VR技術(shù)在《光電顯示技術(shù)》實(shí)踐課程中的應(yīng)用研究

代倩 趙寧 陳鵬

摘 ?要：近年來，隨著科技的飛速發(fā)展，VR（虛擬現(xiàn)實(shí)）技術(shù)作為最具潛力的現(xiàn)代信息技術(shù)，已被廣泛的應(yīng)用于建筑、娛樂、制造以及教育領(lǐng)域等多個方面。本文以《光電顯示技術(shù)》實(shí)踐課程作為教學(xué)研究對象，分析該課程的教學(xué)現(xiàn)狀以及存在的主要問題，并研究了VR技術(shù)應(yīng)用在該課程上的優(yōu)勢和需要注意的問題，以期為VR技術(shù)在該課程中的應(yīng)用推廣提供一份幫助。

關(guān)鍵詞：VR技術(shù) ?《光電顯示技術(shù)》實(shí)踐 ?應(yīng)用研究

中圖分類號：G642 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-098X（2019）07（b）-0223-02

1 ?VR技術(shù)簡介

1.1 VR技術(shù)的概念

VR即Virtual Reality， 也稱虛擬現(xiàn)實(shí)?；趥鞲衅骷夹g(shù)、圖像處理技術(shù)、人工智能等技術(shù)手段，它可以創(chuàng)建一個逼真的三維虛擬環(huán)境，使用者可以借助VR眼鏡、VR手持虛擬器、動作捕捉器等感知設(shè)備進(jìn)入該環(huán)境，與環(huán)境中的人、物進(jìn)行交互。與傳統(tǒng)的仿真相比，VR技術(shù)最大的特點(diǎn)是使用者的沉浸感，即讓使用者介入到具體環(huán)境中，獲得身臨其境的感受。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的關(guān)鍵是對虛擬世界的構(gòu)建，其核心是建模和仿真[1]。

1.2 VR技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀

隨著VR技術(shù)日趨成熟，其應(yīng)用也越發(fā)廣泛。在室內(nèi)設(shè)計(jì)方面，設(shè)計(jì)師可以通過VR技術(shù)對裝潢效果進(jìn)行預(yù)設(shè)，能更方便地把握裝修過程并更直觀地看到最終效果。在娛樂方面，使用者可以利用VR技術(shù)進(jìn)入具體的虛擬環(huán)境，獲得更加真實(shí)的娛樂體驗(yàn)。在教育領(lǐng)域，學(xué)生可以通過VR技術(shù)，實(shí)現(xiàn)各種不同類型的實(shí)踐，探索微觀或宏觀世界，為學(xué)習(xí)知識帶來無限樂趣。

本文以《光電顯示技術(shù)》實(shí)踐課程為主體，探索了VR技術(shù)在教學(xué)中的應(yīng)用。

2 ?《光電顯示技術(shù)》實(shí)踐課程現(xiàn)狀

2.1 《光電顯示技術(shù)》實(shí)踐課程

近年來，隨著大屏幕顯示器、平板電腦、智能手機(jī)的興起，人類通過視覺獲取的信息占到總信息的80%以上，光電顯示器件成為人們傳遞和交換信息的主要媒介，光電顯示行業(yè)也成為國家大力扶持的新興行業(yè) [2-3]。在此背景下，我院光電信息科學(xué)與工程專業(yè)開設(shè)了《光電顯示技術(shù)》課程。掌握這門課的核心知識可以為學(xué)生在光電顯示領(lǐng)域的就業(yè)提供充足的背景知識。其實(shí)踐課程可以進(jìn)一步加深學(xué)生對知識的理解，培養(yǎng)學(xué)生的動手能力、分析和解決問題的能力以及創(chuàng)新思維。因此，該實(shí)踐課程的開展對學(xué)生的發(fā)展具有重大意義。

2.2 《光電顯示技術(shù)》實(shí)踐課程存在問題

（1）目前，光電顯示器種類多樣，如液晶顯示器，等離子體顯示器，LED顯示器，激光顯示器等。如果在實(shí)踐過程中，每一種顯示器都采購相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)器材，則實(shí)驗(yàn)室建設(shè)成本很高。而且隨著時代進(jìn)步，新型的顯示器層出不窮，如果緊跟時代發(fā)展進(jìn)行相關(guān)實(shí)踐，則需要不斷采購新的實(shí)驗(yàn)設(shè)備，進(jìn)一步增加實(shí)驗(yàn)室建設(shè)成本。

（2）在《光電顯示技術(shù)》實(shí)踐課程中介紹顯示器件的制備工藝非常有利于加深學(xué)生對知識的理解。但顯示器制作工藝復(fù)雜，所涉及的設(shè)備頗多，如襯底表面處理設(shè)備、CVD設(shè)備、光刻設(shè)備、磁控濺射設(shè)備等。這些設(shè)備通常體積巨大、價格昂貴且對環(huán)境要求很高，因此很難在實(shí)驗(yàn)室中一一實(shí)現(xiàn)。

（3）一些顯示技術(shù)，如激光顯示技術(shù)，通常采用大功率激光器作為光源。在實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行這類顯示技術(shù)的相關(guān)實(shí)踐時，如果操作使用不規(guī)范，則有可能對身體，特別是眼睛造成一定的損傷，增加了實(shí)踐的危險系數(shù)。

（4）在實(shí)踐教學(xué)中，通常是老師講解演示一遍之后學(xué)生動手實(shí)踐。但學(xué)生對知識的掌握程度各有不同，而老師由于時間和精力等問題，很難對所有學(xué)生進(jìn)行針對式教學(xué)，影響教學(xué)效果。

3 ?VR技術(shù)在《光電顯示技術(shù)》實(shí)踐課程教學(xué)中的優(yōu)勢

3.1 激發(fā)學(xué)生實(shí)踐熱情，提高教學(xué)效果

VR技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)情景重構(gòu)，學(xué)生可以和其中的具體對象進(jìn)行直接交互。比如在進(jìn)行LED顯示器實(shí)踐時，學(xué)生可以實(shí)現(xiàn)襯底處理、LED制備和刻蝕、芯片封裝、電極制備、芯片集成等操作。通過這種感同身受的模式，可以加深學(xué)生對實(shí)踐內(nèi)容的理解。由于VR的本質(zhì)是模擬仿真，學(xué)生不會有操作失誤的心理負(fù)擔(dān)，可進(jìn)行多次嘗試，提高學(xué)生的積極性。同時，學(xué)生可以將主要精力放在對原理的理解和實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)上，避免由于基礎(chǔ)操作失誤造成實(shí)驗(yàn)進(jìn)度停滯。

3.2 降低實(shí)驗(yàn)室建設(shè)成本

VR技術(shù)通過建模便可將各種實(shí)驗(yàn)儀器融入虛擬環(huán)境中，解決了儀器昂貴、對操作環(huán)境要求苛刻等問題，也可以節(jié)省實(shí)踐中所用到的相關(guān)耗材。此外，當(dāng)顯示器件更新?lián)Q代時，只需更新模型即可滿足相應(yīng)實(shí)踐要求，在擴(kuò)大實(shí)踐教學(xué)規(guī)模的同時也大幅度降低了實(shí)驗(yàn)室建設(shè)成本。

3.3 提高實(shí)驗(yàn)室安全系數(shù)

采用VR技術(shù)開展實(shí)踐教學(xué)，可以給學(xué)生演示由于操作不當(dāng)會導(dǎo)致的嚴(yán)重后果，增強(qiáng)學(xué)生的自我保護(hù)意識。同時，對于一些實(shí)踐中存在的安全隱患，如上文所說的激光顯示技術(shù)實(shí)驗(yàn)中所用到的大功率激光器，可以從根源上避免其危險性，提高實(shí)驗(yàn)室的安全系數(shù)。

3.4 改變實(shí)踐教學(xué)的模式

采用VR技術(shù)進(jìn)行實(shí)踐時，可以在VR軟件中預(yù)設(shè)一些常見問題的解決方案，學(xué)生如果在實(shí)驗(yàn)過程中的遇到問題， VR軟件能夠迅速的給出解決方案，較好地解決老師指導(dǎo)不及時的弊端。此外，VR技術(shù)改變了實(shí)踐教學(xué)的模式，它徹底打破了學(xué)習(xí)的時間和空間限制，學(xué)生可以根據(jù)自身需求隨時隨地進(jìn)行學(xué)習(xí)，實(shí)現(xiàn)了可移動的電子教學(xué)。

4 ?VR技術(shù)應(yīng)用在《光電顯示技術(shù)》實(shí)踐課程教學(xué)中需要注意的問題

4.1 需增強(qiáng)教師對課堂的控制引導(dǎo)

雖然VR技術(shù)在《光電顯示技術(shù)》實(shí)踐教學(xué)中有很大優(yōu)勢，但它最大的問題就是老師不能看到學(xué)生在做什么，會有學(xué)生沉浸在新奇事物而忽視實(shí)踐任務(wù)的情況發(fā)生。老師對課堂的實(shí)際把控相對減弱。因此，VR軟件應(yīng)該設(shè)計(jì)一個教師監(jiān)控模塊，教師可以看到學(xué)生的具體實(shí)踐進(jìn)程，隨時和學(xué)生進(jìn)行交流，不僅可以增加對課堂的控制，也可以及時處理學(xué)生遇到的問題，從而增加教學(xué)效果。

4.2 正確處理虛擬和現(xiàn)實(shí)的關(guān)系

雖然VR技術(shù)可以讓學(xué)生實(shí)現(xiàn)“身臨其境”的仿真實(shí)訓(xùn)，但仿真終究和現(xiàn)實(shí)會有一定的差距，VR技術(shù)只是《光電顯示技術(shù)》實(shí)踐教學(xué)的一個輔助手段，并不能最終決定實(shí)踐的教學(xué)效果。因此，對于在現(xiàn)實(shí)中能夠?qū)崿F(xiàn)的實(shí)踐課程，可以先采用VR軟件進(jìn)行模擬，加深學(xué)生對實(shí)驗(yàn)原理的理解和掌握，然后再親自實(shí)驗(yàn)以培養(yǎng)學(xué)生的動手能力。

5 ?結(jié)語

《光電顯示技術(shù)》的實(shí)踐課程應(yīng)緊緊跟隨時代發(fā)展的步伐，讓學(xué)生理解和掌握當(dāng)今最先進(jìn)的顯示技術(shù)，才能為后續(xù)就業(yè)打下基礎(chǔ)。采用VR技術(shù)進(jìn)行實(shí)踐教學(xué)，能夠使《光電顯示技術(shù)》實(shí)踐課程的開展更加順利。但是VR技術(shù)作為一種新興的技術(shù)，目前仍處于需要發(fā)展和完善的階段，所以在具體的實(shí)踐過程中仍然需要老師根據(jù)實(shí)際教學(xué)情況不斷思考和改進(jìn)?？傮w來說，VR技術(shù)在《光電顯示技術(shù)》實(shí)踐課程的應(yīng)用前景十分廣闊。

參考文獻(xiàn)

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[2] 熊健，何珍，蔡平，等.《光電顯示技術(shù)》課程教學(xué)體會與思考[J].科技視界，2017（3）：66-67.

[3] 應(yīng)根裕，王健.光電顯示原理及系統(tǒng)[M].北京：清華大學(xué)出版社，2015.