VR技術(shù)在高校實訓教學中的應(yīng)用—以物流工程專業(yè)為例

（西南林業(yè)大學，云南 昆明 650224）

1 引言

VR（Virtual Reality）技術(shù)，即虛擬現(xiàn)實技術(shù)，這個理論在上個世紀80年代就已經(jīng)被提出來了，但由于當時科技水平的限制和成本過高等一些因素的制約，很多理論僅停留在概念階段。隨著科學技術(shù)的迅速發(fā)展以及硬件技術(shù)的突破，此技術(shù)已經(jīng)大量的應(yīng)用于各行各業(yè)，比如軍事、交通、醫(yī)療、教育、航天等高端行業(yè)，特別是在教育方面，VR技術(shù)更是發(fā)揮著巨大的作用，使教育手段更加多元化，使受教育者的學習效率大大提高。這一技術(shù)的出現(xiàn)必將會給傳統(tǒng)教育的模式帶來一場新的變革，讓現(xiàn)代的教育方式更具生命力[1]。

2 VR技術(shù)概述

VR技術(shù)的三大特性如圖1所示。

圖1 VR技術(shù)的三大特性

VR技術(shù)主要由模擬環(huán)境、感知、自然技能和傳感設(shè)備等內(nèi)容組成。模擬環(huán)境是要由計算機生成實時動態(tài)的三維立體圖像，它模擬的環(huán)境更加逼真，并且具有多感知性，除了具有一般的計算機所有的視覺感知外，還具備諸如運動感知、視覺感知、觸覺感知等諸多感知功能[2]。除了具有多感知性，它還具備了交互性，自主性以及存在感等性能。VR技術(shù)就是在人機交互的基礎(chǔ)上，操作者可以通過一些硬件設(shè)備，諸如頭盔、鍵盤、眼睛、手套等操作工具與計算機進行交互，從而融入到這個虛擬環(huán)境之中，成為其中的一份子，能夠較為真實地感知到虛擬世界中的各種對象，并且可以進行一些操作，從而可以很好地達到理解和掌握知識。

3 VR技術(shù)在高校實訓中的優(yōu)勢

3.1 節(jié)省教學成本

實訓的相關(guān)設(shè)備是實訓的基礎(chǔ)，在現(xiàn)代化的高等教育中，進行實訓的設(shè)備種類繁多，并且大多價格不菲，而且更新?lián)Q代的速度較快。例如物流工程專業(yè)的倉儲實訓課程，由于每個行業(yè)的倉儲系統(tǒng)是不一樣的，并且現(xiàn)如今倉儲設(shè)備更新速度較快，高校沒那個經(jīng)濟能力讓學生都去嘗試體驗。在這種模式下，不僅學生實際操作的機會很少，對相關(guān)設(shè)施的認識也會理解不深，而且最主要的是一般學校負擔不起這么高的教學支出，還要面臨購買的設(shè)備需要維護和被淘汰的風險。VR技術(shù)的應(yīng)用，可以通過在模擬現(xiàn)實場景，利用一些智能穿戴設(shè)備來操縱虛擬的設(shè)備，跟人在現(xiàn)實世界中操作設(shè)備相差無幾。當實訓的設(shè)備需要更新時，只需重新建模即可，非常方便，不需要維護，也不會因為設(shè)備過時而造成資源浪費。

3.2 教學靈活

實訓教學現(xiàn)已被高校越來越重視，通過實訓既能培養(yǎng)學生的實踐動手能力，也能培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力。比如物流工程專業(yè)的學生培養(yǎng)不僅不能只局限于課本理論的教學，而且因為現(xiàn)代物流技術(shù)的發(fā)展可謂是日新月異，所以就對實訓教學提出了更高的要求。傳統(tǒng)實訓中的教學內(nèi)容和方式比較固定，沒什么延伸和拓展，將VR技術(shù)引入到教學中，可以因材施教，因社會需要，為學生私人訂制實訓內(nèi)容。在時間和空間上，相較于傳統(tǒng)的實訓教學模式，VR技術(shù)使教學更為靈活。

3.3 提高學生的學習興趣

目前的高校工程訓練還是以現(xiàn)場教學為主，學生的參與成度低，沒有積極性，達不到理想的效果。以物流倉儲實訓中的教學為例，我國的高校針對這方面的工程訓練教學大多以去企業(yè)現(xiàn)場進行參觀實習為主。不僅組織起來費時費力，而且學生在實習中僅僅局限于參觀，無法去親自實操體驗，這就大大降低了學生學習的積極性，也無法鍛煉學生的實踐動手能力。VR技術(shù)是一種更為直接的交互方式，革新了傳統(tǒng)的教學模式，提供了直觀的形象的視覺和聽覺的體驗，將來也很有可能有更多的感官，其真實程度會越來越高，進而使學生參與積極性提高。并且VR技術(shù)使復雜的結(jié)構(gòu)簡單并具體化，降低了學習難度。學生也可以不受時間、空間的限制，可以隨時隨地進行反復多次操作練習，同時VR技術(shù)作為一種新生的科技成果，也從另一方面提高了學生的使用和學習的興趣。

3.4 實訓安全性高

由于在現(xiàn)實的實訓過程中，難免會出現(xiàn)一些不安全因素，比如在物流設(shè)備操作的實訓過程中，由于學生的操作不當?shù)仍斐墒軅?。VR模擬教學作為虛擬的環(huán)境，可以完全避免此類狀況的發(fā)生。并且，老師可以提前通過對系統(tǒng)設(shè)置，使學生在實操的過程中，只要一出現(xiàn)錯誤，系統(tǒng)就可以給予其一定的警示，進而讓學生認識到自己的錯誤，并逐步養(yǎng)成正確的操作習慣[4]。

學生在VR環(huán)境中進行工程訓練如圖2所示。

圖2 學生在VR環(huán)境中進行工程訓練

4 VR技術(shù)在高校實訓教學中推廣的關(guān)鍵

4.1 前期投入成本

盡管近幾年VR技術(shù)得到了迅速的發(fā)展，但VR設(shè)備及其軟件開發(fā)的成本還是比較高昂。如果高校在實訓教學中引進VR技術(shù)，需要的設(shè)備數(shù)量不是一個小數(shù)目，引進初期僅在設(shè)備購置這一項的投入資金就是相當大的。

4.2 VR場景的建模

VR設(shè)備的使用需要虛擬場景的支撐，而虛擬場景的開發(fā)離不開虛擬現(xiàn)實建模，所以在實訓教學中，如何根據(jù)實訓教學的需要建立合適的模型成為該項技術(shù)應(yīng)用的重要前提。面對不同的學校、不同的專業(yè)、不同的教學目的，實訓的種類繁多，根據(jù)不同的實訓內(nèi)容構(gòu)建不同的VR實訓模型是一項既關(guān)鍵又極具挑戰(zhàn)的工作。

4.3 統(tǒng)一標準，共享平臺

上文中提到了VR場景的開發(fā)是一項復雜的工作，如果每一個高校都根據(jù)自己的要求來開發(fā)VR相關(guān)的實訓教學內(nèi)容或系統(tǒng)，從全國范圍來看，就會造成資源的極大浪費?？梢杂烧疇款^規(guī)范，制定一個統(tǒng)一的VR教學開發(fā)的標準，全國范圍內(nèi)的高?？梢院献鞴餐_發(fā)，并構(gòu)建共享平臺，這樣不僅能節(jié)約教學資源，而且能節(jié)省開發(fā)時間[3]。

5 VR技術(shù)應(yīng)用在實訓中的教學設(shè)計

隨著電子商務(wù)的發(fā)展，倉儲在物流中所起的作用越來越凸顯，倉儲作業(yè)技術(shù)的革新也是日新月異。所以，在物流教學實踐中為了能夠讓學生及時了解和掌握這些物流技術(shù)，能夠更好的理論聯(lián)系實際，并做到與時俱進，建議高等院校在物流實踐教學中引入虛擬現(xiàn)實技術(shù)。以物流倉儲實踐教學為例，具體教學課程設(shè)計如下：

（1）實訓前的理論教學。在進行實踐教學之前，需要先讓學生了解物流倉儲系統(tǒng)，倉儲是一個系統(tǒng)工程，大致分為入庫、盤點、分揀、包裝、出庫等。先把學生分為幾個組，分別對應(yīng)這幾個作業(yè)流程。讓每個組的學生都認識一下各個流程，為實訓打下理論基礎(chǔ)。

（2）虛擬現(xiàn)實教學。利用VR技術(shù)，展示某倉庫的布局及其設(shè)施，通過預先的設(shè)計，學生可以通過觸摸按鈕，對某一設(shè)備進行更具體的觀察和認識，并進行比較。并且每一個設(shè)備都會配有對應(yīng)的說明以及注意事項，從而讓學生對倉儲有個大致的直觀的認識。

（3）安全教育。雖說是虛擬現(xiàn)實環(huán)境，但也要按現(xiàn)實生活可能遇到的非安全因素，對學生進行相關(guān)的安全教育，利用VR技術(shù)先讓學生身臨其境進行觀看易出現(xiàn)狀況的環(huán)節(jié)和出現(xiàn)狀況后正確的應(yīng)急處理方式。這樣才能在學生遇到實際情況時，知道該如何處置。

（4）實操訓練。按之前分好的組別，模擬某電商倉庫的日常運營（訓練主題不僅限于此），在進行模擬實訓過程中，對于學生出現(xiàn)的違規(guī)操作以及不安全的操作，可以在操作的界面引入警報系統(tǒng)，當出現(xiàn)這些操作時，界面的就會出現(xiàn)紅色閃爍報警，提醒學生出現(xiàn)錯誤，并會扣掉相應(yīng)的分數(shù)，同時也會設(shè)有加分環(huán)節(jié)，來表揚那些操作得當和嫻熟的學生。

（5）實訓總結(jié)。最后會在模擬實訓結(jié)束后，系統(tǒng)會根據(jù)每位學生在實訓過程中的表現(xiàn)，進行評比打分，并打印出實訓成績單包括最終的分數(shù)和扣分的原因。實訓結(jié)束后，學生要根據(jù)成績單和實踐訓練寫實訓報告，交給指導老師，并由老師給予指導建議[4]。

6 結(jié)語

將VR技術(shù)應(yīng)用在高校實訓教學中具有顯著的優(yōu)勢，在教學成本、教學內(nèi)容、學生興趣和安全性等方面與傳統(tǒng)教學相比具有明顯的優(yōu)越性。盡管VR技術(shù)在高校實訓教學中的普及還面臨諸多挑戰(zhàn)，一是配置VR系統(tǒng)前期投入成本高；二是VR場景的開發(fā)難度比較大；三是沒有一個統(tǒng)一的開發(fā)標準和規(guī)范，沒有能建立有效的合作平臺。但是，隨著科技的發(fā)展，引進VR技術(shù)的成本會逐漸降低，技術(shù)也會越來越成熟，VR技術(shù)在高校實訓教學中的推廣應(yīng)用是大勢所趨。

[1]盧強,童子方,李偉.淺淡虛擬現(xiàn)實技術(shù)在教學中的應(yīng)用[J].科技視界,2016,(26):157.

[2]朱斌,曹漫祥.VR技術(shù)及其在現(xiàn)代教學中的應(yīng)用[J].中國教育信息化,2007,(9):62-64.

[3]許婧.VR技術(shù)在物流工程專業(yè)實踐教學中的應(yīng)用研究[J].物流工程與管理,2016,(7):279-280.

[4]林梅彬.虛擬現(xiàn)實技術(shù)在汽車拆裝實訓中的應(yīng)用[J].教育教學論壇,2017,(8):241-242.