虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在中職課程《計(jì)算機(jī)組裝與維護(hù)》教學(xué)中的應(yīng)用

張文彬

一、虛擬現(xiàn)實(shí)（VR）技術(shù)概述

虛擬現(xiàn)實(shí)（Virtual Reality，VR）技術(shù)是一種可以創(chuàng)建和體驗(yàn)虛擬世界的計(jì)算機(jī)仿真系統(tǒng)，它利用計(jì)算機(jī)生成一種模擬環(huán)境，是一種多源信息融合、交互式的三維動(dòng)態(tài)視景和實(shí)體行為的系統(tǒng)仿真，使用戶沉浸到該環(huán)境中。

VR 技術(shù)有三大特點(diǎn)：沉浸性、交互性和構(gòu)想性。沉浸性，指在虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)提供的虛擬環(huán)境中，讓體驗(yàn)者有“看得見(jiàn)、聽(tīng)得到、摸得著、聞得出”的真實(shí)感受；交互性，指體驗(yàn)者用在日常生活中的方式與虛擬場(chǎng)景中的人或物進(jìn)行各種交流，產(chǎn)生真實(shí)的互動(dòng)體會(huì)；構(gòu)想性，指體驗(yàn)者能在虛擬的環(huán)境中獲取新的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)，形成感性或理性的認(rèn)識(shí)，從而產(chǎn)生新的思想和行動(dòng)，有效提高思考和行動(dòng)能力。

近幾年，科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展，虛擬現(xiàn)實(shí)在教育特別是職業(yè)教育中得到飛躍式發(fā)展，它營(yíng)造了“自主學(xué)習(xí)”的環(huán)境，由傳統(tǒng)的“以教促學(xué)”的學(xué)習(xí)方式代之為學(xué)習(xí)者通過(guò)自身與信息環(huán)境的相互作用來(lái)得到知識(shí)、技能的新型學(xué)習(xí)方式。因此，把 VR 技術(shù)引入課堂教學(xué)是未來(lái)課堂的大勢(shì)所趨。

二、中職課程《計(jì)算機(jī)組裝與維護(hù)》的教學(xué)現(xiàn)狀

（1）實(shí)訓(xùn)設(shè)施設(shè)備陳舊，硬件更新?lián)Q代慢。由于教育資源、教學(xué)經(jīng)費(fèi)的短缺，造成實(shí)訓(xùn)設(shè)備難以更新或者更新速度比較慢。目前許多中職學(xué)校為了保證資源利用率及降低硬件損壞率，提供給學(xué)生進(jìn)行拆裝的設(shè)備基本上是淘汰甚至報(bào)廢了的計(jì)

算機(jī)。

（2）操作容易失誤，導(dǎo)致軟硬件損壞。由于個(gè)體學(xué)習(xí)理解的差異，學(xué)生在實(shí)訓(xùn)過(guò)程中難免會(huì)操作失誤，導(dǎo)致軟硬件設(shè)施的損壞，造成不必要的損失，增加實(shí)訓(xùn)費(fèi)用的開(kāi)支。

（3）傳統(tǒng)教學(xué)方法效率低，影響學(xué)習(xí)效果。傳統(tǒng)的課堂教學(xué)方法基本上以教師講授為主，學(xué)生被動(dòng)地接受，缺乏師生、生生之間的互動(dòng)，學(xué)生往往很難對(duì)教學(xué)內(nèi)容理解得透徹。另一方面，一些帶有破壞性的實(shí)踐操作，教師只能以文字描述，無(wú)法操作演示，更不可能讓學(xué)生參與操作，不能很好地發(fā)揮學(xué)生的創(chuàng)造性思維。

（4）缺少有效的信息化手段，實(shí)用的教學(xué)資源匱乏。目前該門課程教學(xué)手段比較單一，沒(méi)有很好地利用多媒體硬件設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)將教學(xué)資源、錄播系統(tǒng)、虛擬仿真等信息化手段與教學(xué)有機(jī)結(jié)合。同時(shí)，教學(xué)資源也比較缺乏，很多老師只會(huì)簡(jiǎn)單地把圖片和文字放在一起做成課件，沒(méi)有互動(dòng)，學(xué)生不感興趣。

三、VR技術(shù)在《計(jì)算機(jī)組裝與維護(hù)》教學(xué)實(shí)訓(xùn)中的應(yīng)用

《計(jì)算機(jī)組裝與維護(hù)》課程教學(xué)現(xiàn)狀要想得到改變，關(guān)鍵在于轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)的教育觀念，借助新技術(shù)改革，開(kāi)創(chuàng)新的教育教學(xué)環(huán)境。虛擬仿真技術(shù)能創(chuàng)建與真實(shí)計(jì)算機(jī)操作相同的環(huán)境，學(xué)生可以真實(shí)模擬各種計(jì)算機(jī)操作而不必?fù)?dān)心會(huì)對(duì)計(jì)算機(jī)造成損壞，從而讓學(xué)生放手操作，解決學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中的困擾。因此，將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用于《計(jì)算機(jī)組裝與維護(hù)》課程實(shí)踐中，讓師生有一個(gè)全新體驗(yàn)，對(duì)于提高學(xué)生實(shí)踐動(dòng)手能力、增強(qiáng)教學(xué)效果具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

（1）輔助課堂教學(xué)，讓學(xué)生身臨其境

《計(jì)算機(jī)組裝與維護(hù)》課程的教學(xué)具有很強(qiáng)的實(shí)踐性，僅僅依靠課堂上教師師的知識(shí)講解是很難理解的，學(xué)生往往需要花費(fèi)大量的時(shí)間把書(shū)本上的內(nèi)容轉(zhuǎn)換成實(shí)際的計(jì)算機(jī)操作，在這個(gè)過(guò)程中，很多學(xué)生會(huì)覺(jué)得書(shū)本知識(shí)太過(guò)于枯燥，難以理解而導(dǎo)致實(shí)際動(dòng)手操作時(shí)困難重重，但是如果把虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)引入到課堂教學(xué)中就可以很好地解決這一難題。

例如，學(xué)生在學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)的結(jié)構(gòu)和組裝時(shí)，需要掌握電腦的組成部分有哪些，如何將它們組裝在一起，組裝的順序是怎樣的，雖然教材上有圖文并茂的詳細(xì)描述，但只是依靠書(shū)本上的圖片和文字很難讓學(xué)生直觀地了解計(jì)算機(jī)各部件之間的關(guān)系，學(xué)生只能靠自己的想象，理解起來(lái)有偏差是不可避免的。一種比較傳統(tǒng)的方法就是教師在講臺(tái)上把計(jì)算機(jī)拆給學(xué)生看，然后拿著每一部件一一進(jìn)行講解，顯然這種教學(xué)方法會(huì)比書(shū)本上描述得更直觀，讓學(xué)生更加容易接受，但是也有它的局限性，老師在臺(tái)上演示時(shí)后面的學(xué)生很難看清楚，同時(shí)也不能滿足所有學(xué)生都能到臺(tái)上去操作。為了解決這個(gè)問(wèn)題，可以虛實(shí)結(jié)合，老師在示范電腦拆裝的同時(shí)，利用 VR 技術(shù)，把虛擬的計(jì)算機(jī)實(shí)物完整地展現(xiàn)在學(xué)生的面前，學(xué)生可以在虛擬的環(huán)境中看清楚每一個(gè)部件的形狀、大小和位置，使學(xué)生產(chǎn)生一種身臨其境的感覺(jué)，給學(xué)生更好的真實(shí)體驗(yàn)。

（2）輔助實(shí)訓(xùn)教學(xué)，虛實(shí)結(jié)合提高學(xué)生動(dòng)手能力

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)可以創(chuàng)造出虛擬的機(jī)房實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，生成適用于本課程的計(jì)算機(jī)硬件設(shè)備、實(shí)訓(xùn)環(huán)境、實(shí)訓(xùn)對(duì)象以及各種實(shí)訓(xùn)資源信息等。這樣，不僅可以節(jié)約大量的設(shè)備費(fèi)用與資源消耗，而且能夠讓學(xué)生學(xué)到最新的硬件知識(shí)。

例如，在系統(tǒng)安裝與調(diào)試的實(shí)訓(xùn)教學(xué)課上，運(yùn)用 VR 技術(shù)，可以創(chuàng)建一個(gè)虛擬的計(jì)算機(jī)，這種虛擬計(jì)算機(jī)有自己的主板、CPU、儲(chǔ)存器、機(jī)箱和顯示器等部件，可以安裝不同類型的操作系統(tǒng)。在進(jìn)行計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)的安裝與調(diào)試的實(shí)驗(yàn)中，可以用虛擬計(jì)算機(jī)代替真機(jī)操作，避免使用真機(jī)反復(fù)進(jìn)行實(shí)訓(xùn)時(shí)對(duì)系統(tǒng)產(chǎn)生影響。

同時(shí)，利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)創(chuàng)造的虛擬機(jī)房與設(shè)備，可以對(duì)不可拆卸的原器件進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，觀察不可見(jiàn)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，讓學(xué)生獲得更直觀的感受和真實(shí)的體驗(yàn)，學(xué)生也能更加深入地了解計(jì)算機(jī)。當(dāng)然，只是依靠虛擬實(shí)訓(xùn)教學(xué)是不夠的，學(xué)到的知識(shí)一定要運(yùn)用于實(shí)踐中，因此在實(shí)訓(xùn)教學(xué)過(guò)程中，教師應(yīng)結(jié)合實(shí)際情況，合理分配教學(xué)內(nèi)容，有目的地安排一些實(shí)際動(dòng)手實(shí)驗(yàn)，做到“虛實(shí)結(jié)合”，使學(xué)生能及時(shí)發(fā)現(xiàn)自己的問(wèn)題，對(duì)知識(shí)有更深入的了解，提高教學(xué)效果。

（3）輔助課件制作，增加學(xué)習(xí)趣味

在課堂教學(xué)中，使用課件進(jìn)行計(jì)算機(jī)教學(xué)是最常用也是最有效的教學(xué)方式，然而如果用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)來(lái)制作課件，將能更好地把教學(xué)中用到的各種元素有機(jī)結(jié)合在一起。學(xué)生在課程的學(xué)習(xí)過(guò)程中，往往會(huì)覺(jué)得大量的文字描述很枯燥，對(duì)一些生動(dòng)的圖片和動(dòng)畫(huà)會(huì)產(chǎn)生濃厚的興趣，這也是人在記憶東西時(shí)的一種趨勢(shì)，人們?cè)谡J(rèn)識(shí)和記憶一個(gè)新事物時(shí)，首先記住的一定是圖像，它會(huì)最直觀地呈現(xiàn)在人的大腦之中，而且記憶持續(xù)的時(shí)間也會(huì)更久。利用這一點(diǎn)，教師在利用虛擬現(xiàn)實(shí)語(yǔ)言制作課件的時(shí)候，就可以把課件里的文字、圖片和動(dòng)畫(huà)等多媒體元素做成三維交互的形式，讓課件“動(dòng)”起來(lái)，甚至可以跟學(xué)生進(jìn)行互動(dòng)。這樣，學(xué)生在學(xué)習(xí)課件的過(guò)程中，通過(guò)與課件內(nèi)容的交互，讓學(xué)生自然、仔細(xì)地觀察或操作學(xué)習(xí)對(duì)象，從而加深他們對(duì)事物或?qū)W習(xí)對(duì)象的理解和認(rèn)識(shí)，也增加了學(xué)習(xí)的趣味性。

四、結(jié)論

總而言之，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在《計(jì)算機(jī)組裝與維護(hù)》教學(xué)中的應(yīng)用，可以營(yíng)造一個(gè)更加形象、真實(shí)的教學(xué)環(huán)境，為學(xué)生帶來(lái)更逼真的感受，繼而使學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性得到提高，并完成學(xué)生實(shí)踐操作能力的培養(yǎng)。同時(shí)，也方便了教師備課的需要，提高了教學(xué)質(zhì)量，解決了傳統(tǒng)教學(xué)中無(wú)法解決的問(wèn)題。因此，隨著虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的發(fā)展，必將成為未來(lái)計(jì)算機(jī)教學(xué)的一種新趨勢(shì)。

責(zé)任編輯朱守鋰