虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在高職實(shí)訓(xùn)教學(xué)中的應(yīng)用

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【摘 要】高職是教育領(lǐng)域重要組成，在為社會輸送高質(zhì)量應(yīng)用型人才方面發(fā)揮著不可小覷作用。但縱觀高職院校教育現(xiàn)狀，普遍存在學(xué)生應(yīng)用能力和實(shí)踐能力薄弱情況。多數(shù)高職教師應(yīng)用的實(shí)訓(xùn)教學(xué)方式過于單一，很少為學(xué)生創(chuàng)設(shè)真實(shí)探究和實(shí)踐環(huán)境，學(xué)生思維和動手操作能力無法得到發(fā)展。集傳感器技術(shù)、多媒體計(jì)算機(jī)技術(shù)、傳感器技術(shù)、人工智能技術(shù)等于一體的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)能為學(xué)生呈現(xiàn)真實(shí)化實(shí)踐平臺，調(diào)動學(xué)生參與實(shí)訓(xùn)教學(xué)活動積極性，提高實(shí)訓(xùn)教學(xué)效果。

【關(guān)鍵詞】高職實(shí)訓(xùn);教學(xué);虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù);應(yīng)用策略

隨著經(jīng)濟(jì)水平大幅度提升，信息技術(shù)也在此背景下實(shí)現(xiàn)蓬勃發(fā)展，其中虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是一種集現(xiàn)實(shí)技術(shù)、計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、傳感技術(shù)、人工智能于一體的計(jì)算機(jī)綜合技術(shù)，通過計(jì)算機(jī)生成的三維交互環(huán)境為參與者提供較強(qiáng)的交互性、沉浸感、構(gòu)想性。當(dāng)前很多高職院校在實(shí)訓(xùn)教學(xué)中應(yīng)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，簡化微觀解剖研究、動態(tài)過程仿真、直觀效果設(shè)計(jì)和技能技術(shù)培訓(xùn)等較為復(fù)雜的教學(xué)內(nèi)容，促使學(xué)生高效理解和掌握，提高實(shí)訓(xùn)教學(xué)效果，強(qiáng)化實(shí)踐操作技能。

1高職實(shí)訓(xùn)教學(xué)現(xiàn)狀

當(dāng)前高職實(shí)訓(xùn)教學(xué)存在以下現(xiàn)狀：①無法實(shí)現(xiàn)龐大生產(chǎn)線;部分高職實(shí)訓(xùn)內(nèi)容為工業(yè)自動化生產(chǎn)線規(guī)模，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，設(shè)備龐大，數(shù)量多，需要占據(jù)學(xué)校較多場地且生產(chǎn)線物流對接較為復(fù)雜，很多高職院校不會花費(fèi)資金建設(shè)相關(guān)實(shí)訓(xùn)場地，也無法將企業(yè)自動化生產(chǎn)線搬至校園，影響實(shí)訓(xùn)效果。②無法保證人人操作;由于受實(shí)訓(xùn)場地空間、實(shí)訓(xùn)基地建設(shè)資金投入等各種因素限制，高職院校無法做到每個學(xué)生都能在參與實(shí)訓(xùn)活動時具有一臺設(shè)備，只能以小組合作形式進(jìn)行實(shí)訓(xùn)操作，無疑影響實(shí)訓(xùn)教學(xué)效果。③無法呈現(xiàn)危險實(shí)訓(xùn)場景;高職部分實(shí)訓(xùn)場景有一定危險性，例如電氣化、機(jī)電專業(yè)的維修實(shí)訓(xùn)和建筑測量專業(yè)高空實(shí)訓(xùn)都具有危險性，如果讓學(xué)生在實(shí)際場景中實(shí)訓(xùn)則會維修學(xué)生人身安全。高職院校在貫徹“安全第一”的原則，其實(shí)訓(xùn)教學(xué)無法呈現(xiàn)真實(shí)實(shí)訓(xùn)場景，導(dǎo)致上述實(shí)訓(xùn)只能依附于觀看操作視頻和書寫報(bào)告形式，降低實(shí)訓(xùn)教學(xué)效果。

2在高職實(shí)訓(xùn)教學(xué)中應(yīng)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)

2.1強(qiáng)化實(shí)訓(xùn)真實(shí)體驗(yàn)

在高職實(shí)訓(xùn)教學(xué)中應(yīng)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)能有效調(diào)動學(xué)生感官，促使學(xué)生在虛擬環(huán)境中體驗(yàn)和感悟知識，強(qiáng)化真實(shí)體驗(yàn)感。此類體驗(yàn)式學(xué)習(xí)和傳統(tǒng)語言講述能使學(xué)生長久記憶，維持學(xué)生探究知識欲望。與此同時，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)能真實(shí)再現(xiàn)實(shí)訓(xùn)教學(xué)任務(wù)場景，指導(dǎo)學(xué)生在真實(shí)情境中運(yùn)用所學(xué)知識熟練操作，整個實(shí)訓(xùn)教學(xué)過程具有強(qiáng)烈的的沉浸感，有利于集中學(xué)生注意力，提高學(xué)習(xí)效果。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)能搭建設(shè)備巡檢、施工現(xiàn)場、自然災(zāi)害現(xiàn)場、事故現(xiàn)場等各種工況和設(shè)備作業(yè)現(xiàn)場。例如在機(jī)電專業(yè)自動化生產(chǎn)線實(shí)訓(xùn)教學(xué)可應(yīng)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)為學(xué)生直觀模擬自來水企業(yè)自動化生產(chǎn)線，場景中具有各種類型設(shè)備，每名學(xué)生在實(shí)訓(xùn)教學(xué)中都可戴上頭盔沉浸于好似真實(shí)實(shí)踐操作場景中的環(huán)境，有效彌補(bǔ)高職院校實(shí)訓(xùn)教學(xué)無法為學(xué)生呈現(xiàn)生產(chǎn)線不足。再例如在地質(zhì)勘探測量專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中可運(yùn)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)使學(xué)生在真實(shí)場景中體驗(yàn)自身身處河道與山地等場景中，運(yùn)用AR眼鏡實(shí)現(xiàn)運(yùn)用手中測量工具測量虛擬山地位置和高度，提高實(shí)訓(xùn)教學(xué)成效。

2.2激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣

高職院校部分專業(yè)的理論性和實(shí)踐性較強(qiáng)，例如機(jī)械類專業(yè)課程中的機(jī)械制造技術(shù)、機(jī)械設(shè)計(jì)、機(jī)械原理等，如果運(yùn)用語言文字為學(xué)生講述理論知識，則會讓學(xué)生產(chǎn)生單一枯燥感。應(yīng)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)能為學(xué)生呈現(xiàn)生動愉悅課堂氛圍，減緩學(xué)生學(xué)習(xí)壓力，激發(fā)學(xué)生探究知識興趣。例如在齒輪失效實(shí)訓(xùn)教學(xué)中，通常失效形式具有齒面折斷、齒面磨損、齒面點(diǎn)蝕、塑性變形、齒面膠合等，傳統(tǒng)文字講述必然會有一定的枯燥感，甚至還會無法使學(xué)生透徹理解，極易出現(xiàn)概念混淆情況。教師運(yùn)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)為學(xué)生構(gòu)建上述五種齒輪失效場景，即模擬齒輪由于受到某種原因影響從正常狀態(tài)逐漸演變?yōu)樯鲜鑫宸N失效情況，學(xué)生在真實(shí)化場景中深入了解所學(xué)知識，提高實(shí)訓(xùn)教學(xué)效果。

2.3降低實(shí)驗(yàn)操作風(fēng)險

高職院校機(jī)械類專業(yè)在實(shí)訓(xùn)過程中需運(yùn)用成本較高的設(shè)備，一般做一次實(shí)驗(yàn)會花費(fèi)較長時間且付出較大代價。借助虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)開展實(shí)訓(xùn)教學(xué)能較好地解決上述問題，即用戶可根據(jù)實(shí)訓(xùn)所需建立虛擬模型和場景，再結(jié)合實(shí)驗(yàn)原理設(shè)置場景中多個要素間的運(yùn)動與邏輯關(guān)系，最后通過設(shè)備與虛擬場景實(shí)現(xiàn)交互，促使學(xué)生在交互性與沉浸感中完成實(shí)驗(yàn)操作。例如高職教師可指導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)完成數(shù)控機(jī)床加工零件實(shí)驗(yàn)，該實(shí)驗(yàn)分為設(shè)備結(jié)構(gòu)了解、實(shí)驗(yàn)原理演示、實(shí)驗(yàn)操作、程序編寫、實(shí)驗(yàn)實(shí)施等多個步驟。在設(shè)備結(jié)構(gòu)了解過程中可借助虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)可拆卸和裝配實(shí)驗(yàn)所需各個部件，隨即單獨(dú)講述每個部件功能以及在工作中運(yùn)動傳遞演示。通常傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)操作難以拆裝機(jī)裝和分析內(nèi)部結(jié)構(gòu)，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)就能實(shí)現(xiàn)這一效果。在實(shí)驗(yàn)原理演示模塊可通過輸入指令、控制機(jī)床主軸等執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動高效加工文件，再結(jié)合三維動畫為學(xué)生呈現(xiàn)實(shí)驗(yàn)原理，此方式能較好地激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。在實(shí)驗(yàn)操作與實(shí)施模塊可通過編寫程序以及添加程序自動檢測功能，避免誤操作，最后觀看工件加工過程能迅速且細(xì)致的觀察整個實(shí)驗(yàn)操作過程，有效掌握操作技能。

3結(jié)語

總之，高職教育在蓬勃發(fā)展的科學(xué)技術(shù)背景下也相繼更新教學(xué)理念和方式，尤其在培養(yǎng)學(xué)實(shí)踐動手能力和解決實(shí)際問題能力方面廣泛應(yīng)用以虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)為主的教學(xué)方式，有效彌補(bǔ)傳統(tǒng)教學(xué)存在不足，學(xué)生可借助虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)模擬真實(shí)化實(shí)訓(xùn)場景并不受時間、地點(diǎn)限制學(xué)習(xí)，改變以往依附于教師學(xué)習(xí)和思考現(xiàn)狀，形成良好的主動學(xué)習(xí)意識，將所學(xué)知識應(yīng)用于實(shí)踐，提高學(xué)習(xí)能力和實(shí)訓(xùn)教學(xué)質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)：

[1]陳燕.淺談虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在高職院校實(shí)訓(xùn)教學(xué)中的應(yīng)用[J].計(jì)算機(jī)產(chǎn)品與流通，2020（02）：211-211.

[2]羅德宇，葉志遠(yuǎn).基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的高職實(shí)訓(xùn)教學(xué)探析[J].中國成人教育，2020，No.501（20）：51-54.

[3]段永平，陳榮強(qiáng).探討虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在高校實(shí)訓(xùn)領(lǐng)域中的應(yīng)用[J].科技視界，2020，000（016）：68-70.

（作者單位：濰坊學(xué)院）