VR技術(shù)在職工技能培訓(xùn)中的應(yīng)用

首鋼技師學(xué)院 安晏輝

一、VR技術(shù)概述

（一）定義

不同的研究者對(duì)“虛擬現(xiàn)實(shí)”這個(gè)概念的理解不同。有的學(xué)者認(rèn)為，虛擬現(xiàn)實(shí)是人們沉浸在計(jì)算機(jī)生成的環(huán)境中(與現(xiàn)實(shí)環(huán)境有很大的相似性)的一種狀態(tài)，這些虛擬環(huán)境包括虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)、虛擬教學(xué)系統(tǒng)、虛擬訓(xùn)練系統(tǒng)等。在這里“虛擬現(xiàn)實(shí)”等同于“計(jì)算機(jī)仿真”。

定義虛擬現(xiàn)實(shí)的另外一種思路是以用戶為中心，觀察用戶在計(jì)算機(jī)生成的世界中發(fā)生的交互風(fēng)格。用戶以在現(xiàn)實(shí)世界中相同的習(xí)慣(比如通常的打字、指向和點(diǎn)擊操作)來操作虛擬世界中看起來“真”的物體。

簡(jiǎn)而言之，虛擬現(xiàn)實(shí)是由高速計(jì)算機(jī)系統(tǒng)創(chuàng)建的一種令人感到身臨其境、可以獲得與環(huán)境交互體驗(yàn)的虛擬世界。它綜合了計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、圖像處理與模式識(shí)別、智能技術(shù)、傳感技術(shù)、語音處理與音響技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等多門科學(xué)，將計(jì)算機(jī)處理的數(shù)字化信息變?yōu)槿藗兯芨惺艿木哂懈鞣N表現(xiàn)形式的多維信息。通過視、聽、觸覺等作用于使用者，對(duì)使用者的控制行為做出動(dòng)態(tài)的交互反應(yīng)。

（二）類型

沉浸型VR系統(tǒng)。這是是一套比較復(fù)雜的系統(tǒng)。使用者必須頭戴頭盔、手戴數(shù)據(jù)手套等傳感跟蹤裝置，才能與虛擬世界進(jìn)行交互。

簡(jiǎn)易型VR系統(tǒng)。它由一臺(tái)普通的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)組成，使用者通過鍵盤、鼠標(biāo)便可與虛擬環(huán)境進(jìn)行交互。

共享型VR系統(tǒng)。它是利用遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)，將不同用戶聯(lián)結(jié)起來，共享一個(gè)虛擬空間，多個(gè)用戶通過網(wǎng)絡(luò)對(duì)同一虛擬世界進(jìn)行觀察和操作，達(dá)到協(xié)同工作的目的。

此外，按照虛擬環(huán)境的維度我們又可以把VR技術(shù)分為二維VR技術(shù)和三維VR技術(shù)。二維VR技術(shù)通常采用Flash和LabVIEW等技術(shù)來實(shí)現(xiàn)，三維VR技術(shù)通常采用VRML和OpenGL等技術(shù)來實(shí)現(xiàn)，三維VR技術(shù)的技術(shù)開發(fā)難度和系統(tǒng)要求通常大于二維VR技術(shù)。

（三）特點(diǎn)

虛擬現(xiàn)實(shí)的特征可歸納為三個(gè)“I”，即沉浸、交互、構(gòu)想。

沉浸是指VR環(huán)境向使用者提供了全身心進(jìn)入的環(huán)境。在人與機(jī)器交互過程中，人所感覺的是自己置身于這一特殊界面(虛擬環(huán)境)之中，從虛擬空間的內(nèi)部向外觀察，而不是作為一個(gè)旁觀者由外向內(nèi)觀察，從而更逼真地觀察所研究的對(duì)象，將抽象的數(shù)據(jù)信息變換為成熟的體驗(yàn)，以從中獲取知識(shí)。沉浸的典型示例是虛擬建筑物漫游。

交互性的產(chǎn)生在于VR環(huán)境是一個(gè)封閉的回路系統(tǒng)，將仿真現(xiàn)實(shí)環(huán)境的圖像、音響和語言、壓力等通過人機(jī)接口系統(tǒng)作用到使用者的感官，并通過傳感器測(cè)試及跟蹤使用者的行為與反應(yīng)，適時(shí)調(diào)整生成的圖像序列，使用者通過交互方式感知和響應(yīng)虛擬環(huán)境。

構(gòu)想性是指VR環(huán)境向使用者提供了發(fā)揮想象力的機(jī)制，它改變過去人只能從定量計(jì)算為主的結(jié)果中得到啟發(fā)，轉(zhuǎn)變到人可能從定性和定量綜合集成環(huán)境中得到感性和理性的認(rèn)識(shí)，從而可深化概念和萌發(fā)新意，這點(diǎn)對(duì)受訓(xùn)練者的學(xué)習(xí)效果尤其顯著。

二、職業(yè)技能培訓(xùn)

（一）職業(yè)技能的概念

現(xiàn)代認(rèn)知心理學(xué)認(rèn)為，技能是在練習(xí)的基礎(chǔ)上形成的按某種規(guī)則或操作程序順利完成某種智慧任務(wù)或身體協(xié)調(diào)任務(wù)的能力。技能的本質(zhì)是程序性知識(shí)。由于勞動(dòng)的本質(zhì)是工具的使用，人使用工具完成職業(yè)活動(dòng)內(nèi)容需要的能力（技能）就是職業(yè)技能。職業(yè)技能從行為活動(dòng)方式看，可分為操作技能和智力技能。所謂操作技能，就是控制動(dòng)作系統(tǒng)的能力，它注重肢體動(dòng)作的形態(tài)與配合，表現(xiàn)為一系列技巧性動(dòng)作。因此，操作技能又稱為動(dòng)作技能。所謂的智力技能．就是感知、推理、判斷、反應(yīng)(行動(dòng))等一系列心智與反應(yīng)的行為能力。盡管操作技能和智力技能在表現(xiàn)方式上存著很大的差異，但都具有程序結(jié)構(gòu)的特征。

（二）職業(yè)技能的形成過程

操作技能的形成。操作技能的形成可分成三個(gè)階段：第一階段，認(rèn)知?jiǎng)幼餍螒B(tài)與結(jié)構(gòu)，使學(xué)習(xí)者在頭腦里獲得完整的動(dòng)作表象，是學(xué)習(xí)的開始。第二階段，經(jīng)歷一段時(shí)間的練習(xí)，學(xué)習(xí)者已初步建立動(dòng)作系統(tǒng)。在這個(gè)階段要針對(duì)練習(xí)的效果與學(xué)習(xí)目標(biāo)的比較，強(qiáng)化動(dòng)作表象，促成動(dòng)作連接順暢狀態(tài)。第三階段，隨著訓(xùn)練的推移，使技能達(dá)到自動(dòng)化的程度。自動(dòng)化是指控制意識(shí)減至最小，近乎成為本能的反應(yīng)，它們是操作技能形成的標(biāo)志。

智力技能的形成。智力技能實(shí)質(zhì)上是個(gè)體習(xí)得的一套程序性知識(shí)并按這套程序去解決問題地能力。智力技能的學(xué)習(xí)本質(zhì)上是掌握一套程序，亦即在長(zhǎng)時(shí)記憶中形成一個(gè)解決問題的產(chǎn)生式系統(tǒng)。所謂產(chǎn)生式系統(tǒng)，即由一系列以“如果……那么……”的形式表示的規(guī)則。智力技能的學(xué)習(xí)一般也分為三個(gè)階段。第一階段，新信息進(jìn)入短時(shí)記憶，與長(zhǎng)時(shí)記憶中被激活的相關(guān)知識(shí)建立聯(lián)系，從而出現(xiàn)新的意義建構(gòu)。第二階段，通過應(yīng)用規(guī)則的變式練習(xí)，使規(guī)則的陳述性知識(shí)向程序性知識(shí)轉(zhuǎn)化。第三階段，程序性知識(shí)發(fā)展至最高階段，規(guī)則完全支配人的行為，智力技能達(dá)到相對(duì)自動(dòng)化。

操作技能和智力技能的形成都要經(jīng)歷理解、模仿、掌握三個(gè)階段。VR可以在理解、模仿階段應(yīng)用。

（三）VR技術(shù)在職工技能培訓(xùn)中的應(yīng)用

VR可以較好地解決職業(yè)技能訓(xùn)練中的強(qiáng)度、反饋和遷移問題。

加強(qiáng)訓(xùn)練是為了技能的發(fā)展。加強(qiáng)訓(xùn)練不是表面上的增加訓(xùn)練時(shí)間，加大訓(xùn)練負(fù)荷。集中練習(xí)容易產(chǎn)生抑制而導(dǎo)致練習(xí)效果下降，而采取分配練習(xí)并加強(qiáng)對(duì)照學(xué)習(xí)目標(biāo)的反饋能產(chǎn)生積極的促進(jìn)作用。因此．訓(xùn)練要及時(shí)、清晰、豐富的反饋，恰當(dāng)分配訓(xùn)練時(shí)間，順利跨越技能訓(xùn)練的高原現(xiàn)象。

練習(xí)的反饋。反饋是技能練習(xí)過程中實(shí)效信息的回輸。反饋結(jié)果能全面。客觀、直接、即時(shí)地折射操作全過程各個(gè)關(guān)聯(lián)因素造成的影響，它促使學(xué)習(xí)者發(fā)現(xiàn)問題，提出問題、分析問題、并做出有效修正。研究表明：有反饋才能有進(jìn)步，沒有反饋就不容易獲得進(jìn)步；反饋的頻率影響進(jìn)步的速度；反饋的內(nèi)容越豐富，進(jìn)步的速度越快。因此，及時(shí)、清晰、具體的反饋能大大加速技能的進(jìn)步。

學(xué)習(xí)的遷移。遷移是指一種學(xué)習(xí)對(duì)另一種學(xué)習(xí)的影響。VR是創(chuàng)設(shè)一個(gè)近乎與實(shí)際相同的環(huán)境去提高技能．它們運(yùn)用模擬的環(huán)境進(jìn)行學(xué)習(xí)。是學(xué)習(xí)遷移現(xiàn)象的典型例子。

（四）VR技術(shù)在職工技能培訓(xùn)中的優(yōu)勢(shì)

VR技術(shù)在職工技能培訓(xùn)中的優(yōu)勢(shì)在于：投資少；安全性高；彌補(bǔ)了職業(yè)技能培訓(xùn)中教學(xué)條件的不足；避免真實(shí)操作對(duì)設(shè)備造成損害；消耗低；徹底打破空間、時(shí)間的限制。