虛擬現實技術應用于現代高職教育教學初探

陳曉玉+陳新+王繼文+高巍

【摘要】虛擬現實技術是一門綜合性信息技術，它融合了數字圖像處理、計算機圖形學、多媒體技術傳感器等多個信息技術，提夠了更高級的集成性和交互性，給人以身臨其境的感覺。在實踐實訓中的應用幾乎遍及所有的教學領域，尤其在技能教學和職業培訓中更顯非凡魅力。主要探討虛擬現實技術的基本特征以及它在現代教學用的應用和作用。

【關鍵詞】虛擬現實技術 教學 實踐實訓 高等職業教育

虛擬現實技術（Virtual Reality，簡稱VR）是利用三維圖形生成技術，多傳感交互技術以及高分辨顯示技術，生成三維逼真的虛擬環境，使用者帶上特殊的頭盔、數據手套等傳感設備，或利用鍵盤、鼠標等輸入設備，便可以進入虛擬空間，成為虛擬環境的一員，進行實時交互，感知和操作虛擬世界中的各種對象，從而獲得身臨其境的感受和體會。

一、虛擬現實技術的特征

有三大特征：交互性、沉浸感和想象力。

1交互性

交互性是指用戶對虛擬環境中對象的可操作程度和從虛擬環境中得到反饋的自然程度。操縱者可以控制生產過程、實驗過程、施工過程等，還可以隨時查看各種技術參數的動態值。

2沉浸感

沉浸感是指用戶感到作為主角存在于虛擬環境中的真實程度，實現沉浸性主要靠虛擬現實的漫游功能實現，用戶從自己的視點出發，投入到這種環境中，立即有“親臨其境”的感覺。

二、虛擬現實技術在實踐實訓教學中的功能

1.解決實操實訓中危險性太大的問題

如化工流程、運載工具的架勢、高壓線路維修等。裝備教學或駕駛、實彈訓練中。

2.解決實操實訓中費用太高的問題

諸如實操實訓設備投入太大，現階段無法滿足需要；實操實訓十分困難甚至不可能實現；實操實訓材料費用昂貴，消耗很大；實操實訓周期太長，教學時間難以支持等情況。

3.解決小概率事件再現問題

事故與故障的再現與模擬處理非常必要，但依靠實操實訓實現困難太大。尤其是帶有破壞性的，對國家財產與人身安全造成危害的惡性事故，不可能也不如允許再現。而利用虛擬現實仿真技術實施實訓是很好的手段。

除此之外，還應解決智能考試考核，標準化演示、實訓內容開放等問題。

三、虛擬現實技術在實踐教學中的應用特點

1.利用虛擬現實技術加強高職學校理工科學生實踐能力的培養

對于高等職業院校教育理工科專業的實踐教學，通過了解實驗儀器的結構、原理及使用，科學驗證或展開演繹課程的理論，從而加深學生對理論的認識。而對于專業方面的實踐課，培養學生的動手能力十分重要。傳統實踐教學專業實訓設備結構比較復雜、單價較高，設備損耗嚴重，且有非正常損耗現象，通過虛擬現實技術可以保護昂貴的真實設備，減少誤操作的危險，縮短占用設備的時間。特別對于一些本來具有一定危險的實驗實訓教學，毫無危險性的虛擬現實VR教學系統的應用尤為重要。例如，虛擬的化學實驗，通過模擬現實時間真實場景，營造一個虛擬的三維實習實驗環境，這個環境的真實感尤為重要，學習者可以通過虛擬操作獲得直觀的親歷體驗，從而在獲得安全操作方面的知識的同時，提高他們在不同的復雜環境下的推理判斷和瞬間決策能力。

2.利用虛擬現實技術加強高職學校文科學生實踐能力的培養

一直以來，高等職業教育文科教學就存在理論偏多，實踐偏少，理論和實踐脫節現象，例如，財經類教學中存在單純靠語言講授的現象。隨著計算機技術的快速發展，教學方法、教學手段也在不斷變化發展，可以建立各種虛擬實訓環境，利用虛擬現實技術展現那些在傳統教學模式中無法實現的教學過程及效果。例如，虛擬的電子商務系統就是把商品建立虛擬的數字模型，學生可以在網上任意訪問虛擬世界中的商店，并動手挑選商品。觀眾可以通過頭盔顯示器或者立體眼鏡和相應的投影設備觀察建模的三維物體，可以獲得在平面顯示器上無法看到的物體“深度”信息，并通過兩只眼鏡看到不同視角的兩幅圖像，產生觀察視差。兩只眼睛所看到的這種物體深度和觀察視差經視覺中樞綜合后便產生了真實的立體三維觀察效果，從而達到身臨其境的感覺。理想的模擬環境應該讓用戶全心的投入到計算機創建的三維虛擬環境中。該環境中的一切看上去都是真的，如同在現實世界中的感覺一樣，難以分辨真假。

四、虛擬現實技術在高職教育領域的應用前景

虛擬現實技術在實踐實訓中的應用幾乎遍及所有的教學領域，尤其在技能教學和職業培訓中更顯非凡魅力。目前，在師范教育、城市規劃、醫學醫療、軍事航天、室內設計、房地產開發、工業仿真、道路橋梁、水文地質、文物考古等眾多領域的教學中都蘊含著極大的應用潛力。隨著虛擬現實技術的發展，實訓內容、實訓手段、實訓模式都將發生深刻的變革，傳統的校內、校外實訓基地模式將向著校內、校外實訓基地與虛擬現實實踐實訓相結合的教育模式發展，必將譜寫應用性、創造性人才培養的新格局，開創教育發展的新未來。

參考文獻：

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[2]張建武，孔紅菊，電化教育研究，虛擬現實技術在實踐實訓教學中的應用，2010，4

[3]郭娟，于欣，高騰，河北科技示范學院學報，虛擬現實技術對高等職業教育實踐教學的促進作用，2008.12

作者簡介：陳曉玉（1980.12～），女，河北石家莊人，石家莊信息工程職業學院，碩士學歷，研究方向：數學教學、高職教學。 陳新（1977.11～），男，河北石家莊人，石家莊信息工程職業學院，碩士學歷，研究方向：計算機教學、高職教學。王繼文（1978.11～），男，河北石家莊人，石家莊信息工程職業學院，碩士學歷，研究方向：體育教育、高職教學。高?。?981.3～），女，河北石家莊人，石家莊信息工程職業學院，碩士學歷，研究方向：數學教學、高職教學。