行觀察和操作，以達(dá)到協(xié)同工作和復(fù)雜任務(wù)研究的目的。利用分布式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)，可打破空間的限制，讓學(xué)員在網(wǎng)絡(luò)虛擬課堂上和任意地點(diǎn)的老師、同學(xué)進(jìn)行“面對(duì)面”的交流互動(dòng)。

三、結(jié)束語(yǔ)

VR技術(shù)已經(jīng)成為高職院校培訓(xùn)教育領(lǐng)域內(nèi)最具應(yīng)用前景的一項(xiàng)技術(shù)，為培訓(xùn)教育過(guò)程提供了豐富的現(xiàn)實(shí)化方法，也為實(shí)訓(xùn)教學(xué)提供了更加真實(shí)的實(shí)訓(xùn)環(huán)境。隨著VR技術(shù)的日臻成熟、設(shè)備成本的不斷降低，該技術(shù)在高職院校教育教學(xué)過(guò)程中的應(yīng)用將會(huì)更加廣泛。

參考文獻(xiàn)：

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