VR虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在高職計(jì)算機(jī)類(lèi)實(shí)訓(xùn)教學(xué)中的應(yīng)用分析

雷玨

摘要：VR虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)呈現(xiàn)蓬勃發(fā)展態(tài)勢(shì)，其獨(dú)特的、沉浸式體驗(yàn)的優(yōu)勢(shì)為人們所關(guān)注，為高職計(jì)算機(jī)類(lèi)實(shí)訓(xùn)教學(xué)注入了新鮮的血液，突破了傳統(tǒng)的簡(jiǎn)單理論講解過(guò)程，幫助高職學(xué)生更加深入地體會(huì)計(jì)算機(jī)實(shí)訓(xùn)教學(xué)內(nèi)容，有效激發(fā)和調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性，更好地提升高職計(jì)算機(jī)類(lèi)實(shí)訓(xùn)教學(xué)課程的價(jià)值。

關(guān)鍵詞：VR虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù);高職;計(jì)算機(jī);實(shí)訓(xùn)教學(xué)

中圖分類(lèi)號(hào)：G434 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1009-3044（2020）13-0227-02

1背景

VR虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)體現(xiàn)出交互能力強(qiáng)、感知度高、沉浸性的新型體驗(yàn)特征，為高職計(jì)算機(jī)類(lèi)實(shí)訓(xùn)教學(xué)在教學(xué)方面帶來(lái)新的發(fā)展視角，從根本上來(lái)看：VR虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)它既突破了學(xué)校基礎(chǔ)設(shè)施的限制，拓展了高職計(jì)算機(jī)類(lèi)實(shí)訓(xùn)教學(xué)的形式，轉(zhuǎn)變了當(dāng)高職計(jì)算機(jī)教學(xué)的指導(dǎo)模式，又將學(xué)生引入沉浸式教學(xué)的感知和體會(huì)之中，使高職學(xué)生浸入到極其逼真的虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境中，打開(kāi)了學(xué)生的課堂新視野，較好地提升了高職教育教學(xué)質(zhì)量。

2VR虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)概述

VR虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是以計(jì)算機(jī)為支撐和依托，在實(shí)時(shí)三維計(jì)算機(jī)圖形技術(shù)、廣角（寬視野）立體顯示技術(shù)的應(yīng)用下，構(gòu)建一種極其逼真的模擬環(huán)境，讓用戶(hù)可以沉浸到模擬環(huán)境之中進(jìn)行信息交互和融合，在3D情景實(shí)況之中體驗(yàn)虛擬廣闊的計(jì)算機(jī)世界。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)涵蓋模擬環(huán)境、感知、自然技能、傳感設(shè)備等，其中：模擬環(huán)境是以計(jì)算機(jī)為載體的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)3D圖像環(huán)境;感知涵蓋類(lèi)似于人的一切感知，如：聽(tīng)覺(jué)、觸覺(jué)、力覺(jué)、運(yùn)動(dòng)、嗅覺(jué)、味覺(jué)等多種感知;自然技能則是通過(guò)計(jì)算機(jī)進(jìn)行相關(guān)動(dòng)作的處理，對(duì)用戶(hù)輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)響應(yīng)和反饋，體現(xiàn)出存在感、交互性、多感知性和自主性的特點(diǎn)。讓用戶(hù)在感官逼真的情況下更好地對(duì)計(jì)算機(jī)虛擬世界進(jìn)行自我把控。

傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)實(shí)踐教學(xué)模式局限于學(xué)校基礎(chǔ)設(shè)施及學(xué)生自身?xiàng)l件的限制，在教學(xué)方面注重運(yùn)用過(guò)去式傳統(tǒng)教學(xué)指導(dǎo)方法，課堂上以教學(xué)指導(dǎo)為主，對(duì)學(xué)生進(jìn)行過(guò)多關(guān)注高職理論知識(shí)的灌輸式講解;忽視了學(xué)生的感受和教學(xué)地位。因而在整體課堂中，學(xué)生缺乏身臨其境式的體驗(yàn)學(xué)習(xí)，無(wú)法與計(jì)算機(jī)類(lèi)實(shí)訓(xùn)教學(xué)內(nèi)容相交互，在掌握方面僅僅局限于“浮”在表面，難以深入全面地把握計(jì)算機(jī)實(shí)踐教學(xué)的知識(shí)內(nèi)容，在學(xué)習(xí)過(guò)程中感覺(jué)枯燥乏味，逐漸喪失學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)類(lèi)實(shí)訓(xùn)教學(xué)知識(shí)的興趣，從根本影響計(jì)算機(jī)課程的更好推進(jìn)發(fā)展。加之高職院校學(xué)生的文化素質(zhì)相對(duì)偏低，對(duì)于相對(duì)抽象、復(fù)雜的計(jì)算機(jī)類(lèi)實(shí)訓(xùn)教學(xué)內(nèi)容難于進(jìn)行自我理解，有時(shí)可能表面理解了，卻難以在實(shí)踐中進(jìn)行操作，阻礙了知識(shí)點(diǎn)實(shí)操中的落實(shí)和發(fā)展;同時(shí)，對(duì)于知識(shí)的體驗(yàn)可能存在偏差，不利于提升學(xué)生對(duì)計(jì)算機(jī)類(lèi)實(shí)訓(xùn)教學(xué)知識(shí)的理解，影響學(xué)生自身學(xué)習(xí)能力得到提高和完善。而在高職計(jì)算機(jī)類(lèi)實(shí)訓(xùn)教學(xué)中引入VR虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，則可以為學(xué)生提供生動(dòng)、逼真的學(xué)習(xí)環(huán)境，激發(fā)學(xué)生參與能力和動(dòng)手實(shí)踐能力，在實(shí)際操作中獲得與真實(shí)實(shí)驗(yàn)操作相同的體會(huì)，并能夠有效規(guī)避真實(shí)實(shí)驗(yàn)或操作中可能存在的安全風(fēng)險(xiǎn)，促進(jìn)學(xué)生在VR虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)中將知識(shí)點(diǎn)更加全面的吸收。另一方面，學(xué)習(xí)者在這個(gè)具有真實(shí)沉浸感和交互性的虛擬環(huán)境中，利用人機(jī)交互設(shè)備和場(chǎng)景中的物件進(jìn)行交互，體驗(yàn)實(shí)時(shí)的反饋和操作，促進(jìn)自身能力得到提升和鞏固。

3VR虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在高職計(jì)算機(jī)類(lèi)實(shí)訓(xùn)教學(xué)中的應(yīng)用

3.1搭建基于虛擬儀器的虛擬實(shí)驗(yàn)室

計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)的實(shí)踐性較強(qiáng)，設(shè)備儀器的更新?lián)Q代速度較快，高職院校原有的儀器設(shè)備配置大多處于淘汰狀態(tài)，老舊的計(jì)算機(jī)機(jī)房操作難以滿(mǎn)足高職計(jì)算機(jī)類(lèi)實(shí)訓(xùn)教學(xué)的實(shí)際需求，為此要引入先進(jìn)的VR虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，搭建基于虛擬儀器的虛擬實(shí)驗(yàn)室，通過(guò)VR虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)生成相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)室環(huán)境、實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備、實(shí)驗(yàn)對(duì)象、實(shí)驗(yàn)信息資源等，使之成為某一現(xiàn)實(shí)實(shí)驗(yàn)室的真實(shí)再現(xiàn)或虛擬構(gòu)想的實(shí)驗(yàn)室，讓學(xué)生參與到虛擬環(huán)境中進(jìn)行身臨其境的體驗(yàn)，進(jìn)行自主學(xué)習(xí)、自主感受，極大地縮短了實(shí)驗(yàn)的時(shí)間，并能夠較好地體現(xiàn)出真實(shí)、直觀的計(jì)算機(jī)類(lèi)實(shí)訓(xùn)教學(xué)效果，為課程的推進(jìn)提供保障。

在基于虛擬儀器的虛擬實(shí)驗(yàn)室之中，主要包括有以下部分：1）全景視頻區(qū)。這部分主要是采用VR全景視頻的呈現(xiàn)方式，學(xué)生可以自由操控桌面型VR軟件，進(jìn)行360°全景視頻觀看和學(xué)習(xí)，打開(kāi)學(xué)習(xí)的新視野。2）VR互動(dòng)區(qū)。學(xué)生可以利用電腦和鍵盤(pán)的操作實(shí)踐，對(duì)桌面型VR虛擬軟件進(jìn)行仿真軟件的操作，實(shí)現(xiàn)對(duì)計(jì)算機(jī)類(lèi)實(shí)訓(xùn)知識(shí)的感知和學(xué)習(xí)，通過(guò)自己動(dòng)手操作，將不懂的知識(shí)點(diǎn)一并學(xué)習(xí)，完善學(xué)生的知識(shí)點(diǎn)儲(chǔ)備空間。3）VR體驗(yàn)區(qū)。借助于新型的VR技術(shù)和頭顯設(shè)備，讓學(xué)生親身參與到極其逼真的虛擬現(xiàn)實(shí)體驗(yàn)之中，突破“虛擬”和“現(xiàn)實(shí)”的界限，獲得對(duì)知識(shí)的體悟和理解。學(xué)生可以將專(zhuān)業(yè)課學(xué)習(xí)與計(jì)算機(jī)實(shí)訓(xùn)相結(jié)合，以城域網(wǎng)和廣域網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)建設(shè)為例，無(wú)須真正地將網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建起來(lái)，學(xué)生可以通過(guò)虛擬實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行親身體驗(yàn)和模擬現(xiàn)場(chǎng)的操作。還可以通過(guò)虛擬實(shí)驗(yàn)室模擬電子商務(wù)課程實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生融人虛擬的商務(wù)環(huán)境之中，獲得對(duì)虛擬現(xiàn)場(chǎng)交易的體驗(yàn)和理解。在計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)的安裝實(shí)驗(yàn)之中，如果在計(jì)算機(jī)安裝新的操作系統(tǒng)難免會(huì)對(duì)原有操作系統(tǒng)帶來(lái)影響，而在虛擬實(shí)驗(yàn)室的虛擬計(jì)算機(jī)之中，則可以完成虛擬的操作系統(tǒng)安裝實(shí)驗(yàn)，在虛擬機(jī)的CPU、內(nèi)存、硬盤(pán)、光驅(qū)之中，進(jìn)行Win-dows、Linux等真實(shí)操作系統(tǒng)及各種應(yīng)用程序的安裝。由此可見(jiàn)，在高職計(jì)算機(jī)類(lèi)實(shí)訓(xùn)教學(xué)中引人VR虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，在基于虛擬儀器的虛擬實(shí)驗(yàn)室之中，能夠較好地更新虛擬環(huán)境中的教學(xué)內(nèi)容，節(jié)約高職教學(xué)設(shè)備投入成本，促進(jìn)高職計(jì)算機(jī)類(lèi)實(shí)訓(xùn)教學(xué)的發(fā)展和進(jìn)步。

3.2基于VR虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的沉浸式教學(xué)模式

基于VR虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的沉浸式教學(xué)應(yīng)用于高職計(jì)算機(jī)類(lèi)實(shí)訓(xùn)教學(xué)之中，將課堂真正還給學(xué)生，關(guān)注學(xué)生在學(xué)習(xí)中的主體陛地位，強(qiáng)調(diào)以學(xué)生為主、教師為輔的沉浸式教學(xué)模式，主要包括以下三大模塊：1）前期分析?；赩R虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的沉浸式教學(xué)要進(jìn)行學(xué)習(xí)需求分析，把握學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和特點(diǎn)，及時(shí)察覺(jué)教學(xué)中存在的缺陷和不足，結(jié)合學(xué)生的實(shí)際學(xué)習(xí)需求，制定適宜的學(xué)習(xí)標(biāo)準(zhǔn)。并要進(jìn)行學(xué)生特征的全面分析，結(jié)合高職學(xué)生的智力發(fā)展?fàn)顟B(tài)、學(xué)習(xí)能力、學(xué)生既有的知識(shí)結(jié)構(gòu)，學(xué)生現(xiàn)今缺失的知識(shí)點(diǎn)層面，符合學(xué)生的教學(xué)需求，讓學(xué)生融人虛擬現(xiàn)實(shí)情境之中，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維能力、自主探究能力和問(wèn)題解決能力。2）中期設(shè)計(jì)?；赩R虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的沉浸式教學(xué)要進(jìn)行VR教學(xué)環(huán)境的創(chuàng)設(shè)，讓學(xué)生在課堂中獲得沉浸式的體驗(yàn)，享受自主探究的樂(lè)趣，讓學(xué)生進(jìn)行獨(dú)立自主式學(xué)習(xí)模式，在沉浸式課堂中激發(fā)學(xué)生探究精神，提高學(xué)生的創(chuàng)新思維和能力，在沉浸式環(huán)境的創(chuàng)設(shè)中主要依賴(lài)于VR虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)和VR眼鏡，在特定的學(xué)習(xí)環(huán)境下使學(xué)生快速進(jìn)人情境之中，喚醒學(xué)生相關(guān)的知識(shí)記憶，為學(xué)生提供良好的人機(jī)交互倯，并進(jìn)行針對(duì)性的提示和反饋，幫助高職學(xué)生進(jìn)行知識(shí)的重組和再造。同時(shí)，教師要時(shí)刻注重學(xué)生在VR虛擬課堂中的重要教學(xué)地位，實(shí)時(shí)與學(xué)生共同探討教學(xué)問(wèn)題并提出知識(shí)點(diǎn)主題假設(shè)，對(duì)學(xué)生進(jìn)行適時(shí)的點(diǎn)撥和指導(dǎo)，讓學(xué)生自己探索尋找問(wèn)題的解決路徑，促進(jìn)學(xué)生在課堂上進(jìn)行自主學(xué)習(xí)的反思和總結(jié)。3）后期評(píng)價(jià)?；赩R虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的沉浸式教學(xué)還要對(duì)高職學(xué)生的學(xué)習(xí)過(guò)程和結(jié)果進(jìn)行評(píng)價(jià)，包括學(xué)生對(duì)虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備的適應(yīng)情況、學(xué)生對(duì)教學(xué)任務(wù)的理解、靈活使用虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備的評(píng)價(jià)、學(xué)生作品評(píng)價(jià)、教學(xué)反饋效果評(píng)價(jià)等。

3.3創(chuàng)新高職計(jì)算機(jī)類(lèi)實(shí)訓(xùn)教學(xué)

可以將VR虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)融入高職計(jì)算機(jī)理論課程教學(xué)之中，由于計(jì)算機(jī)理論知識(shí)相對(duì)復(fù)雜和抽象，尤其是數(shù)據(jù)編碼方面的計(jì)算機(jī)理論知識(shí)相對(duì)深?yuàn)W。由于數(shù)據(jù)編碼方面的知識(shí)點(diǎn)過(guò)于理論化，且高職學(xué)生的能力較為薄弱化，因而普遍性就會(huì)出現(xiàn)：高職學(xué)生對(duì)于這部分知識(shí)難于把握和理解，被迫采用死記硬背的方式進(jìn)行知識(shí)點(diǎn)的學(xué)習(xí)，對(duì)知識(shí)點(diǎn)的掌握程度仍處于“表面”，其實(shí)際知識(shí)點(diǎn)核心知識(shí)自身無(wú)法全面吸收。長(zhǎng)此以往，就會(huì)導(dǎo)致學(xué)生的學(xué)習(xí)狀態(tài)極其枯燥、艱澀，對(duì)數(shù)據(jù)編碼方面的課程學(xué)習(xí)不感興趣，課堂上整體學(xué)習(xí)氣氛較為壓抑。為此在數(shù)據(jù)編碼教學(xué)中引入VR虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，通過(guò)直觀、生動(dòng)、沉浸式的學(xué)習(xí)，可以幫助學(xué)生更好地對(duì)相關(guān)知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行自我梳理，通過(guò)VR虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)自己進(jìn)行知識(shí)點(diǎn)的趣味性鞏固和學(xué)習(xí)，理解計(jì)算機(jī)理論知識(shí)點(diǎn)之間的聯(lián)系，輕松地理解和吸收計(jì)算機(jī)理論課程的知識(shí)。

同時(shí)，還要將VR虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)引入到高職計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)課程之中，解決高職院?；A(chǔ)設(shè)施相對(duì)薄弱的教學(xué)指導(dǎo)問(wèn)題，在VR虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的支撐下，讓學(xué)生在虛擬的機(jī)房環(huán)境中進(jìn)行自我模擬操作，當(dāng)操作過(guò)程中出現(xiàn)代碼錯(cuò)誤或設(shè)計(jì)錯(cuò)誤的現(xiàn)象時(shí)，學(xué)生可以通過(guò)模板進(jìn)行消除，重新進(jìn)行設(shè)計(jì)操作，減少了實(shí)訓(xùn)操作中資源浪費(fèi)過(guò)多的現(xiàn)象，有效地提升了高職學(xué)生實(shí)訓(xùn)教學(xué)的運(yùn)行效率。另外，教師還可以利用VR虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)進(jìn)行計(jì)算機(jī)教學(xué)課件的設(shè)計(jì)，利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)造型語(yǔ)言構(gòu)建虛擬交互環(huán)境，對(duì)不同程序語(yǔ)言進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，并設(shè)置相應(yīng)的信息輸出端口，呈現(xiàn)出全新的教學(xué)指導(dǎo)課件，增強(qiáng)教學(xué)過(guò)程的視覺(jué)沖擊效果，激發(fā)學(xué)生課堂學(xué)習(xí)的參與度和學(xué)習(xí)興趣，有效地推進(jìn)了高職計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)進(jìn)度和教學(xué)水平。

3.4提高計(jì)算機(jī)信息資源利用水平

可以在高職計(jì)算機(jī)教學(xué)中充分合理地利用VR虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，對(duì)計(jì)算機(jī)信息資源數(shù)據(jù)進(jìn)行串聯(lián)和鏈接，在采集、分析、匯總計(jì)算機(jī)信息資源的前提下，篩選出自己所需的有效信息，從而提高計(jì)算機(jī)信息資源利用水平，提升高職計(jì)算機(jī)類(lèi)實(shí)訓(xùn)教學(xué)的效果，實(shí)時(shí)為學(xué)生提供全面的實(shí)訓(xùn)學(xué)習(xí)資料和教學(xué)指導(dǎo)資源。

3.5激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維

VR虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在高職計(jì)算機(jī)類(lèi)實(shí)訓(xùn)教學(xué)中的應(yīng)用能夠充分激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維，以其強(qiáng)烈的“身臨其境”的沉浸感和難以想象的刺激性特點(diǎn)，為高職學(xué)生營(yíng)造出強(qiáng)烈的虛擬環(huán)境和真實(shí)感體驗(yàn)，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維和探究意識(shí)，同時(shí)更激發(fā)了學(xué)生對(duì)于課程的學(xué)習(xí)興趣。以學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)組裝的實(shí)驗(yàn)課程為例，學(xué)生只需點(diǎn)擊相應(yīng)的按鈕，拖動(dòng)鼠標(biāo)或按鈕，即可隨意驅(qū)動(dòng)計(jì)算機(jī)組件，將其置于相應(yīng)位置進(jìn)行安裝，在安裝光驅(qū)的開(kāi)關(guān)鍵操作之中，可以動(dòng)態(tài)、直觀地看到虛擬技術(shù)的實(shí)驗(yàn)效果，從視覺(jué)上對(duì)學(xué)生產(chǎn)生一定的課程沖擊;同時(shí)VR虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)可以讓學(xué)生清晰地聽(tīng)到盤(pán)盒自動(dòng)彈縮而發(fā)出的清脆聲響，從聽(tīng)覺(jué)方面讓學(xué)生感受到逼真的效果。將VR虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)實(shí)際運(yùn)用到實(shí)訓(xùn)教學(xué)中，從學(xué)生的五官感覺(jué)出發(fā)讓學(xué)生產(chǎn)生身臨其境的沉浸式體驗(yàn)感。并在反復(fù)多次的大膽實(shí)踐和嘗試中，學(xué)生能夠?qū)ψ约簩W(xué)習(xí)過(guò)程中產(chǎn)生的假設(shè)進(jìn)行虛擬、驗(yàn)證探究，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維，提升高職計(jì)算機(jī)類(lèi)實(shí)訓(xùn)教學(xué)的趣味性和靈活多樣性嘲。

4結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，VR虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)體現(xiàn)出沉浸性和交互性?xún)?yōu)勢(shì)，可以適當(dāng)融人高職計(jì)算機(jī)實(shí)訓(xùn)教學(xué)之中，構(gòu)建基于虛擬儀器的虛擬實(shí)驗(yàn)室，創(chuàng)設(shè)出全新的高職計(jì)算機(jī)類(lèi)實(shí)訓(xùn)教學(xué)模式和氛圍，充分調(diào)動(dòng)和激發(fā)學(xué)生的積極性和興趣，培養(yǎng)學(xué)生的空間想象力、問(wèn)題解決能力和創(chuàng)新思維，較好地提升高職計(jì)算機(jī)類(lèi)實(shí)訓(xùn)教學(xué)的效果，構(gòu)造新型高職教育模式，體現(xiàn)高職計(jì)算機(jī)類(lèi)實(shí)訓(xùn)教學(xué)的特色，不斷推進(jìn)高職計(jì)算機(jī)類(lèi)實(shí)訓(xùn)教學(xué)的發(fā)展和進(jìn)步。