虛擬現(xiàn)實(shí)在高職院校中的應(yīng)用

王子嵐

摘要：隨著近年計(jì)算機(jī)硬件及相關(guān)技術(shù)的進(jìn)步和不斷改革，虛擬現(xiàn)實(shí)取得了快速的發(fā)展，由于其具有良好的互動(dòng)性、沉浸性以及豐富的想象力等特性，使其開始廣泛應(yīng)用在多個(gè)工作生產(chǎn)領(lǐng)域中。這既促進(jìn)了虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)不斷更新發(fā)展，也在很大程度上滿足了現(xiàn)代社會(huì)的信息化發(fā)展需求。該文將就虛擬現(xiàn)實(shí)的研究和實(shí)際應(yīng)用，來具體討論這項(xiàng)技術(shù)在高職院校中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：虛擬現(xiàn)實(shí)；高職院校；應(yīng)用

目前，隨著虛擬現(xiàn)實(shí)在技術(shù)層面的障礙被逐漸打破，虛擬現(xiàn)實(shí)的內(nèi)容也將會(huì)進(jìn)一步地被開發(fā)和豐富起來。而高職院校作為我國教育產(chǎn)業(yè)的核心組成部分，率先將虛擬現(xiàn)實(shí)引進(jìn)高校教育對于擴(kuò)充自身的教育內(nèi)容與市場，形成新的聯(lián)動(dòng)都起到了極大的促進(jìn)作用，同時(shí)也使虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用范圍得到了極大的擴(kuò)展，有效催生了更多新興虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的研發(fā)。

1虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的概念和現(xiàn)狀

虛擬現(xiàn)實(shí)（Virtual Reality，簡稱VR）也被稱靈境技術(shù)或人工環(huán)境。主要通過計(jì)算機(jī)來構(gòu)建一個(gè)看似真實(shí)的模擬世界，然后再使用戶通過傳感設(shè)備來與模擬世界以聽覺、視覺、觸覺等途徑進(jìn)行交互和沉浸。使用戶能在一個(gè)較為真實(shí)的虛擬世界里實(shí)現(xiàn)各種行為操作和體驗(yàn)過程，由此使人類與計(jì)算機(jī)能夠進(jìn)行良好的互動(dòng)。

根據(jù)相關(guān)出版社的《2016年虛擬現(xiàn)實(shí)教育專題報(bào)告》顯示，當(dāng)前虛擬現(xiàn)實(shí)的應(yīng)用范圍還主要是在游戲、影視產(chǎn)業(yè)，如果能將虛擬現(xiàn)實(shí)的技術(shù)范圍向外延伸拓展到高?；A(chǔ)教育、社會(huì)培訓(xùn)等產(chǎn)業(yè)中去，并進(jìn)一步加大對高?；A(chǔ)設(shè)施的投入力度，使國內(nèi)外的教育市場能夠并行合作發(fā)展虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，那么，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)必將在高職院校以及教育領(lǐng)域中取得突破性的發(fā)展。

2虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在高職院校中的應(yīng)用

2.1建立虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)實(shí)驗(yàn)室

據(jù)調(diào)查顯示，我國還沒有高職院校使用VR設(shè)備在課堂進(jìn)行教學(xué)的例子。但已經(jīng)有一些高校比如清華大學(xué)、北京航空航天大學(xué)、上海交通大學(xué)等開始建立了屬于自己的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)實(shí)驗(yàn)室，主要進(jìn)行虛擬現(xiàn)實(shí)的科學(xué)研究和技術(shù)開發(fā)。例如清華大學(xué)的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)實(shí)驗(yàn)室，主要致力于發(fā)展虛擬現(xiàn)實(shí)在不同領(lǐng)域的應(yīng)用與技術(shù)，比如汽車、生物醫(yī)療等，跨學(xué)科、跨學(xué)系的研究；或在智能制造中，設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、展示等環(huán)節(jié)中的應(yīng)用；并結(jié)合虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)本身，開展大場景虛擬現(xiàn)實(shí)、虛擬現(xiàn)實(shí)云計(jì)算、虛擬現(xiàn)實(shí)海量數(shù)據(jù)分發(fā)與管理，和高仿真虛擬現(xiàn)實(shí)場景模擬等關(guān)鍵技術(shù)。

此外，實(shí)驗(yàn)室也將重點(diǎn)開展一系列虛擬現(xiàn)實(shí)的本科基礎(chǔ)培訓(xùn)、本科教育、職業(yè)培訓(xùn)等實(shí)訓(xùn)類的課程開發(fā)與內(nèi)容制作，形成一整套的面向跨學(xué)科的課程體系。

2.2設(shè)計(jì)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)沉浸式課堂

VR技術(shù)沉浸式課堂主要是針對課本重點(diǎn)、學(xué)生難以理解或者生活中難以接觸的知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行場景化，當(dāng)教師教授到本知識(shí)點(diǎn)的時(shí)候可以進(jìn)入VR課堂，教師教授本知識(shí)點(diǎn)后可以流出空余時(shí)間讓學(xué)生佩戴VR設(shè)備在場景中與剛學(xué)的知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行沉浸式互動(dòng)，增加學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣和知識(shí)點(diǎn)的鞏固。通過使用3DSMax輔助VRML（虛擬現(xiàn)實(shí)標(biāo)記語言）進(jìn)行虛擬場景的構(gòu)建，對空間中的動(dòng)線及導(dǎo)向識(shí)別系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)分析，可以幫助學(xué)生理解并掌握在空間中動(dòng)線和導(dǎo)向設(shè)計(jì)的要點(diǎn)。與展示設(shè)計(jì)傳統(tǒng)教育相比，利用VR技術(shù)在展示設(shè)計(jì)多媒體輔助教學(xué)系統(tǒng)的運(yùn)用、開發(fā)與完善，有著更加深入表達(dá)教學(xué)內(nèi)容的優(yōu)勢。展示設(shè)計(jì)多媒體輔助教學(xué)系統(tǒng)的運(yùn)用對學(xué)生獲取知識(shí)、發(fā)展自身能力、培養(yǎng)良好設(shè)計(jì)思維有較好的作用，同時(shí)建立了一個(gè)互動(dòng)的平臺(tái)，在設(shè)計(jì)思維的培養(yǎng)方面有益于學(xué)生的個(gè)性發(fā)展。

另外還可以通過實(shí)景互動(dòng)模擬教學(xué)將真實(shí)場景以360度全景、三維方式展現(xiàn)到互聯(lián)網(wǎng)的全功能360度實(shí)景交互展示系統(tǒng)。瀏覽者就如同漫游在真實(shí)世界中一樣，不但可以自由選擇上、下、左、右、遠(yuǎn)、近觀看角度，而且由于對360度全景視頻的完美支持，可以不間斷地向前，后移動(dòng)位置，身臨其境感比以往圖片式的全景漫游更強(qiáng)、更真實(shí)。整合了平面、視頻、音頻、三維、動(dòng)畫等眾多方法，極具視覺沖擊力、震撼力和吸引力，是一種基于互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的多媒體技術(shù)，也是一種新興的基于真實(shí)場景的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)。系統(tǒng)具有動(dòng)態(tài)性、真實(shí)性、互動(dòng)性、易用性、沉浸感等五大特點(diǎn)。

通過3DSMax輔助VRML作為展示空間設(shè)計(jì)動(dòng)線和導(dǎo)向設(shè)計(jì)的研究，插值器、動(dòng)畫生成、虛擬場景的創(chuàng)建和交互功能的實(shí)現(xiàn)等都發(fā)揮了不同的作用。在教學(xué)中有以下幾個(gè)特點(diǎn)：發(fā)揮計(jì)算機(jī)多媒體的優(yōu)勢，采用恰當(dāng)?shù)谋憩F(xiàn)方法，將復(fù)雜問題簡單化；激發(fā)學(xué)生積極性，打破被動(dòng)接受的教學(xué)形式，變?yōu)榻膛c學(xué)互動(dòng)；具有科學(xué)性無疑是重要的原則，演示、模擬實(shí)驗(yàn)符合科學(xué)性；設(shè)計(jì)及案例分析更清晰明了，影響更深刻。

2.3構(gòu)建虛擬校園

虛擬校園是基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)開發(fā)的校園漫游系統(tǒng)、將校園空間地理信息和其他校園信息結(jié)合，以三維可視化和虛擬現(xiàn)實(shí)場景接口呈現(xiàn)的校園網(wǎng)絡(luò)信息服務(wù)環(huán)境，是數(shù)字符校園工程的重要組成部分。虛擬校園建設(shè)的意義在于對整個(gè)校園進(jìn)行模擬，促進(jìn)校園內(nèi)各種資源的交流和配置，讓人有身臨其境的感覺。比如在2015年天津大學(xué)軟件學(xué)院的師生就發(fā)布了一款能夠讓廣大學(xué)生家長只需站在原地轉(zhuǎn)頭切換鏡頭就能瀏覽校園景色的虛擬校園應(yīng)用程序。研發(fā)團(tuán)隊(duì)首先通過無人機(jī)對校區(qū)進(jìn)行全景拍攝，然后通過創(chuàng)建細(xì)致的三維模型，精準(zhǔn)的模擬出校區(qū)的全貌。之后采用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，將模型嵌入到VR頭盔中，通過體感識(shí)別來控制并與三維模型進(jìn)行交互，使人產(chǎn)生身臨其境的感覺。在進(jìn)行場景構(gòu)建時(shí)，要注意三維場景模型的構(gòu)建是整個(gè)場景設(shè)計(jì)的重點(diǎn)和關(guān)鍵，大到復(fù)雜的實(shí)體建筑，小到路邊的花叢草地，模型所描述的物體形狀由構(gòu)成物體的各個(gè)多邊形、三角形和頂點(diǎn)來確定，物體外觀則由其表面紋理、顏色、材質(zhì)、光照系數(shù)等來確定，因此應(yīng)該根據(jù)不同事物區(qū)別對待，以取得更佳效果。

2.4實(shí)行虛擬培訓(xùn)

在軍事、駕駛、醫(yī)護(hù)、體育等高職學(xué)校中通過依托虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，可以使學(xué)生在虛擬環(huán)境中進(jìn)行各種訓(xùn)練。由虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)所支撐的培訓(xùn)系統(tǒng)將使得學(xué)生可以在安全的虛擬環(huán)境中方便地取得感性知識(shí)和實(shí)際經(jīng)驗(yàn)。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)支持下的虛擬教育培訓(xùn)環(huán)境有這幾方面的優(yōu)勢，一是在虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)支持下，虛擬培訓(xùn)設(shè)施與真正的培訓(xùn)設(shè)施功能相同，操作方法也一樣，學(xué)生通過虛擬培訓(xùn)設(shè)施訓(xùn)練技能，和在現(xiàn)實(shí)培訓(xùn)基地里同樣方便。二是虛擬教育培訓(xùn)環(huán)境有可能給任何受訓(xùn)者在任何地點(diǎn)任何時(shí)間里廣泛地提供各種培訓(xùn)的場所。三是學(xué)生的培訓(xùn)內(nèi)容與虛擬環(huán)境是密切相對應(yīng)的，能為受訓(xùn)者設(shè)定各種復(fù)雜的情況，以提高受訓(xùn)者的應(yīng)變能力；虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)能按每個(gè)學(xué)生的基礎(chǔ)和能力，對應(yīng)性地開展個(gè)別化的教育培訓(xùn)。四是虛擬教學(xué)培訓(xùn)環(huán)境能夠?qū)⑦^去世界、現(xiàn)在世界、未來世界、微觀世界、宏觀世界、宇觀世界、客觀世界、主觀世界、幻想世界等擁有的物體和發(fā)生的事件單獨(dú)呈現(xiàn)或進(jìn)行有機(jī)組合，并可隨時(shí)隨地提供給學(xué)員進(jìn)行培訓(xùn)。endprint

2.5設(shè)立虛擬展會(huì)

虛擬展會(huì)將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)、傳統(tǒng)展覽和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)融合在一起，構(gòu)造了栩栩如生的三維網(wǎng)上展館的環(huán)境，具有逼真的現(xiàn)場效果，訪客坐在電腦前，就像走進(jìn)現(xiàn)實(shí)中的展覽會(huì)場，可以在各個(gè)展廳自主漫游，也可以由“虛擬向?qū)А睅ьI(lǐng)按特定路線瀏覽，穿梭于一個(gè)個(gè)展臺(tái)前，觀賞琳瑯滿目、五光十色的各種產(chǎn)品，仿佛置身于一個(gè)真實(shí)展覽會(huì)場里。網(wǎng)上虛擬展會(huì)集成了傳統(tǒng)展覽和數(shù)字媒體的特點(diǎn)，不再是簡單的二維圖片，網(wǎng)頁的瀏覽模式，而是采用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)構(gòu)建了展覽需要的相關(guān)元素，從展館、展廳、展位，一直到具體的展品，都以真三維的方式呈現(xiàn)在瀏覽者的面前。

虛擬展會(huì)平臺(tái)包括虛擬展館（分展館、大廳）管理、虛擬展廳（展位）管理、用戶信息管理、即時(shí)通訊、活動(dòng)中心和數(shù)據(jù)交換等主要部分組成。其中虛擬展館提供展館基礎(chǔ)功能，是承載虛擬展廳的基礎(chǔ)平臺(tái)，可提供展廳管理定位，廣告位投放設(shè)計(jì)，展廳搜索等功能；虛擬展廳可提供和滿足參展商的個(gè)性化設(shè)計(jì)與功能定制，參展商可以通過系統(tǒng)提供的后臺(tái)管理平臺(tái)來進(jìn)行展廳管理；用戶信息采集與管理功能，對訪客、展商、展位交互信息等等有關(guān)信息分門別類進(jìn)行統(tǒng)計(jì)、分析和管理；即時(shí)通訊功能將建立一個(gè)類似網(wǎng)上呼叫中心的功能，用于對訪客導(dǎo)引和信息查詢指向；活動(dòng)中心功能建立一個(gè)B2B、B2C交流互動(dòng)平臺(tái)，可以進(jìn)行信息共享、討論、市場促銷等；數(shù)據(jù)交換功能提供了一個(gè)與系統(tǒng)外平臺(tái)進(jìn)行結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)交換的功能。系統(tǒng)可根據(jù)不同的用戶，應(yīng)用智能技術(shù)自動(dòng)提供用戶感興趣的參展項(xiàng)目，也可以鍵人關(guān)鍵詞通過全文檢索直接查找目標(biāo)項(xiàng)目。同時(shí)還具有自動(dòng)導(dǎo)覽和自由游覽功能，根據(jù)預(yù)先設(shè)計(jì)的參觀路線選擇參觀，由電腦自動(dòng)導(dǎo)游，按選擇的路線參觀虛擬展館并介紹重點(diǎn)推薦的參展項(xiàng)目；訪客也可在虛擬展館中自由行走，查看各個(gè)虛擬展廳的展示情況。也可以根據(jù)自身的參觀興趣提出主觀要求，系統(tǒng)根據(jù)訪客的要求可提供按參展單位、項(xiàng)目目錄、順序?yàn)g覽查閱等多種參觀自組展館的方式。

3虛擬現(xiàn)實(shí)在高職院校的應(yīng)用前景

在運(yùn)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)時(shí)，人和計(jì)算機(jī)之間緊密相連，構(gòu)成了共同組建虛擬環(huán)境的元素，兩者缺一不可。我們應(yīng)該注意到，由于虛擬現(xiàn)實(shí)還屬于一門全新的正處于起步發(fā)展階段的技術(shù)，還用著很多不成熟的地方，特別是當(dāng)其應(yīng)用到高校的教育培訓(xùn)相關(guān)領(lǐng)域中時(shí)，學(xué)校應(yīng)該重視虛擬現(xiàn)實(shí)和教學(xué)目標(biāo)之間的聯(lián)系，在這個(gè)過程中應(yīng)該讓教師起著引導(dǎo)的作用，采取科學(xué)合理的方法以及適當(dāng)?shù)目刂苼碚宫F(xiàn)虛擬現(xiàn)實(shí)背景下的教育方法和教育內(nèi)容。掌握好相關(guān)技術(shù)，并及時(shí)更新自身教育思維和教育理念，才能將教育方法更好地與全新的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)相結(jié)合，為虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在高職院校中的廣泛成熟的應(yīng)用鋪平道路。

4小結(jié)

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)作為當(dāng)今社會(huì)發(fā)展的一種全新技術(shù)，無疑已經(jīng)成為了全球范圍內(nèi)最熱門的項(xiàng)目之一。而虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在教育產(chǎn)業(yè)中的推廣應(yīng)用，將會(huì)給高職院校的工作教學(xué)帶來巨大的影響，盡管在很長的一段時(shí)間內(nèi)難以取代傳統(tǒng)教育的地位，但通過虛擬現(xiàn)實(shí)沉浸式的體驗(yàn)和互動(dòng)，將會(huì)對高校的教育結(jié)構(gòu)、信息傳遞產(chǎn)生積極的影響，使時(shí)間和空間造成的認(rèn)知阻斷消失，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在高職院校中的應(yīng)用前景，值得大家期待。endprint