VR技術(shù)在獨(dú)立學(xué)院中的應(yīng)用研究

劉凱 何朝霞

摘要：由于VR技術(shù)對(duì)高校教學(xué)具有推動(dòng)性的作用，文章在深入研究VR技術(shù)在國(guó)內(nèi)外高校中的應(yīng)用基礎(chǔ)上，分析了在獨(dú)立學(xué)院引入VR技術(shù)的可行性和必要性，初步探討了VR技術(shù)在獨(dú)立學(xué)院的應(yīng)用模式，闡述了各種應(yīng)用在獨(dú)立學(xué)院中產(chǎn)生的有利之處。

關(guān)鍵詞：VR技術(shù)；獨(dú)立學(xué)院；應(yīng)用模式

VR技術(shù)，即虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，是集3D系統(tǒng)、多傳感交互和高分辨顯示等技術(shù)為一體的可視化技術(shù)，通過(guò)逼真的三維虛擬場(chǎng)景，使用戶(hù)實(shí)時(shí)感知虛擬場(chǎng)景或操作虛擬場(chǎng)景中的對(duì)象，讓用戶(hù)產(chǎn)生身臨其境的感受，該技術(shù)具有沉浸性、交互性、自主性、復(fù)合感知性等特點(diǎn)。各種應(yīng)用研究表明，VR技術(shù)進(jìn)入高校教學(xué)，對(duì)現(xiàn)有的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)模式、教學(xué)組織、教學(xué)成本等會(huì)產(chǎn)生突破性的推動(dòng)作用，例如：教學(xué)內(nèi)容更加形象生動(dòng)地表現(xiàn)，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的效率和學(xué)習(xí)興趣，避免實(shí)際操作高危的實(shí)驗(yàn)，降低教學(xué)投入成本[1]。

獨(dú)立學(xué)院以應(yīng)用型人才的培養(yǎng)作為培養(yǎng)目標(biāo)，為迎合就業(yè)市場(chǎng)，學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力越來(lái)越受到關(guān)注，由于辦學(xué)條件以及教學(xué)設(shè)備的限制，實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)的開(kāi)展情況并不盡如人意。因此，對(duì)于獨(dú)立學(xué)院，為改善教學(xué)效果，新的教學(xué)方法和手段的探討，是一項(xiàng)急需解決的問(wèn)題。

一、國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀

VR技術(shù)起源于1965年伊凡·蘇澤蘭在IFIP會(huì)議上的報(bào)告，興起于20世紀(jì)90年代。國(guó)外，VR 技術(shù)在教育方面的應(yīng)用發(fā)展迅速，例如，美國(guó)密歇根州立大學(xué)開(kāi)發(fā)的虛擬化學(xué)工作實(shí)驗(yàn)室，韓國(guó)的Jong-Heon Kim 等人開(kāi)發(fā)的遠(yuǎn)程虛擬物理課件，美國(guó)Frosburg州立大學(xué)開(kāi)發(fā)的基于web 的化學(xué)遠(yuǎn)程教育，等等。國(guó)外，VR技術(shù)的理論深度以及其高端應(yīng)用的研究相當(dāng)深入，但是在實(shí)際教學(xué)中的應(yīng)用開(kāi)發(fā)還比較少，同時(shí)所涉及的VR設(shè)備主要為高端系統(tǒng)，在實(shí)際中難以大面積推廣[2]。

國(guó)內(nèi)，虛擬現(xiàn)實(shí)理論研究方面碩果累累，很多高校建立了國(guó)家實(shí)驗(yàn)室開(kāi)展VR技術(shù)的研究，例如：北京航空航天大學(xué)的VR技術(shù)國(guó)家教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，浙江大學(xué)的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)和圖形學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室；其他許多高校對(duì)VR技術(shù)也進(jìn)行了廣泛的研究，主要針對(duì)虛擬現(xiàn)實(shí)的真實(shí)感和立體現(xiàn)實(shí)。然而，VR技術(shù)在國(guó)內(nèi)教育領(lǐng)域的應(yīng)用，由于經(jīng)費(fèi)的原因，全浸入式的虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)基本沒(méi)有，部分高校引入以PC機(jī)為應(yīng)用平臺(tái)的規(guī)模不太大的應(yīng)用。

例如：中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)的物理虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，華中科技大學(xué)的互動(dòng)型數(shù)字邏輯虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)和虛擬數(shù)控實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，清華大學(xué)基于VR技術(shù)的遠(yuǎn)程教育網(wǎng)絡(luò)課程，山東大學(xué)的機(jī)電一體化設(shè)備電氣控制虛擬平臺(tái)，廣東工業(yè)大學(xué)基于VR技術(shù)的圖學(xué)教育軟件，長(zhǎng)春工程學(xué)院、吉林大學(xué)構(gòu)建的遠(yuǎn)程虛擬教學(xué)平臺(tái)[3]。

綜上所述，隨著信息技術(shù)的發(fā)展，VR技術(shù)的發(fā)展迅速，已經(jīng)逐步應(yīng)用于國(guó)內(nèi)的高校教育系統(tǒng)中，其范圍主要為重點(diǎn)高校，對(duì)于獨(dú)立學(xué)院，VR技術(shù)基本還沒(méi)有應(yīng)用。獨(dú)立學(xué)院作為高校中的一個(gè)新型群體，學(xué)生普遍具有理論薄弱、學(xué)習(xí)積極性不高、學(xué)習(xí)興趣差等特點(diǎn)，由于VR技術(shù)具有沉浸性、交互性、自主性、復(fù)合感知性等特點(diǎn)，可以探討試圖在獨(dú)立學(xué)院的教學(xué)過(guò)程中引入VR技術(shù)，旨在提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和積極性，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力和創(chuàng)新能力。

二、應(yīng)用成本分析

根據(jù)教育部《普通高等學(xué)?；巨k學(xué)條件指標(biāo)（試行）》的通知要求，高?；巨k學(xué)條件五項(xiàng)指標(biāo)中生均教學(xué)科研儀器設(shè)備值為3000元/生至5000元/生。監(jiān)測(cè)辦學(xué)條件七項(xiàng)指標(biāo)中新增教學(xué)科研儀器設(shè)備所占比例為10%。獨(dú)立學(xué)院以在校生1萬(wàn)人的規(guī)模測(cè)算，需要教學(xué)科研儀器設(shè)備3000萬(wàn)至5000萬(wàn)，每年需要投入300萬(wàn)-500萬(wàn)。

VR設(shè)備引入獨(dú)立學(xué)院后所需的費(fèi)用分配如表1。

從表1可以看出，VR設(shè)備的引進(jìn)，硬件成本并不高，目前面臨的主要問(wèn)題是VR課件內(nèi)容不足以支撐日常教學(xué)，需要從其他高校引進(jìn)或是自主開(kāi)發(fā)。但是VR課件一旦開(kāi)發(fā)出來(lái)，可以省下大量的購(gòu)置新儀器設(shè)備和維護(hù)儀器設(shè)備的費(fèi)用，特別是對(duì)于獨(dú)立學(xué)院的實(shí)驗(yàn)室建設(shè)，實(shí)驗(yàn)儀器從幾十元到幾萬(wàn)元再到幾百萬(wàn)元甚至幾千萬(wàn)元價(jià)格不等，屆時(shí)只需要更新軟件，而且不怕學(xué)生誤操作弄壞貴重設(shè)備，耗材也將大大減少。

三、應(yīng)用模式研究

（一）虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境

虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境，也稱(chēng)虛擬教室，是通過(guò)網(wǎng)絡(luò)建立一個(gè)交互性的教學(xué)環(huán)境，模擬傳統(tǒng)的課堂教學(xué)功能，為不同地域的老師和學(xué)生提供網(wǎng)絡(luò)式、共享式學(xué)習(xí)環(huán)境。獨(dú)立學(xué)院通過(guò)這種虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境，可以讓學(xué)生感受到其他高校名師的風(fēng)采，對(duì)常規(guī)課堂教學(xué)起到良好的補(bǔ)充和輔助作用。一方面，學(xué)校節(jié)省聘請(qǐng)名師大家講學(xué)的費(fèi)用，同時(shí)名師也不用花時(shí)間和精力在路途中奔波；另一方面，虛擬教師為師生提供一種完全沉浸式的學(xué)習(xí)環(huán)境，學(xué)生能夠獲得接近于真實(shí)的體驗(yàn)，提高學(xué)生的興趣和學(xué)習(xí)積極性。

（二）虛擬實(shí)驗(yàn)室

虛擬實(shí)驗(yàn)室是通過(guò)計(jì)算機(jī)多媒體和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)模擬各種實(shí)驗(yàn)儀器以及其功能，這樣，學(xué)生在足不出戶(hù)的情況下，可以通過(guò)VR技術(shù)來(lái)做各種各樣的實(shí)驗(yàn)，提前體會(huì)和認(rèn)識(shí)實(shí)驗(yàn)，加深對(duì)教學(xué)內(nèi)容的理解。獨(dú)立學(xué)院將虛擬實(shí)驗(yàn)引入實(shí)驗(yàn)課，第一，緩解了各種實(shí)驗(yàn)設(shè)備和器材成本高的問(wèn)題；第二，獨(dú)立學(xué)院面對(duì)的實(shí)驗(yàn)室少、設(shè)備少和學(xué)生多之間的矛盾，通過(guò)VR技術(shù)可以協(xié)調(diào)解決；第三，實(shí)驗(yàn)設(shè)備及功能常常面臨更新和升級(jí)的問(wèn)題，VR技術(shù)只需通過(guò)軟件上的改動(dòng)就可以完成和實(shí)現(xiàn)，極大的節(jié)約了成本；第四，部分工科類(lèi)實(shí)驗(yàn)有一定的危險(xiǎn)性，學(xué)生通過(guò)VR技術(shù)提前預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，可以大大降低實(shí)際操作過(guò)程中的事故發(fā)生率。

（三）虛擬校園

我國(guó)很多大學(xué)都建立了自己的虛擬校園，但是僅僅局限于三維虛擬化校園的建設(shè)，無(wú)法通過(guò)虛擬校園體會(huì)校園生活、仿真校園教學(xué)環(huán)境等，所以真正的虛擬校園還需要多方面的努力，進(jìn)行進(jìn)一步的提高。獨(dú)立學(xué)院，通過(guò)VR技術(shù)可以向全社會(huì)宣傳校園學(xué)習(xí)環(huán)境、展示學(xué)校的教學(xué)設(shè)施等，提高學(xué)校的社會(huì)認(rèn)同感，進(jìn)一步招攬優(yōu)質(zhì)生源，努力提高報(bào)到率。

四、結(jié)束語(yǔ)

獨(dú)立學(xué)院，建立以VR技術(shù)為基礎(chǔ)的虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境、虛擬實(shí)驗(yàn)室和虛擬校園，網(wǎng)絡(luò)共享其他高校的優(yōu)秀教學(xué)資源，解決學(xué)校師資力量不足的配置問(wèn)題；為學(xué)生提供體驗(yàn)更加豐富的教學(xué)環(huán)境，提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)的效率和效果；向社會(huì)各界更好的宣傳學(xué)校的校風(fēng)校貌，提高學(xué)校的知名度。

（作者單位：長(zhǎng)江大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院）

作者簡(jiǎn)介：劉凱（1984～），男，講師，研究方向?yàn)橛?jì)算機(jī)應(yīng)用。何朝霞（1984～），女，副教授，研究方向?yàn)樾盘?hào)與信息處理。

參考文獻(xiàn)

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