虛擬現(xiàn)實技術(shù)在測控專業(yè)課程中的應用研究

王明建

摘要：針對測控專業(yè)課程存在內(nèi)容多、原理抽象、教學設備不足且難以更新?lián)Q代跟上科技發(fā)展的現(xiàn)象，虛擬現(xiàn)實技術(shù)的發(fā)展和應用為測控專業(yè)教學提供了一個較好的解決方案。文章簡單介紹了虛擬現(xiàn)實技術(shù)及其應用于教學的方法。分析了虛擬現(xiàn)實技術(shù)對實驗教學的影響。

關鍵詞：虛擬現(xiàn)實 測試專業(yè) 教學

一、引言

測控專業(yè)課程涵蓋了理論知識的學習和操作技能的掌握，學員在加深對理論認識的同時，還要通過技能操作培養(yǎng)學員的創(chuàng)新意識和科學嚴謹?shù)淖黠L。目前，許多學校普遍存在測試設備不足、型號落后、難以更新?lián)Q代跟上武器型號發(fā)展的問題，為實現(xiàn)培養(yǎng)人才培養(yǎng)方案的目標，投入了大量資金研發(fā)和購置相關設備，但仍跟不上培訓任務增加、測試設備的迅猛發(fā)展和新技術(shù)更新的速度，因而在一定程度上影響測控專業(yè)學員對于相關專業(yè)知識的認知和理解。

利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)在測控專業(yè)相關課程教學中使用，使學員可以利用虛擬設備，身臨其境般地操作虛擬儀器，操作結(jié)果可以通過儀表顯示，反饋給學員來判斷操作是否正確。這種教學模式既不消耗器材，也不受場地等外界條件限制，可重復操作，直至得出滿意結(jié)果。

二、虛擬現(xiàn)實技術(shù)及其教學應用

虛擬現(xiàn)實（Virtual Reality，簡稱VR；又譯作靈境、幻真）是近年來出現(xiàn)的高新技術(shù)，也稱靈境技術(shù)或人工環(huán)境。VR以計算機技術(shù)為核心，綜合集成技術(shù)，涉及計算機圖形學、人機交互技術(shù)、傳感技術(shù)、人工智能等領域，其基本方法和目標是集成并利用高性能的計算機軟硬件及各類傳感器創(chuàng)建一個使參與者身臨其境、具有完善的交互能力、能幫助和啟發(fā)構(gòu)思的信息環(huán)境，即讓用戶在人工合成的環(huán)境里獲得角色的體驗。在這個虛擬世界中，能實時產(chǎn)生與真實世界相同的感覺，使人與虛擬世界融為一體，人們可以直接觀察周圍世界及物體的內(nèi)在變化，與虛擬世界中的物體進行自然的交互。

虛擬現(xiàn)實具有三個基本特征：沉浸性，是指觀察者對虛擬世界的情感反映，這種感覺能使用戶全方位地投入這個虛擬世界，這是虛擬現(xiàn)實的首要特征；交互性，是指虛擬現(xiàn)實是一個開放的環(huán)境，能對用戶的輸入做出響應，并能通過監(jiān)控裝置來影響用戶和被用戶影響；想象性，是指虛擬現(xiàn)實不僅是一個媒體、一個高級用戶界面，還是一個應用系統(tǒng)，它以生動形象的形式反映設計者的思想。虛擬現(xiàn)實的三個基本特征強調(diào)了人在這個系統(tǒng)中的主導作用。

虛擬現(xiàn)實專業(yè)教學系統(tǒng)通常由硬件與軟件兩部分組成。主要的硬件設備有計算機、跟蹤設備、觸覺器與運動反饋設備等。主要的軟件有操作系統(tǒng)和窗口系統(tǒng)，有圖形圖像處理與開發(fā)、語言識別系統(tǒng)、虛擬現(xiàn)實處理等工具軟件。

基于虛擬現(xiàn)實的測控專業(yè)課程教學具有教學手段先進，辦學成本低廉等優(yōu)點，不僅能夠提高學員的學習效果，還能增強學員的學習興趣，提高教學地針對性和有效性。

三、虛擬現(xiàn)實技術(shù)對測控專業(yè)課程的影響

（一）教學管理系統(tǒng)虛擬化

用于專業(yè)課程教學的教學管理系統(tǒng)包括：教學管理模塊、儀器設備模塊、教學指導模塊、教學反饋模塊、教學答疑模塊、討論交流模塊、虛擬實驗模塊等組成。各教學模塊內(nèi)容根據(jù)專業(yè)學習的具體情況及專業(yè)建設條件，可不斷增加。

（二）操作技能訓練虛擬化

利用虛擬現(xiàn)實的沉浸性和交互性，使學員能夠在虛擬的學習環(huán)境中扮演相應操作號手角色，全身心地投入到操作技能訓練中去，這非常有利于學員的技能訓練。在學員上崗接觸裝備之前，利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)對操作技能進行針對性訓練，有助于崗位任職能力快速生成，縮短訓練時間。

（三）教學場所環(huán)境虛擬化

利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)制作的教學場所虛擬系統(tǒng)，通過電腦可以逼真地模擬現(xiàn)實的操作訓練環(huán)境，教員或?qū)W員可以在虛擬環(huán)境里精確地操作各種設備，達到與實裝近似一致的逼真效果。利用虛擬化的教學場所環(huán)境進行學習，有利于激發(fā)學員的創(chuàng)造性思維，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力。

（四）專業(yè)教學手段虛擬化

虛擬現(xiàn)實技術(shù)為測控專業(yè)教學提供了全新的教學方法手段，其突破了傳統(tǒng)教科書和教學場所的限制，創(chuàng)建出了一個虛擬的環(huán)境，使學習者在具體情境中通過主動的探索獲得知識，大大提高了教學效果。

四、結(jié)束語

虛擬現(xiàn)實技術(shù)的出現(xiàn)，給測控專業(yè)教學提供了一種有效的輔助工具，它充分挖掘了計算機等技術(shù)的潛力，提高了現(xiàn)有系統(tǒng)的利用率，既緩解了當前教學設備和場地不足的問題，又提高了教學設備的安全性，降低了專業(yè)教學設備的管理難度，增加學員的實踐動手機會，提高學員的實踐技能。虛擬現(xiàn)實技術(shù)進入測控專業(yè)教學的研究和探索，對改善教學實訓環(huán)境、優(yōu)化教學過程，培養(yǎng)具有創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力的人才具有積極的影響。