基于VR/AR技術(shù)的應(yīng)用型本科教學(xué)改革研究

【摘 要】由于科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，致使傳統(tǒng)應(yīng)用型本科院校人才培養(yǎng)與社會人才需求的矛盾日益突出，雖然在一定程度上增大了實踐教學(xué)的比重，但其有效性、創(chuàng)造性均在低級層面上發(fā)展。而VR/AR技術(shù)能夠在虛擬環(huán)境中引入真實的場景，實現(xiàn)良好的用戶環(huán)境交互感受，將其引入通信工程專業(yè)本科教學(xué)能夠很好地提高教學(xué)效果。本文針對傳統(tǒng)本科教學(xué)中存在的問題，結(jié)合VR/AR技術(shù)的特點，提出了VR/AR技術(shù)在應(yīng)用型本科院校通信工程專業(yè)教學(xué)中的具體應(yīng)用方法。

【關(guān)鍵詞】VR/AR技術(shù)；應(yīng)用型；通信工程

一、傳統(tǒng)應(yīng)用型本科院校在通信工程專業(yè)教學(xué)中存在的基本問題

隨著通信行業(yè)科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，通信設(shè)備日益更新，現(xiàn)有通信公司對人才的需求與高校的培養(yǎng)模式之間的矛盾日益凸顯。而我國高等教育為了進(jìn)一步適應(yīng)現(xiàn)代社會發(fā)展對人才需求的變換，充分意識到傳統(tǒng)本科院校人才培養(yǎng)存在極大的問題，并在一定程度上通過加大實踐教學(xué)比重從而使得學(xué)生能夠更加適應(yīng)時代以及社會的需求，但是其有效性、創(chuàng)造性等均在低級層面上發(fā)展，并未帶來顯著的效果[1]。

總結(jié)起來目前我國高校傳統(tǒng)教學(xué)中存在以下幾個問題：①我國通信行業(yè)技術(shù)發(fā)展迅猛，致使通信設(shè)備更新速度很快，同時現(xiàn)有高端的通信設(shè)備價格昂貴，因此高校很難做到實驗設(shè)備及時更新；②通信專業(yè)部分實驗中涉及通信線路工程設(shè)置，衛(wèi)星、移動通信基站設(shè)備的安裝等均存在一定的危險性，因此，目前高校教學(xué)中基本上不安排該類實驗或者僅是組織學(xué)生出外參觀等，致使學(xué)生無法很好的掌握該項技能；③現(xiàn)有教學(xué)設(shè)備數(shù)量有限，無法滿足學(xué)生人人動手的實際需求，為實現(xiàn)個性化教學(xué)帶來極大困難；④目前通信專業(yè)的教學(xué)計劃與社會用人單位的實際需求不匹配，學(xué)生的綜合職業(yè)能力相對欠缺[2]。

二、VR/AR技術(shù)

1.VR技術(shù)

VR技術(shù)（Virtual Reality）即虛擬現(xiàn)實技術(shù)，是一種將計算機(jī)圖形學(xué)、人機(jī)接口、傳感器以及人工智能等技術(shù)應(yīng)用在一起的綜合性的技術(shù)成果，具有感知性強(qiáng)，能夠提供很好的人機(jī)交互感應(yīng)、沉浸性等基本特點。采用VR技術(shù)能夠有效地將虛擬與現(xiàn)實進(jìn)行良好的對接，使體驗者能夠?qū)崿F(xiàn)與虛擬環(huán)境中的對象進(jìn)行逼真的交互作用，產(chǎn)生身臨其境的感受及體驗效果。

2.AR技術(shù)

AR技術(shù)（Augmented Reality）即增強(qiáng)現(xiàn)實技術(shù)，是一種將虛擬圖像與現(xiàn)實生活場景結(jié)合在一起的新技術(shù)，需要通過計算機(jī)技術(shù)實現(xiàn)對場景重建、并且實時識別場景信息，根據(jù)用戶需要在現(xiàn)實場景的合適位置上表現(xiàn)出相應(yīng)的虛擬元素；當(dāng)然還可以進(jìn)一步提供虛擬與現(xiàn)實的交互效果。AR與VR技術(shù)相對比，VR技術(shù)是用戶完全在虛擬世界中進(jìn)行感知與交互，側(cè)重于用戶的沉浸感；而AR技術(shù)則是在真實的場景中通過虛擬世界的場景與規(guī)則實現(xiàn)對現(xiàn)實場景的增強(qiáng)效果同時能夠進(jìn)行良好的交互作用。

基于以上研究，我們不能發(fā)現(xiàn)如果能夠?qū)R技術(shù)與AR技術(shù)結(jié)合在一起，通過在虛擬環(huán)境中引入真實的場景，并且通過人機(jī)接口、傳感器等技術(shù)在用戶與場景之間建立起可交互的回路，可以極大地提高用戶體驗的真實感。

三、VR/AR技術(shù)在應(yīng)用型本科院校通信工程專業(yè)教學(xué)中的具體應(yīng)用

VR/AR技術(shù)應(yīng)用在本科院校教學(xué)中，主要包括以下幾個方面，在此以通信工程專業(yè)為例進(jìn)行具體說明。

（1）設(shè)置好虛擬環(huán)境且涉及好虛擬安裝流程。一般情況下，虛擬機(jī)提供的虛擬操作流程基本上能夠?qū)崿F(xiàn)計算機(jī)高度一致，嚴(yán)格區(qū)分虛擬機(jī)提供的安裝光驅(qū)，確保實際運行的安全性和穩(wěn)定性[3]。在實踐過程中，尤其是在通信工程專業(yè)的教學(xué)過程中，應(yīng)該采用初始化的工具來安裝會使得工作過程不夠順暢，因此很容易縮短壽命，因此建議安裝虛擬光驅(qū)設(shè)備，利用相應(yīng)的軟件，有利于光驅(qū)的使用。在虛擬計算機(jī)的安裝過程中，要全面考慮計算機(jī)的內(nèi)部硬件，盡可能地接近真實的安裝工作流程。但是，目前沒有完全克服好上述難題，需要充實人工影響因素，繼而不斷提高虛擬技術(shù)的知識儲備，從通信工程專業(yè)的實際出發(fā)，充分了解通信工程專業(yè)中教學(xué)的所需要發(fā)揮的實際做。

（2）傳統(tǒng)的教學(xué)方式大都采用板書或多媒體形式進(jìn)行理論講授與展示，與學(xué)生的互動性相對較差，使得學(xué)生對于知識的掌握度不強(qiáng)，很難在頭腦中形成一套完整的知識體系?？梢酝ㄟ^VR/AR技術(shù)的引入，為學(xué)生營造一個可供觀察并且能夠動手操作的實驗環(huán)境，讓學(xué)生能夠通過動手操作的體驗環(huán)境，能夠?qū)μ摂M世界中的場景進(jìn)行控制。

（3）針對通信專業(yè)部分實驗中（例如：設(shè)計通信線路工程設(shè)置，衛(wèi)星、移動通信基站設(shè)備的安裝等）存在一定危險性的問題，通過將虛擬現(xiàn)實/增強(qiáng)現(xiàn)實技術(shù)引入本科教學(xué)中，結(jié)合現(xiàn)實場景，在合適的位置表現(xiàn)出虛擬元素，模擬實際通信基站、通信線路工程以及野外等場景，使學(xué)生能夠身臨其境地學(xué)習(xí)掌握知識及技術(shù)，從而提高教學(xué)效果。

四、結(jié)束語

本文根據(jù)相關(guān)工作經(jīng)驗，綜合分析了傳統(tǒng)應(yīng)用型本科院校教學(xué)環(huán)節(jié)中存在的問題以及VA/AR技術(shù)的應(yīng)用特點，以通信工程專業(yè)為出發(fā)點，提出了VR/AR技術(shù)在應(yīng)用型本科院校通信工程專業(yè)教學(xué)中的具體應(yīng)用方法。但是由于VR/AR技術(shù)在國內(nèi)的發(fā)展相對較慢，很難在短時間內(nèi)實現(xiàn)推廣。

參考文獻(xiàn)：

[1]張枝實.虛擬現(xiàn)實和增強(qiáng)現(xiàn)實的教育應(yīng)用及融合現(xiàn)實展望[J].現(xiàn)代教育技術(shù)，2017，27（1）：21-27.

[2]王金崗.虛擬現(xiàn)實技術(shù)在高職實踐教學(xué)中的應(yīng)用研究[J].中國職業(yè)技術(shù)教育，2011（23）：76-80.

[3]鹿松松，魏梁鋒，林順安等.基于虛擬現(xiàn)實技術(shù)重建法為標(biāo)準(zhǔn)的垂體腺瘤體積測量公式的對比研究[J].中華神經(jīng)醫(yī)學(xué)雜志，2016，15（1）：81-84.

作者簡介：

李冰冰（1989.02.21～ ），性別：女，籍貫：吉林省，民族：漢族，學(xué)歷：研究生，職稱：助教，研究方向：實踐教學(xué)改革，數(shù)字信號處理。endprint