VR技術(shù)在高職院校計算機實踐教學(xué)中的應(yīng)用探討

周輝奎　顧牡丹

摘要：虛擬現(xiàn)實技術(shù)VR作為當(dāng)前計算機技術(shù)領(lǐng)域的最新成果，在各大高校包括高職院校的發(fā)展前景將變得越來越廣，如雨后春筍般大批量涌現(xiàn)，開創(chuàng)了新的教學(xué)模式，越來越成為當(dāng)前高校教育教學(xué)手段的重要補充部分。VR可以向?qū)W習(xí)者提供非常逼真的虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境、提供虛擬的技能實訓(xùn)操作，有利于學(xué)生增強學(xué)習(xí)興趣，有利于激發(fā)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的積極性和主觀能動性，提高了高職教育教學(xué)質(zhì)量。本文基于對虛擬現(xiàn)實技術(shù)VR的研究，以高職院校計算機實踐教學(xué)為例，探索了虛擬現(xiàn)實技術(shù)的應(yīng)用前沿。

關(guān)鍵詞：虛擬現(xiàn)實技術(shù)VR；計算機實踐教學(xué)；教學(xué)方法

中圖分類號：TP393 文獻標(biāo)識碼： A 文章編號：1009-3044（2018）19-0171-02

1 概述

目前虛擬現(xiàn)實技術(shù)VR作為一項熱門計算機技術(shù)在高等教育領(lǐng)域中得到廣泛運用。虛擬現(xiàn)實技術(shù)VR作為當(dāng)前計算機技術(shù)領(lǐng)域的最新成果，隨著VR技術(shù)的快速發(fā)展，在各大高校包括高職院校的發(fā)展前景將變得越來越廣，陸續(xù)拉開帷幕，慢慢揭開它神秘的面紗，如雨后春筍般大批量涌現(xiàn)，開創(chuàng)了新的教學(xué)模式，越來越成為當(dāng)前高校教育教學(xué)手段的重要補充部分。

VR技術(shù)不僅僅為學(xué)習(xí)者提供了一個學(xué)習(xí)的平臺，更重要的是，對學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)方式和教師的教學(xué)方式，產(chǎn)生深遠的巨大革命性影響。虛擬現(xiàn)實技術(shù)VR，可以為學(xué)習(xí)者提供非常逼真的虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境、提供虛擬的技能實訓(xùn)操作，有利于激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，有利于學(xué)生增強學(xué)習(xí)興趣，有利于激發(fā)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的積極性和主觀能動性，提高了高職教育教學(xué)質(zhì)量。

高職院校要充分研究和利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)的特性，根據(jù)學(xué)院本身的教育定位、師資情況和學(xué)生需求，結(jié)合自身的優(yōu)勢，在教育教學(xué)、組織制度等方面進行深入探索。伴隨著計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展，VR技術(shù)在未來有著非常廣闊的應(yīng)用前景，也一定會成為未來計算機實踐教學(xué)的主流，VR技術(shù)未來可期。

2 虛擬現(xiàn)實VR技術(shù)簡介

虛擬現(xiàn)實VR技術(shù)是一種利用計算機生成一種模擬環(huán)境，是一種實體行為的系統(tǒng)仿真使用戶沉浸到該環(huán)境中和交互式的和信息融合的3D情景實況，并且可以體驗虛擬廣闊的計算機世界。虛擬現(xiàn)實VR技術(shù)是計算機仿真模擬技術(shù)的方向，是仿真技術(shù)與計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、多媒體技術(shù)、人工智能傳感技術(shù)、圖形學(xué)等載體，是前沿交叉最新學(xué)科。

虛擬現(xiàn)實VR技術(shù)主要包括感知、模擬環(huán)境、自然技能和傳感設(shè)備等方面。虛擬的計算機環(huán)境是由電腦動態(tài)生成的3D情景。除計算機圖形技術(shù)所生成的視覺感知外，還有聽覺、觸覺、力覺、嗅覺和味覺等感知。自然技能是指人的轉(zhuǎn)動頭部等其他行為，由電腦來處理與人的動作相匹配，對用戶實時輸入做出相應(yīng)響應(yīng)，最終通過傳感設(shè)備即3D交互設(shè)備，把信息反饋到人的頭腦。

虛擬現(xiàn)實VR技術(shù)具有存在感、交互性、多感知性、自主性等等特點。所謂存在感是，用戶感覺到存在虛擬的模擬的環(huán)境中的程度。模擬最佳狀態(tài)是，可以達到用戶難辨真假身臨其境的感覺。所謂交互性是，用戶對模擬的物體，進行可操作程度，從自然環(huán)境得到反饋。所謂多感知性是，不單單是聽覺感知、觸覺感知、運動感知，還有電腦所具有的視覺感知。理想的虛擬現(xiàn)實應(yīng)該具有人所具有的一切感知。所謂自主性是，虛擬環(huán)境中的物體依據(jù)現(xiàn)實世界物理運動定律動作的程度。

3 傳統(tǒng)計算機實踐教學(xué)的劣勢

高職院校的學(xué)生，不同于本科院校的學(xué)生，由于高職院校的高考招生分數(shù)下降，生源質(zhì)量得不到保障，其文化素質(zhì)往往偏差。直接導(dǎo)致這些高職學(xué)生對計算機理論知識的理解能力和接受能力遠遠不足。傳統(tǒng)的計算機實踐教育教學(xué)模式，一方面，強調(diào)教師過多的理論知識講解，缺乏身臨其境式、親身體驗式、模擬式學(xué)習(xí)模式，學(xué)生可能難以理解與消化吸收計算機實踐的復(fù)雜內(nèi)容。

另一方面，實際的操作情況和計算機實踐教學(xué)內(nèi)容之間，還是存在著相當(dāng)大的差距，很多內(nèi)容是很抽象的，缺乏親身體驗。再加上這些高職學(xué)生理解能力有限，雖然他們理解了學(xué)習(xí)內(nèi)容，但是根本無法實際進行實踐操作。傳統(tǒng)的計算機實踐教學(xué)方法，一般老師是通過模擬軟件在計算機上模擬操作、模擬運行軌跡。讓學(xué)生對所學(xué)知識內(nèi)容有著比較直觀的感覺，但是模擬的東西和實際的東西，有時候還是有些不太一樣，并且不是自己親身體驗式的操作，而且這些知識都是碎片化，導(dǎo)致學(xué)生沒有實踐經(jīng)歷，最終導(dǎo)致學(xué)生在認識上產(chǎn)生了一定偏差。從而直接影響了高職院校教育教學(xué)水平的提高。

4 VR技術(shù)在計算機實踐教學(xué)中的應(yīng)用

計算機實踐教學(xué)，不同于其他人文學(xué)科，具有很強的工科實踐特點。因為計算機實踐教學(xué)，實踐性較強，與實際生產(chǎn)及生活之間關(guān)聯(lián)密切。在實際計算機實踐教學(xué)中，應(yīng)該密切加強實踐教學(xué)，有著十分重要的作用意義。在傳統(tǒng)的計算機實踐教學(xué)過程中，通常都是學(xué)生觀看教師演示的學(xué)習(xí)內(nèi)容，并且有些實驗內(nèi)容，因為各個方面原因，往往很難完整地展示給學(xué)生觀看，最終直接影響計算機實踐教學(xué)的效果。通過對虛擬現(xiàn)實技術(shù)的實踐應(yīng)用，教師可以在日常的計算機實踐教學(xué)，可以設(shè)計出虛擬的實驗實踐教學(xué)平臺，使學(xué)生可以在虛擬的學(xué)習(xí)平臺進行操作與演練，聰明的學(xué)生往往還能夠設(shè)計出創(chuàng)造出，實現(xiàn)傳統(tǒng)課堂中無法做出來的東西，從而可使計算機實踐教學(xué)效果得到淋漓盡致的體現(xiàn)，增強學(xué)生的動手實踐能力，提高高職教育計算機實踐教學(xué)水平。

虛擬現(xiàn)實技術(shù)可以創(chuàng)造出虛擬的機房實驗系統(tǒng)與設(shè)備，它可以模擬機房的環(huán)境，做實驗的儀器設(shè)備、實驗對象以及測試、自評等實驗資源。不僅可以獲得直觀的感受與真實的經(jīng)歷，而且可以對不可拆卸的元器件進行實驗，對不可見的結(jié)構(gòu)原理進行剖析，可以讓學(xué)生對計算機有更加深入的了解。虛擬機房可以是對某一個機房的真實還原，也可以是為了教學(xué)需要設(shè)計出來的機房。這樣，不僅可以節(jié)約大量的設(shè)備費用與資源消耗，并且省去了維修的費用，而且能夠讓學(xué)生的學(xué)習(xí)變得更加直接與方便。

比如，高職院校開設(shè)的一門課程《計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)》，是一門注重操作技能的課程。在進行計算機網(wǎng)絡(luò)設(shè)計的實驗中，由于網(wǎng)絡(luò)平臺的搭建，一般比較抽象，學(xué)生不太容易把計算機網(wǎng)絡(luò)（如局域網(wǎng)、城域網(wǎng)和廣域網(wǎng)構(gòu)）構(gòu)建起來，但是運用 VR 技術(shù)可以模擬出真實的計算機網(wǎng)絡(luò)（如局域網(wǎng)、城域網(wǎng)和廣域網(wǎng)構(gòu)）環(huán)境，學(xué)生可自由進行計算機網(wǎng)絡(luò)（如局域網(wǎng)、城域網(wǎng)和廣域網(wǎng)構(gòu)）搭建、設(shè)計。通過虛擬現(xiàn)實技術(shù)VR的應(yīng)用與實踐，可以將虛擬的模擬的實驗室平臺搭建起來，學(xué)生可以通過虛擬的模擬的軟件，親身體驗計算機網(wǎng)絡(luò)實踐操作，非常輕松的觀察各種計算機網(wǎng)絡(luò)設(shè)備部件的運行狀態(tài)，了解計算機網(wǎng)絡(luò)硬件和軟件內(nèi)部原理和結(jié)構(gòu)。不但能夠得到比較理想的計算機網(wǎng)絡(luò)教學(xué)效果，同時能夠使計算機網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源得以解決，最終使計算機網(wǎng)絡(luò)實踐教學(xué)能夠得到比較理想的效果，提高高職教育計算機實踐教學(xué)水平。

再比如，高職院校開設(shè)的一門課程《計算機組裝與維護》，是一門注重操作技能的課程。其目的主要是讓學(xué)生了解計算機硬件的相關(guān)知識，熟悉計算機硬件組裝以及系統(tǒng)安裝與維護。很多高職院校對于這門課的實踐教學(xué)，主要是以展示硬件實物、播放視頻或分組實驗操作進行的，但同時也會出現(xiàn)一些劣勢。比如課堂上進行展示硬件實物時，學(xué)生坐在各個位置上，很可能由于視角的原因，無法全方位立體式親身體驗式地了解硬件、認識硬件。另外拆機和裝機實驗，一般都是以分組形式進行。由于資源、場地和硬件設(shè)備的限制，部分學(xué)生表現(xiàn)得比較被動，被動地“觀看”整個實驗過程，實驗效果往往不是很理想，往往事半功倍。

在《計算機組裝與維護》實驗室，一般只有一些廢舊的零散硬件，往往無法滿足一些應(yīng)用程序的正常運行。在進行計算機硬件組裝實驗時，需要學(xué)生完成拆機和裝機等等操作。但頻繁的拆機和裝機，對計算機硬件的損耗是比較大的。在進行應(yīng)用程序安裝實驗時，需要進行一些必要的操作，如格式化、BIOS設(shè)置、系統(tǒng)恢復(fù)與備份、硬盤分區(qū)等，這就容易破壞計算機硬件系統(tǒng)。針對上述種種弊端，我們可以使用虛擬現(xiàn)實技術(shù)VR來處理。應(yīng)用虛擬現(xiàn)實技術(shù)VR，不僅僅可以模仿出計算機各部件，在出現(xiàn)故障時的表現(xiàn)和原因，還可以向?qū)W生直觀地立體式全方位的，展現(xiàn)出計算機硬件的內(nèi)部構(gòu)造、工作原理、工作時各零部件的運行狀態(tài)情況。向?qū)W習(xí)者提供對虛擬物體進行全面的考察，使得學(xué)習(xí)者容易理解、吸收、消化。因此可以促進教育教學(xué)水平的提高，起到事半功倍的功效，提高教育教學(xué)質(zhì)量。

5 VR技術(shù)在高職教學(xué)中的挑戰(zhàn)、局限

雖然虛擬現(xiàn)實技術(shù)VR在教學(xué)中的應(yīng)用，具有改良傳統(tǒng)的教學(xué)方式、改善傳統(tǒng)的實訓(xùn)環(huán)境、以及增強學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，激發(fā)學(xué)習(xí)動機等優(yōu)點，但是虛擬現(xiàn)實技術(shù)作為一種新興的技術(shù)，一種新興產(chǎn)物，目前還不夠成熟，在教育教學(xué)中的應(yīng)用還處在初級階段。硬件設(shè)備、教學(xué)資源文件、學(xué)生、教師是影響VR應(yīng)用的幾個重要因素。

虛擬現(xiàn)實技術(shù)VR最大的一個技術(shù)瓶頸問題即暈眩。之所以產(chǎn)生暈眩的主要原因，是由于目前硬件設(shè)備的中央處理器CPU的處理能力，比如分辨率和刷新率，還無法達到高度還原真實場景的要求。VR硬件自身技術(shù)還不夠成熟，VR硬件設(shè)備也比較昂貴，財力等各方面基礎(chǔ)不是很雄厚的高職院校，是很難承擔(dān)大筆虛擬現(xiàn)實技術(shù)VR平臺的建設(shè)經(jīng)費和場地，因此需要國家上級主管部門投入更多經(jīng)費和支持。

由于虛擬現(xiàn)實技術(shù)剛剛興起，在日常的教學(xué)活動中，很多高職院校相關(guān)的 VR 軟硬件還不完備，專業(yè)教師對 VR技術(shù)可能還缺乏認識，我們還需要不斷地學(xué)習(xí)、不斷的認識。VR教學(xué)資源的開發(fā)和設(shè)計門檻也比較高。

虛擬現(xiàn)實作為一種新的教學(xué)方法，教師和學(xué)生，都需做出調(diào)整，教師需要轉(zhuǎn)變教學(xué)方式，學(xué)生需求改變學(xué)習(xí)方法。教師應(yīng)注意應(yīng)用新工具、新手段，合理設(shè)計教學(xué)內(nèi)容，巧妙制定教學(xué)方法和教學(xué)手段。教師與學(xué)生共同努力，教師與學(xué)生共同提高我們高職院校的教育教學(xué)水平，為培養(yǎng)21世紀的合格的高素質(zhì)的建設(shè)者和接班人，貢獻我們的微薄力量。

6 結(jié)語

虛擬現(xiàn)實技術(shù)VR作為當(dāng)前計算機技術(shù)領(lǐng)域的最新成果，作為一種新興產(chǎn)物，把虛擬現(xiàn)實技術(shù)運用到計算機日常實踐教學(xué)中，不但可以美化教學(xué)過程、改善教學(xué)環(huán)境平臺，從而營造一個更加逼真的教學(xué)、學(xué)習(xí)環(huán)境，提供虛擬的技能實訓(xùn)操作。

VR技術(shù)的應(yīng)用使整個實踐教學(xué)過程更靈活、更輕松、更安全。這些東西能幫助學(xué)生更好的快速理解學(xué)習(xí)內(nèi)容，有利于學(xué)生增強學(xué)習(xí)興趣，促進學(xué)習(xí)的積極性，提高了教育教學(xué)質(zhì)量，這必然會成為高職教育的未來發(fā)展的新趨勢。對培養(yǎng)具有創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力的人才將產(chǎn)生積極的意義，必將對教育教學(xué)水平的提高產(chǎn)生深遠的影響。注重培養(yǎng)學(xué)生的動手實踐能力，注重培養(yǎng)學(xué)生的應(yīng)用型、技能型人才目標(biāo)，以滿足職業(yè)能力的培養(yǎng)要求。這些教學(xué)方法能為今后的高職院校應(yīng)用型人才培養(yǎng)模式有著借鑒意義。

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