基于VR技術(shù)在網(wǎng)絡(luò)工程虛擬仿真實(shí)訓(xùn)平臺的應(yīng)用研究

梁紅艷

[摘 ? ? ? ? ? 要] ?隨著我國各行各業(yè)技術(shù)水平的提升，網(wǎng)絡(luò)工程作為一門科學(xué)技術(shù)較強(qiáng)的學(xué)科，也得到了越來越多的專家、學(xué)者關(guān)注，如何為國家培養(yǎng)具有高復(fù)合能力的網(wǎng)絡(luò)工程技術(shù)人才，已經(jīng)成為現(xiàn)階段的主要目標(biāo)。深入分析了基于VR技術(shù)在網(wǎng)絡(luò)工程虛擬仿真實(shí)訓(xùn)平臺的應(yīng)用，結(jié)合實(shí)際工作中總結(jié)的一些網(wǎng)絡(luò)工程虛擬仿真實(shí)訓(xùn)平臺的應(yīng)用問題，提出基于VR技術(shù)在網(wǎng)絡(luò)工程虛擬仿真實(shí)訓(xùn)平臺的具體應(yīng)用分析，為進(jìn)一步促進(jìn)網(wǎng)絡(luò)工程教學(xué)改革提供一些可供參考的資料。

[關(guān) ? ?鍵 ? 詞] ?VR技術(shù);網(wǎng)絡(luò)工程;虛擬;仿真;實(shí)訓(xùn)平臺;應(yīng)用

[中圖分類號] ?G712 ? ? ? ? ? ? ? [文獻(xiàn)標(biāo)志碼] ?A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?[文章編號] ?2096-0603（2019）32-0104-02

近年來，隨著科學(xué)技術(shù)水平的不斷發(fā)展，VR虛擬仿真網(wǎng)絡(luò)工程實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)得到了比較廣泛的應(yīng)用[1]。目前，網(wǎng)絡(luò)工程虛擬仿真實(shí)訓(xùn)平臺能夠全方位調(diào)動學(xué)習(xí)者的視覺、聽覺、觸覺等，實(shí)現(xiàn)身心感受的聯(lián)結(jié)，增強(qiáng)學(xué)習(xí)者的感受力，激發(fā)學(xué)習(xí)動機(jī)、增強(qiáng)學(xué)習(xí)體驗(yàn)、創(chuàng)設(shè)心理沉浸感、實(shí)現(xiàn)情境學(xué)習(xí)和知識遷移等方面的優(yōu)勢。本次研究基于VR技術(shù)在網(wǎng)絡(luò)工程虛擬仿真實(shí)訓(xùn)平臺的應(yīng)用進(jìn)行分析，能夠較好地實(shí)現(xiàn)模擬中真實(shí)的建筑三維環(huán)境，讓學(xué)生在貼近實(shí)際的仿真環(huán)境中完成相應(yīng)網(wǎng)絡(luò)工程項(xiàng)目需求分析、項(xiàng)目設(shè)計(jì)、工程預(yù)算、模擬實(shí)施等項(xiàng)目開展的整個(gè)工作流程，從而更好地提高實(shí)訓(xùn)課程的效率和質(zhì)量，同時(shí)節(jié)約實(shí)訓(xùn)耗材的成本[2]。目前，基于VR技術(shù)在網(wǎng)絡(luò)工程虛擬仿真實(shí)訓(xùn)平臺的應(yīng)用與新一輪教育改革過程中，仍然存在一些有待解決的問題，本次研究將分析目前其應(yīng)用現(xiàn)狀中存在的一些不足，并有針對性地提出一些解決對策，通過應(yīng)用現(xiàn)狀中問題的挖掘，使其進(jìn)一步得到推廣，并在其他專業(yè)課程中得到更為廣泛的運(yùn)用。

一、網(wǎng)絡(luò)工程虛擬仿真實(shí)訓(xùn)平臺應(yīng)用現(xiàn)狀及存在的問題

（一）實(shí)訓(xùn)與真實(shí)環(huán)境脫節(jié)

現(xiàn)有的課程實(shí)訓(xùn)施工環(huán)境與現(xiàn)實(shí)中實(shí)際施工環(huán)境不符，網(wǎng)絡(luò)工程當(dāng)前的實(shí)訓(xùn)教學(xué)內(nèi)容是在U型模擬墻板上進(jìn)行模擬單一的二維、明裝實(shí)訓(xùn)，與網(wǎng)絡(luò)工程實(shí)訓(xùn)中的實(shí)現(xiàn)校園、企業(yè)、公寓等園區(qū)環(huán)境中建筑的網(wǎng)絡(luò)搭建與配置存在實(shí)訓(xùn)與真實(shí)環(huán)境脫節(jié)

問題。

（二）理解困難

學(xué)生理解網(wǎng)絡(luò)工程的結(jié)構(gòu)困難，難以形成整體設(shè)計(jì)概念。網(wǎng)絡(luò)工程的設(shè)計(jì)與施工的教學(xué)、實(shí)訓(xùn)是分散的，而且模擬網(wǎng)絡(luò)工程的施工是在U型墻板上完成，導(dǎo)致學(xué)生在學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)工程設(shè)計(jì)內(nèi)容時(shí)，很難理解平面CAD施工圖如何在三維的建筑里施工，平面的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖與系統(tǒng)布線示意圖在現(xiàn)實(shí)中的立體結(jié)構(gòu)不知如何實(shí)現(xiàn)連接。

（三）設(shè)備使用頻率和維護(hù)成本高

網(wǎng)絡(luò)工程實(shí)訓(xùn)所需要的設(shè)備與耗材的成本高，信息時(shí)代高速發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的更新?lián)Q代快。因此，網(wǎng)絡(luò)工程課程實(shí)訓(xùn)內(nèi)容對設(shè)備工具、耗材的需求大。由于現(xiàn)在專業(yè)人數(shù)在不斷地增加，現(xiàn)有設(shè)備的老化、數(shù)量越來越無法滿足課程實(shí)訓(xùn)的要求，每年的實(shí)訓(xùn)耗材費(fèi)用就達(dá)5～6萬元的年遞增，設(shè)備的使用度大，維護(hù)成本高，已經(jīng)成為業(yè)界迫切需要解決的問題。傳統(tǒng)設(shè)備的短缺，以及高額度的維護(hù)費(fèi)用，均使網(wǎng)絡(luò)工程的實(shí)訓(xùn)開展受阻。

二、VR技術(shù)在網(wǎng)絡(luò)工程虛擬仿真實(shí)訓(xùn)平臺應(yīng)用及解決問題的對策

（一）強(qiáng)化實(shí)訓(xùn)與真實(shí)環(huán)境的相融合

在實(shí)際教學(xué)過程中，應(yīng)利用VR技術(shù)在網(wǎng)絡(luò)工程虛擬仿真平臺，結(jié)合實(shí)際網(wǎng)絡(luò)工程環(huán)境，真實(shí)地還原虛擬仿真實(shí)訓(xùn)場景，將實(shí)訓(xùn)與教學(xué)更好地融合在一起，形成更為完善的教學(xué)體系。通過網(wǎng)絡(luò)工程項(xiàng)目現(xiàn)場的真實(shí)模擬，將實(shí)際的網(wǎng)絡(luò)工程環(huán)境涉及的一切人、物等變化，植入實(shí)訓(xùn)教學(xué)過程中，從而使學(xué)生的應(yīng)用實(shí)踐能力增強(qiáng)。加深學(xué)生對網(wǎng)絡(luò)工程項(xiàng)目需求的分析，以及實(shí)際動手操作的能力，讓學(xué)生能夠依據(jù)真實(shí)的場景，給出最為貼切的設(shè)計(jì)方案，并能夠通過動手操作，達(dá)到最完美的系統(tǒng)設(shè)計(jì)[3]。網(wǎng)絡(luò)工程教學(xué)可將教室作為示范觀摩室，也可兼作VR模擬教室使用，可以讓全班學(xué)生集中觀摩教師的教學(xué)示范。一般在學(xué)生VR模擬教學(xué)之前，指導(dǎo)教師通過教室內(nèi)的虛擬仿真進(jìn)行示范講解，分析典型課程案例，組織學(xué)生觀看優(yōu)秀教師課堂教學(xué)錄像，給受訓(xùn)學(xué)生或教師提供示范，以便效仿。模擬真實(shí)的網(wǎng)絡(luò)工程項(xiàng)目系統(tǒng)的運(yùn)行，教師要將模擬的真實(shí)場景植入學(xué)生的內(nèi)心，實(shí)訓(xùn)過程中的提問或回答，要按學(xué)生最大的水平進(jìn)行發(fā)揮。將VR技術(shù)的虛擬再現(xiàn)更加真實(shí)，使學(xué)生能夠身臨其境，面對可能存在的問題，通過動手操作，快速解決，達(dá)成實(shí)訓(xùn)的真實(shí)目的。

（二）增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)工程虛擬實(shí)訓(xùn)教學(xué)場景的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

在實(shí)際網(wǎng)絡(luò)工程教學(xué)過程中，應(yīng)該加強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)工程全過程的模擬構(gòu)建，通過應(yīng)用VR技術(shù)，將網(wǎng)絡(luò)工程項(xiàng)目的初始規(guī)劃、項(xiàng)目策劃階段、設(shè)計(jì)階段、招投標(biāo)階段，以及實(shí)際項(xiàng)目的操作運(yùn)行階段等，有計(jì)劃性地形成更為系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，將網(wǎng)絡(luò)工程的各個(gè)階段教學(xué)形成串聯(lián)，使教學(xué)結(jié)構(gòu)更為系統(tǒng)化。通過VR虛擬情景再現(xiàn)規(guī)劃教學(xué)內(nèi)容，反饋教學(xué)內(nèi)容，使網(wǎng)絡(luò)工程教學(xué)與VR技術(shù)等一系列的教學(xué)內(nèi)容更為規(guī)范化與結(jié)構(gòu)化，將所要教給學(xué)生的網(wǎng)絡(luò)工程項(xiàng)目內(nèi)容用場景真實(shí)還原，使我們的課堂更為生動化、系統(tǒng)化，立體直觀感強(qiáng)烈，更容易讓我們的學(xué)生接受與吸收知識，從而更好地提高教學(xué)質(zhì)量?；谔摂M現(xiàn)實(shí)技術(shù)（VR）的虛擬教學(xué)場景構(gòu)建，必須符合網(wǎng)絡(luò)工程教學(xué)內(nèi)容的要求，并且能夠創(chuàng)建生動、豐富、真實(shí)的教學(xué)場景，所有教學(xué)場景的結(jié)構(gòu)布置，具備可變性和適用性。傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)工程教學(xué)產(chǎn)品是單一的，并且其模式是固定的，但是利用VR虛擬教學(xué)場景就改變了以往的教學(xué)結(jié)構(gòu)的固定式。使網(wǎng)絡(luò)工程教學(xué)結(jié)構(gòu)更具生動性與豐富性，并且可以隨時(shí)調(diào)換場景的布局，使其更具有適應(yīng)性功能。虛擬現(xiàn)實(shí)場景是一種真實(shí)教學(xué)場景的還原，它的功能首要就是不可脫離實(shí)際，虛擬教學(xué)場景，利用三維技術(shù)，以真實(shí)的教學(xué)場景為目標(biāo)進(jìn)行虛擬構(gòu)建，可在系統(tǒng)中進(jìn)行功能性的改造與調(diào)整。傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)工程教學(xué)實(shí)訓(xùn)教室，即真實(shí)的教室不可能對各班的學(xué)生進(jìn)行多元化的教學(xué)環(huán)境設(shè)置，以及個(gè)性化的打造，而虛擬教學(xué)場景的建立，具備相應(yīng)的教學(xué)場景族庫，充足的教學(xué)場景創(chuàng)設(shè)以及相應(yīng)的數(shù)量滿足，能夠較好地滿足網(wǎng)絡(luò)工程教學(xué)實(shí)訓(xùn)對不同項(xiàng)目場景的設(shè)計(jì)，從而更好地為教學(xué)實(shí)訓(xùn)打下牢固的基礎(chǔ)，對于虛擬化教學(xué)場景的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，需要個(gè)性化打造，使其更具趣味性以及豐富性，真實(shí)場景還原的同時(shí)，讓虛擬化網(wǎng)絡(luò)工程項(xiàng)目教學(xué)環(huán)境，能夠更易于真實(shí)性的技能訓(xùn)練發(fā)揮，增強(qiáng)學(xué)生的理解能力。

（三）依托VR技術(shù)，增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)工程教學(xué)實(shí)訓(xùn)虛擬角色構(gòu)建

依托VR技術(shù)在網(wǎng)絡(luò)工程虛擬仿真實(shí)訓(xùn)教學(xué)中的應(yīng)用，各場景均為虛擬，那么，省去傳統(tǒng)維護(hù)以及網(wǎng)絡(luò)設(shè)備購置的成本，可以通過VR技術(shù)建立所需的族庫，一切均以虛擬場景為依托，從而更好地提高教學(xué)實(shí)訓(xùn)質(zhì)量，降低成本支出。一切均以虛擬角色構(gòu)建，使所需場景內(nèi)的一切實(shí)訓(xùn)角色，均應(yīng)用VR技術(shù)實(shí)現(xiàn)虛擬構(gòu)建，將最真實(shí)的角色形成學(xué)生的互動，并且能夠最大限度地節(jié)約成本。在虛擬網(wǎng)絡(luò)工程教學(xué)系統(tǒng)的構(gòu)建功能中虛擬角色的構(gòu)建至關(guān)重要，與所實(shí)訓(xùn)的網(wǎng)絡(luò)工程學(xué)生，能夠身臨其境地進(jìn)入虛擬網(wǎng)絡(luò)工程教學(xué)教室場景內(nèi)，進(jìn)行自由走動，網(wǎng)絡(luò)工程學(xué)生可以對場景中的教學(xué)設(shè)施進(jìn)行操作，如網(wǎng)絡(luò)工程教學(xué)內(nèi)的運(yùn)行、控制等基本操作，進(jìn)一步形成真實(shí)的實(shí)訓(xùn)教學(xué)環(huán)境場景再現(xiàn)，可以通過語言或者手勢，使所培訓(xùn)的網(wǎng)絡(luò)工程學(xué)生與項(xiàng)目內(nèi)的人或物形成角色的互動，而另一方面，教學(xué)場景內(nèi)的角色是通過虛擬構(gòu)建，環(huán)境內(nèi)的一切處于虛擬現(xiàn)實(shí)中，他們與網(wǎng)絡(luò)工程學(xué)生形成角色的互動，這里環(huán)境內(nèi)的角色應(yīng)該是從外形特征，以及行為特征方面必須符合學(xué)生實(shí)際應(yīng)用的真實(shí)性角色，包括提問與操作環(huán)節(jié)，站立于網(wǎng)絡(luò)匹配所需的教學(xué)應(yīng)答環(huán)節(jié)等行為，這一角色的構(gòu)建在虛擬場景中與現(xiàn)實(shí)中的網(wǎng)絡(luò)工程學(xué)生形成互動，使教室場景更符合實(shí)訓(xùn)需求，這一環(huán)節(jié)的構(gòu)建是能否實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)工程學(xué)生技能培訓(xùn)效果的關(guān)鍵。因此，對于網(wǎng)絡(luò)工程學(xué)生而言具有一定的感知意義。在借助虛擬技術(shù)開展教學(xué)技能實(shí)訓(xùn)的全過程中，網(wǎng)絡(luò)工程學(xué)生需要與網(wǎng)絡(luò)工程教學(xué)場景建立合作關(guān)系，這種真實(shí)教學(xué)角色的構(gòu)建，可以真實(shí)地還原學(xué)生對課堂知識理解的現(xiàn)實(shí)感。那么在具體網(wǎng)絡(luò)工程學(xué)生的技能培訓(xùn)中，使其更好地通過虛擬的真實(shí)感知，掌握對學(xué)生進(jìn)行科學(xué)上引導(dǎo)的方法，以此來提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。例如在“網(wǎng)絡(luò)工程“教學(xué)過程中，教師就需要借助虛擬技術(shù)將網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中的網(wǎng)絡(luò)運(yùn)動過程形象化地展示給學(xué)生，之后再讓學(xué)生結(jié)合教材來分析出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)動的主要因素。在虛擬角色教學(xué)的過程中，網(wǎng)絡(luò)工程學(xué)生需要與環(huán)境內(nèi)形成良好的互通，從而使網(wǎng)絡(luò)工程學(xué)生的教學(xué)技能得到提高。

三、結(jié)語

隨著我國信息技術(shù)的高速發(fā)展，高速而又穩(wěn)定的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境是目前及未來網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的需求，因此網(wǎng)絡(luò)技術(shù)創(chuàng)新、應(yīng)用型人才需求將隨著網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展而不斷提高?！毒W(wǎng)絡(luò)工程》就是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)專業(yè)為了培養(yǎng)“網(wǎng)絡(luò)環(huán)境搭建”的高技能人才而設(shè)立的專業(yè)核心課程，該門課程的教學(xué)主要以動手操作實(shí)訓(xùn)為主、理論為輔。目前專業(yè)建設(shè)的網(wǎng)絡(luò)工程實(shí)訓(xùn)室主要以U型模擬墻板為實(shí)訓(xùn)環(huán)境，學(xué)生的操作與理解不夠直觀，而且整個(gè)學(xué)期下來實(shí)耗材的費(fèi)用很高。如何解決讓網(wǎng)絡(luò)工程模擬施工更貼近現(xiàn)實(shí)網(wǎng)絡(luò)工程在三維建筑空間環(huán)境中施工，讓學(xué)生從施工過程更好地去理解網(wǎng)絡(luò)工程設(shè)計(jì)的內(nèi)容，提高教學(xué)質(zhì)量，降低耗材成本成為當(dāng)前亟待解決的問題。

綜上所述，基于VR技術(shù)在網(wǎng)絡(luò)工程虛擬仿真實(shí)訓(xùn)平臺的應(yīng)用，應(yīng)從多方面考慮，主要依據(jù)學(xué)生的實(shí)際所需，與網(wǎng)絡(luò)工程教學(xué)實(shí)訓(xùn)內(nèi)容相結(jié)合，形成系統(tǒng)性的教學(xué)目標(biāo)。利用VR技術(shù)，詳細(xì)設(shè)置教學(xué)場景，使其形成結(jié)構(gòu)化、規(guī)范化的網(wǎng)絡(luò)工程教學(xué)實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)，使真實(shí)的聲景還原，讓學(xué)生身臨其境，加深對網(wǎng)絡(luò)工程這門學(xué)科的理解，將各項(xiàng)內(nèi)容能夠?qū)W懂、學(xué)透，并且能夠?qū)⑺鶎W(xué)所償應(yīng)用到實(shí)踐工作中，真正達(dá)到實(shí)訓(xùn)的目的，發(fā)揮VR技術(shù)在網(wǎng)絡(luò)工程虛擬仿真實(shí)訓(xùn)平臺的應(yīng)用價(jià)值。

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◎編輯 張 俐