工業(yè)4.0下的VR技術(shù)在職業(yè)教育中的應(yīng)用

馬步智 牛玲玲

摘要：工業(yè)4.0和“中國制造2025”的到來，使我國工業(yè)生產(chǎn)與制造業(yè)發(fā)生了重大改變。職業(yè)教育作為制造業(yè)人才輸出主體，其教學(xué)模式、教學(xué)方法、教學(xué)理念將面臨前所未有的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。VR技術(shù)的出現(xiàn)，給職業(yè)教育中的創(chuàng)新課堂、實(shí)訓(xùn)建設(shè)、實(shí)驗(yàn)室建設(shè)、仿真虛擬校園以及優(yōu)秀成果展示帶來了顛覆性變革。

關(guān)鍵詞：工業(yè)4.0；VR技術(shù)；職業(yè)教育；方法

一、工業(yè)4.0與VR技術(shù)

工業(yè)4.0是德國提出的一個(gè)高科技戰(zhàn)略計(jì)劃，目的是提升制造業(yè)的智能化水平，建立具有適應(yīng)性、資源效率及人因工程學(xué)的智慧工廠，在價(jià)值流程和商業(yè)流程中整合商業(yè)伙伴及客戶資源。VR即虛擬現(xiàn)實(shí)。VR技術(shù)是指借助計(jì)算機(jī)及最新傳感器技術(shù)創(chuàng)造的一種嶄新的人機(jī)交互手段。這種技術(shù)能給人身臨其境的感覺，并且具有與環(huán)境交互作用的能力，有助于啟發(fā)構(gòu)思。沉浸-交互-構(gòu)想是VR環(huán)境系統(tǒng)的基本特性。

二、新時(shí)代背景下職業(yè)教育發(fā)展新方向

隨著“互聯(lián)網(wǎng)+”與VR技術(shù)的發(fā)展，原有的職業(yè)教育體系極有可能被改變。虛擬學(xué)校、網(wǎng)絡(luò)課程等將成為現(xiàn)實(shí)，教育核心也將發(fā)生系統(tǒng)化變革。

校師關(guān)系是教育實(shí)施過程中的關(guān)鍵。當(dāng)前，教師的教學(xué)工作主要服務(wù)于學(xué)校整體教學(xué)管理。但隨著互聯(lián)網(wǎng)教學(xué)平臺的大力發(fā)展及VR技術(shù)教學(xué)的廣泛應(yīng)用，教師的教學(xué)將不再受時(shí)空的限制，將出現(xiàn)跨校、跨區(qū)域甚至跨國界的教學(xué)方式。這就要求學(xué)校在實(shí)體教學(xué)管理中建立快速反應(yīng)機(jī)制，及時(shí)掌握行業(yè)動態(tài)，迅速調(diào)整專業(yè)設(shè)置及課程內(nèi)容，實(shí)施學(xué)制靈活的人才培養(yǎng)模式。

新業(yè)態(tài)下，由于每一種學(xué)習(xí)資源本身所能承載的內(nèi)容形式是無限的、動態(tài)的，所以學(xué)生知識的獲取和技能的養(yǎng)成將變成多元化行為。學(xué)生基于互聯(lián)網(wǎng)和虛擬現(xiàn)實(shí)的學(xué)習(xí)將變?yōu)槌两?交互-構(gòu)想式行為。高職院校必須及時(shí)完成“教學(xué)資源”向“學(xué)習(xí)資源”的改造。在改造中，要體現(xiàn)可視性和交互性，將紙質(zhì)文本轉(zhuǎn)變?yōu)閳D表、動畫或視頻，從而將傳統(tǒng)的“一維”資源變成“三維”甚至“四維”教學(xué)資源[1]。

三、教學(xué)模式與教學(xué)方法的新改革

（一）創(chuàng)新課堂，創(chuàng)新教學(xué)模式

在青島舉辦的2017國際互聯(lián)網(wǎng)教育應(yīng)用成果展覽給參觀者上了一堂別開生面的地理課。戴上VR眼鏡，自己仿佛置身于星空，眼前正演示著地球公轉(zhuǎn)與自轉(zhuǎn)，四季變化及晝夜交替。這樣令人震撼的VR感官體驗(yàn)，可以在職業(yè)教育中加以應(yīng)用。利用VR技術(shù)，展示工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)、建筑與室內(nèi)設(shè)計(jì)、機(jī)器人技術(shù)等專業(yè)或?qū)W科中三維立體感較強(qiáng)的知識，能給學(xué)生留下深刻的印象，有利于提高學(xué)生空間思維能力。

（二）虛擬實(shí)訓(xùn)

利用VR技術(shù)建立的虛擬實(shí)訓(xùn)基地，其“設(shè)備”與“部件”多是虛擬的，可以隨時(shí)生成新的設(shè)備。該項(xiàng)技術(shù)可廣泛應(yīng)用于機(jī)械加工、現(xiàn)代制造技術(shù)、機(jī)器構(gòu)造和組裝、汽車拆裝與維修實(shí)訓(xùn)、工業(yè)機(jī)器人技術(shù)等實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)基地。以汽車拆裝與維修實(shí)訓(xùn)為例，設(shè)計(jì)一款運(yùn)用VR技術(shù)建立的汽車拆裝與維修的人機(jī)一體化輔助工具，將該教學(xué)工具應(yīng)用于虛擬汽車實(shí)訓(xùn)基地，可解決傳統(tǒng)汽車實(shí)訓(xùn)基地所面臨的樣車不足、成本高、場地資源水平限制等問題。另外，它還有如下優(yōu)勢：第一，可以360度全景展示，從外觀到內(nèi)飾，甚至是拆裝的零部件，一覽無余，形象逼真。第二，輕松交互，隨意拆裝，呈現(xiàn)出強(qiáng)大的汽車拆裝與維修功能。第三，進(jìn)行個(gè)性化整裝與美容方案選擇與呈現(xiàn)，迅速定制符合要求的各種產(chǎn)品資訊。第四，可與各種后臺銷售系統(tǒng)無縫集成，呈現(xiàn)完美汽車銷售解決方案。

（三）實(shí)驗(yàn)室建設(shè)

目前，許多高校都在研究VR技術(shù)及其應(yīng)用，并建立了大量系統(tǒng)仿真與虛擬現(xiàn)實(shí)的研究室，便于迅速將科研成果轉(zhuǎn)化為實(shí)用技術(shù)[2]。虛擬實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)可以廣泛應(yīng)用于工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)、室內(nèi)設(shè)計(jì)、旅游與酒店管理、數(shù)控、機(jī)電、汽修等專業(yè)。在創(chuàng)建的虛擬環(huán)境演示物中開展教學(xué)，教學(xué)效果與運(yùn)用實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的教學(xué)效果相當(dāng)。VR技術(shù)的應(yīng)用還能降低購買實(shí)驗(yàn)室設(shè)備的費(fèi)用，減少教育部門的實(shí)驗(yàn)開銷。

四、結(jié)語

未來，VR技術(shù)將不斷走向成熟，并廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)。它將把職業(yè)教育的教學(xué)理念、教學(xué)創(chuàng)新、教學(xué)模式帶入一個(gè)新紀(jì)元。

參考文獻(xiàn)

[1]王啟龍.職業(yè)教育如何步入“互聯(lián)網(wǎng)+”時(shí)代[N].中國教育報(bào)，2017-01-03（9）.

[2]劉曉.適應(yīng)“工業(yè)4.0”，職教應(yīng)如何轉(zhuǎn)型[N].光明日報(bào)，2016-11-01（15）.