MOOC教學(xué)模式與虛擬現(xiàn)實技術(shù)在工科教育中的綜合運用淺析

王栓杰 李華 陳智博

摘要：當(dāng)前，由于受計算機及互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展的影響，虛擬現(xiàn)實技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用到游戲娛樂、建設(shè)設(shè)計甚至航空航天等重要領(lǐng)域。在教育領(lǐng)域中，虛擬現(xiàn)實技術(shù)也有了廣泛的功用。本文主要從MOOC教學(xué)模式及虛擬現(xiàn)實技術(shù)的概念及特點入手，重點闡述了MOOC教學(xué)模式與虛擬現(xiàn)實技術(shù)在工科教育中的綜合運用及未來面對的挑戰(zhàn)，希望給行業(yè)相關(guān)人士一定的參考和借鑒。

關(guān)鍵詞：MOOC；虛擬現(xiàn)實技術(shù)；工科教育1虛擬現(xiàn)實技術(shù)的概念

所謂的虛擬現(xiàn)實技術(shù)，實際上是一種可以建立和感受虛擬世界的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，是一種網(wǎng)絡(luò)科普宣傳的技術(shù)手段，其主要利用計算機技術(shù)形成一個具有視覺、聽覺、觸覺等感知的虛擬環(huán)境，用戶主要是通過各類設(shè)備在這種環(huán)境中實現(xiàn)相互間的交流與感知，從而產(chǎn)生身臨其境之感。與傳統(tǒng)的模擬技術(shù)比較，虛擬現(xiàn)實技術(shù)主要有以下四個方面的特點：

1.1 交互性

虛擬現(xiàn)實與三維動畫最大的區(qū)別就是交互性，即使用者通過運用輸入及輸出設(shè)備及人類的自然技術(shù)實現(xiàn)對模擬環(huán)境的操作程度。虛擬現(xiàn)實技術(shù)中的人機交互是一種與自然技能非常接近的交互，使用者充分利用視、聽、觸、嗅等感官功能，通過對話、手勢等自然技能對虛擬環(huán)境中的實體進(jìn)行交互操作，因此其是一個開放的動態(tài)環(huán)境，而非靜態(tài)世界。

1.2 沉浸感

虛擬現(xiàn)實技術(shù)最主要的技術(shù)特征是沉浸感，主要指的是作為人機環(huán)境主導(dǎo)者的計算機操作人員也存在于虛擬環(huán)境中，并借助各種設(shè)備及自身的感知系統(tǒng)進(jìn)行交互，使體驗者完全沉浸在由計算機技術(shù)所形成的三維虛擬環(huán)境中，因此，此時的體驗者可以從視、聽、嗅、觸等多方面感知虛擬世界中的一切。

1.3 構(gòu)想性

所謂的構(gòu)想性主要指的是借助虛擬現(xiàn)實技術(shù)，使抽象的思維具體化。而虛擬現(xiàn)實技術(shù)正是為解決培訓(xùn)、建筑、衛(wèi)生及軍事等方面問題而研發(fā)出來的計算機軟件，其以夸張的形式反映出設(shè)計者的抽象思想。

1.4 全息性（多感知性）

所謂的全息性指的是虛擬現(xiàn)實技術(shù)所能提供的感知通道及獲得信息的深度與廣度。在虛擬現(xiàn)實中，體驗者可通過全息傳感及各類反應(yīng)裝置獲得視、聽、觸、嗅等多種感知，從而達(dá)到身臨其境之感。

2MOOC教學(xué)模式與虛擬現(xiàn)實在工科教育領(lǐng)域的綜合應(yīng)用

2.1 電力系統(tǒng)教學(xué)應(yīng)用

在電力系統(tǒng)的教育教學(xué)領(lǐng)域中，電力操作培訓(xùn)是一項極為重要但是危險性又很高的的實踐項目。由于電力網(wǎng)絡(luò)在全國范圍內(nèi)遍布，而電力設(shè)備卻集中設(shè)置，因此在電力系統(tǒng)中遠(yuǎn)程操作成為必然。而準(zhǔn)確性低與電力系統(tǒng)操作精度高則成為電力系統(tǒng)中極為尖銳的矛盾對立，因此這就要求我們在學(xué)習(xí)過程中，加強對電力設(shè)備的操作訓(xùn)練。

2.2 建筑規(guī)劃與城市規(guī)劃教學(xué)

利用MOOC教學(xué)模式及虛擬現(xiàn)實技術(shù)就能夠以可見的、動態(tài)的手段全面的將建筑物所處的周邊環(huán)境展示出來，同時設(shè)計人員在虛擬現(xiàn)實環(huán)境中還可以在建筑物內(nèi)漫游，及時獲得一手資料。眾所周知，在建筑設(shè)計過程中，除了要考評建筑物的強度、結(jié)構(gòu)之外，其采光、隔音、通風(fēng)等問題也在設(shè)計師的考慮范圍之內(nèi)。利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)逼真的模擬建筑物及內(nèi)部環(huán)境，可以讓設(shè)計師充分感受室內(nèi)環(huán)境，便于前期設(shè)計及方案的修改。

2.3 計算機專業(yè)教育教學(xué)

采用MOOC教學(xué)模式可以方便的模擬那類現(xiàn)實中存在的但是難以在課堂環(huán)境中展示的各種事物，特別是對于較難懂的機械裝置教學(xué)過程中，虛擬現(xiàn)實技術(shù)不僅可以向?qū)W生直觀展示機械運行的復(fù)雜原理，還能逼真模仿其各個部件出現(xiàn)問題時的狀態(tài)及原因，為學(xué)習(xí)者提供全方位的觀察視角，從而使教育教學(xué)達(dá)到事半功倍的良好效果。

3虛擬現(xiàn)實技術(shù)應(yīng)用于工科教學(xué)的局限

總體來說，虛擬現(xiàn)實技術(shù)在工科教育領(lǐng)導(dǎo)還是存在一定的局限性，主要表現(xiàn)為虛擬現(xiàn)實技術(shù)的交互性存在一定問題，其未能完全替代具體真實的操作，建議在教育教學(xué)過程中還是要加強理論研究性的學(xué)習(xí)，并對現(xiàn)有MOOC教學(xué)模式進(jìn)行革新。眾所周知，在虛擬現(xiàn)實環(huán)境中，學(xué)生所做的試驗大部分都是重復(fù)前人的試驗過程，其主要原因是學(xué)生進(jìn)行試驗的前提和程度都是計算機預(yù)先設(shè)置好的，學(xué)生無法進(jìn)行創(chuàng)新，其試驗的結(jié)果也是固定的。所以，在虛擬現(xiàn)實技術(shù)下進(jìn)行的試驗并非真正意義上的試驗，其只能在一定程度上替代工科教學(xué)中的一些重復(fù)性的試驗，而不能完全取代實踐教學(xué)，特別是一些有創(chuàng)造性意義的試驗。

4結(jié)語

作為一門新興科學(xué)，虛擬現(xiàn)實技術(shù)及MOOC教學(xué)模式應(yīng)用非常廣泛，但仍舊因其自身技術(shù)尚未成熟、硬件設(shè)施比較昂貴等問題限制了其在工科教育領(lǐng)域中的普及應(yīng)用。但是毫不猶豫的說，MOOC教學(xué)模式將會是繼互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、多媒體之后，在教育領(lǐng)域最有應(yīng)用前景的技術(shù)，其將使未來的教育與培訓(xùn)工作發(fā)生革命性的變化。

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