孫玉杰
平度市技師學院,山東 平度 266700
在當今這個信息化時代下,是否具有良好的信息素養(yǎng),能夠熟練地操作和應用計算機輔助完成專業(yè)工作,已經成了評價現代化人才的關鍵指標。此外,信息化時代的到來,給教育教學和人才培養(yǎng)工作本身也帶來了很大的影響與改變[1]。在這樣的背景下,技工院校應當將虛擬現實技術在計算機教學中的應用作為一項關鍵課題,積極加強研究、探討與實踐。這一是為了適應信息化的教育改革發(fā)展趨勢,提高人才教育的信息化水平;二是為了提高計算機教學的成效,幫助學生更好地理解和掌握計算機知識、能力,讓學生能夠真正成為合格的現代化人才,保障學生的就業(yè)與職業(yè)發(fā)展。
虛擬現實(Virtual Reality,VR)是一項近年來才真正發(fā)展成熟并逐步得到廣泛應用的信息化技術,其主要是通過對三維圖像生成技術、高分辨顯示技術、多傳感交互技術等的綜合應用,來模擬和創(chuàng)造一個虛擬的“真實空間”,并滿足人們在虛擬現實空間當中的各種需求。作為虛擬現實技術的使用者,通過佩戴和使用相應的設備,如虛擬現實計算機、平板、眼鏡、頭盔、手套、衣服等,便可以進入到虛擬現實中去,觀察、感受、操控虛擬現實,完成各種操作和任務[2]。其實虛擬現實技術的概念在20世紀60年代就已經出現,只是當時的硬件、算法以及其他的相關配套性技術都還不盡成熟,所以虛擬現實的效果相當有限。進入到21世紀,尤其是近幾年來,隨著硬件和算法的完善以及各種配套性技術的進步,虛擬現實技術不僅效果更加真實,而且普及和應用的范圍也越來越廣,如在電視轉播、各種訓練、電商以及教育領域當中,虛擬現實技術都得到了高度的關注和有效的應用。
從整體上來講,虛擬現實技術具有以下優(yōu)勢和特點:①能夠給人帶來深度的沉浸式體驗,在計算機、平板、眼鏡、頭盔、手套、衣服等虛擬現實技術設備的配合下,人的各種感官都可以受到刺激,如視覺、觸覺、嗅覺等,這就可以給人提供一種更加真實的虛擬現實環(huán)境,使人獲得真正沉浸式的身心體驗;②虛擬現實技術具有高度的交互性,依靠先進的顯示技術和多傳感交互技術,使用者不僅可以接收到豐富的虛擬現實信息,同時還可以根據自己的意愿,與虛擬現實中的事物或他人進行交互,交互對象也會根據客觀現實規(guī)律或是預先的設定做出回應[3];③虛擬現實技術能夠根據需求模擬各種各樣的情景、完成不同的任務,這就使得其具有了廣泛的用途和發(fā)展前景,在各個行業(yè)、領域當中,都可以發(fā)揮出相應的作用和價值。
作為現代化人才,不論其所處什么樣的專業(yè),即使專業(yè)知識、技能再過硬,也必須同時具備良好的信息素養(yǎng),要能夠熟練地操作和應用計算機,在計算機的輔助下更高效率、更高質量地完成自身專業(yè)工作。這也就要求技工院校在對學生做好專業(yè)知識、技能教學的同時,也要切實做好對學生的計算機教學。特別是對于本身就是計算機專業(yè)的學生而言,技工院校更是要將新技術、新方法應用到計算機教學中來,不斷提高計算機教學的成效,促進學生更好地學習、成長與發(fā)展。但傳統(tǒng)的計算機教學方式對于技工院校學生而言,顯得程式化、呆滯化,會讓學生感到枯燥無聊,因此無法使其對計算機的知識、能力學習產生主觀興趣,在這樣的情況下,教學效率就會受到很大的限制[4]。而將虛擬現實技術應用到計算機教學中來,可以一改傳統(tǒng)的教學方式,以更加新穎的教學條件、形式,吸引學生的注意力,激發(fā)出學生對計算機學習的主觀興趣,增強他們的學習和探究動力,使其更加積極、主動地參與到計算機學習中來,保證計算機教學能夠取得更加理想的成效。
在前文當中提到,如今的虛擬現實技術已經可以非常真實的模擬現實世界的客觀環(huán)境,給人帶來深度的沉浸式體驗,滿足人交互的各種操控和情景需求。將其應用到技工院校的計算機教學中,學生可以在興趣的驅使下,全身心地投入到計算機學習中來,在虛擬現實的情景與任務中,進行深度的學習、探究和練習,從而強化學生的學習認知、學習體驗,加深學生對計算機知識的理解,鞏固學生對計算機能力的掌握[5]。
技工院校計算機教學的開展,涉及了各類計算機方面的知識、能力,需要學生進行大量的操作練習,完成獨立的學習任務,這就相當費時費力,不僅教學效率較低,而且教學成本也較高,最關鍵的是學生還不一定能夠真正得到充分的練習。而在計算機教學中,通過對虛擬現實技術的應用,則可以有效地解決這一教學難題,如通過虛擬現實技術,可以創(chuàng)建出各種各樣的學習情景、學習任務,讓學生在虛擬現實中去進行深度的學習和練習。這可以大量免除學生學習、練習前后的各種準備,只需要在相應虛擬現實技術設備的輔助下,學生便可以立即進入狀態(tài),進行高效的學習和練習,從而提高教學效率、降低教學成本。
計算機是一門理論與實踐并重的學科,但是其同時也存在抽象性較高的特點,因此在實際的教學過程中,有部分學生往往會因為教學內容過于抽象,從而理解起來較為困難。這不僅會讓學生覺得計算機學習較為枯燥,還會打擊到學生學習計算機的信心。為此,在技工院校的計算機教學中,教師必須要注意此問題,要盡量降低教學的抽象性,幫助學生理解和掌握教學內容[6]。虛擬現實技術在降低計算機教學抽象性方面的作用十分突出,因為其可以通過盡量真實的動態(tài)模擬,來為學生進行教學演示,使學生更加直觀、形象地學習。
以計算機基礎知識的教學為例,其中涉及了復雜的計算機結構、計算機硬件組成等知識,雖然這些東西都是客觀、實際存在的,但是面對大量的專業(yè)術語、功能,學生依然會感到抽象。通過圖片展示進行教學,學生觀察起來不方便,進行實物展示的話又費時費力,并且同樣不利于學生的細致的觀察;而通過虛擬現實技術的應用,教師可以將各種計算機元件制作成虛擬現實模型課件,學生在虛擬現實技術的輔助之下,便可以更加細致地觀察所有計算機元件,了解它們的結構、組成及其各自的功能。更為重要的是,學生在虛擬現實中觀察到的視覺信息是可以根據自己的意愿隨意調整的,學生可以控制觀察的角度,或是動手在虛擬現實中對這些元件進行組裝。如此一來,就大大降低了計算機教學的抽象性,而且可以對學生起到有效的鍛煉效果,讓學生對計算機結構、計算機硬件組成的理解更加深入和準確。
在傳統(tǒng)的課堂教學中,不論什么專業(yè)、學科,教師都占據著課堂的主導權,學生只能被動地參與學習,簡而言之就是教師對學生的學習“發(fā)號施令”,而學生則只能“得令執(zhí)行”,這樣的教學方式確實在很大程度上保證良好的課堂教學秩序,不過與此同時這也限制了學生學習的主觀能動性發(fā)揮[7]。導致學生得不到充分的自主思考、自主探究,在計算機這樣理論與實踐并重的學科當中,這樣的教學對學生的學習、發(fā)展是非常不利的。為此,技工院校在計算機教學中,應當通過合理的應用虛擬現實技術,克服傳統(tǒng)教學的弊端,發(fā)揮出學生學習的主觀能動性。
虛擬現實技術的終端設備多種多樣,如計算機、平板、眼鏡、頭盔、手套、衣服等,其中計算機、平板在學生當中的普及非常廣泛,幾乎人人都有,另外部分學生還有其他更為專業(yè)的虛擬現實技術終端設備。技工院校在計算機教學中,教師可以將教學內容制作成虛擬現實視頻,將課后作業(yè)制作成虛擬現實任務,并將這些資源共享到網絡上,讓學生根據自己的興趣和意愿去下載資源進行學習。在計算機、平板、眼鏡等設備的支持下,如同身臨真實的課堂一樣,而且此時學生的思維是完全自主的,學習過程也可以由學生自由掌控,使其能夠獲得自主思考、自主探究的空間,發(fā)揮出其學習的主觀能動性。
如上所述,計算機教學需要理論與實踐并重,如果從實際的就業(yè)角度來講的話,實踐會比理論更加重要。因此,技工院校的計算機教學工作必須要重視對學生的實驗實訓教學。在虛擬現實技術的幫助下,學??梢苑浅:啽恪⑤p松地搭建出虛擬的實驗實訓平臺,讓學生得到充分的實踐練習。
在實驗和實訓中,通過對虛擬現實技術的應用,可以輕松創(chuàng)建出各種所需的實驗實訓環(huán)境、條件,當然這些所有的環(huán)境、條件都是虛擬存在的,不過學生卻可以實實在在地利用這些虛擬現實所創(chuàng)建出來的東西完成相關的學習和實驗任務。此外,與客觀的現實環(huán)境、條件相比較,虛擬現實技術可以根據實驗實訓的具體要求,創(chuàng)建出完全不同的環(huán)境,提供學生所需的任何條件,這也是傳統(tǒng)教學所無法比擬的,能夠顯著提升實驗實訓的成效,讓學生的知識結構變得更加健全、能力更加豐富、眼界更加寬闊[8]。
與其他一些學科相比,計算機教學的維護成本相對較高,如學校需要配置專門的計算機教室、計算機教學輔助設備,以及各種各樣的計算機軟件,而且由于日常使用造成的老化以及軟件版本的更替,學校需要不斷進行更新,這樣才能保證計算機教學工作的開展,始終符合時代的發(fā)展趨勢。虛擬現實技術的模擬功能非常強大,可以真實模擬出計算機教學中的所有硬件、軟件,這樣一來就有助于降低教學維護成本。
在技工院校的計算機教學中,不免會出現計算機損壞或是學生擔心損壞計算機的現象,而虛擬現實技術則可以從經濟性上解決這一難題。在虛擬現實技術的幫助之下,不論是教學過程中需要使用的硬件設備,還是操作系統(tǒng)和軟件,都可以被創(chuàng)建出來,不需要專門進行硬件采購和軟件安裝,也避免了大量的維護工作。例如,可以基于虛擬現實技術創(chuàng)建Windows、Linux、Dos等系統(tǒng),并安裝Word、Photoshop、SQL等各類辦公軟件、圖像處理軟件或是數據庫,學生可以大膽地進行系統(tǒng)和軟件的使用、操作,不需要擔心系統(tǒng)或是軟件損壞的問題,使學生的好奇心得到滿足,鼓勵學生大膽地探索[9]。
計算機教學涉及的教學資源非常多,不只是書本上的內容,其擴展性非常強。因此要想保證計算機教學的成效,教師就必須要為學生提供豐富的教學資源,為學生創(chuàng)造更好的學習條件。面對這樣的教學要求,技工院??梢栽谔摂M現實技術的幫助下對計算機教學資源進行有效的整合,讓學生可以獲得更加豐富、有價值的學習資源。
在實際教學中,通過虛擬現實技術可以將現有的教學課件、動畫、微課、影視資源等進行虛擬化,彰顯了各類教學資源的特色,融合各種資源的優(yōu)勢,讓教學不受時間與空間的限制,教學場景更加形象逼真,彌補了傳統(tǒng)教學的不足之處。今后,隨著虛擬現實技術的不斷發(fā)展、性能進一步提升,其將在教學工作當中起到更大的作用,如創(chuàng)建虛擬校園、虛擬實驗室、虛擬教室等,對信息化的教學資源進行更加有序的整合,使資源在學生的學習中得到更加充分的應用,幫助教師提高教學成效,促進學生的發(fā)展。
在計算機教學中,對學生的學測試也是一大重點和難點環(huán)節(jié)。通過測試,第一可以客觀反映學生對計算機知識、能力的掌握情況,為今后的教學提供參考和指導;第二可以為學生考證做好準備,幫助學生更加順利地獲得相關專業(yè)證書。不過,在常規(guī)的環(huán)境條件下,學生計算機學習測試不便進行,尤其是與專業(yè)考證的環(huán)境相差較大,無法讓學生提前做好相關的身心準備。而通過虛擬現實技術的合理應用,則同樣可以有效地解決這一問題。
教師可以根據不同的學習測試內容,設計對應的虛擬現實測試任務,讓學生能夠全身心地投入到測試中;或是根據真實的考證環(huán)境、考證標準,設計對應的虛擬現實情景,讓學生在這個情景當中去進行測試和練習。經過這樣的訓練,考證的通過率也會大大提高,更重要的是學生在訓練過程中不僅學到了計算機的實用知識,而且虛擬現實技術讓學生更加身臨其境,在平時就已經學會適應考試的場景,擁有平時訓練當考試、考試當平時訓練的良好心態(tài),使學生在考證過程中更加鎮(zhèn)定、有信心,最終順利通過考試并獲得證書。
在如今的技工院校人才教育、培養(yǎng)中,應當將虛擬現實技術在計算機教學中的應用作為一項關鍵課題,積極加強研究、探討與實踐。首先,要客觀、正確認識虛擬現實技術的概念及其在計算機教學中的優(yōu)勢;其次,要采取科學、合理的虛擬現實技術應用策略,切實發(fā)揮出其在教學當中的作用和優(yōu)勢,以提高計算機教學成效,有效提升學生的計算機知識儲備和能力水平,從而促進學生在當今信息化時代下的就業(yè)與發(fā)展。