虛擬現(xiàn)實應(yīng)用技術(shù)專業(yè)實訓(xùn)課程體系的構(gòu)建研究

曾 鵬

（湖南科技職業(yè)學(xué)院 湖南·長沙 410000）

0 引言

時代在進步，科技在發(fā)展，計算機技術(shù)一直以來回饋給社會的是不斷的驚喜和重大的影響，現(xiàn)如今，不同專業(yè)或領(lǐng)域?qū)μ摂M現(xiàn)實技術(shù)有著不同的要求。該項技術(shù)目前最大的優(yōu)勢是能夠提升計算機硬件的容量，可以滿足現(xiàn)有的教學(xué)要求，實現(xiàn)用一臺計算機就能夠進行大部分實驗操作的目的，一定程度上擴大了學(xué)習(xí)空間，也為教學(xué)的硬件、軟件提供了保護，讓整體的實訓(xùn)課程效果顯著提升。類似建筑設(shè)計、環(huán)境藝術(shù)、動畫以及游戲等具有可視化需求的相關(guān)專業(yè)，虛擬現(xiàn)實技術(shù)的應(yīng)用已趨近成熟，但具體的實訓(xùn)課程體系仍有待完善。

1 虛擬現(xiàn)實技術(shù)的概念與特點

1.1 虛擬現(xiàn)實技術(shù)的概念

虛擬現(xiàn)實技術(shù)是指“讓用戶進入計算機創(chuàng)造的虛擬環(huán)境當(dāng)中，實現(xiàn)虛擬與現(xiàn)實的交互”，也被稱為Virtual Reality（即VR），該項技術(shù)能夠讓用戶在虛擬空間中實現(xiàn)逼真的現(xiàn)實感知，同時對虛擬世界進行主觀操控，虛擬現(xiàn)實技術(shù)本身極具綜合性，作為一種全新的綜合信息處理技術(shù)，其涵蓋了多媒體技術(shù)、計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、人工智能技術(shù)、傳感技術(shù)等多領(lǐng)域的先進技術(shù)，通過計算機生成的三維環(huán)境不斷改造成一個全面的多維信息空間，給用戶良好的效果體驗。根據(jù)近些年虛擬現(xiàn)實技術(shù)良好的發(fā)展情況，不難看出其日后廣闊的應(yīng)用與發(fā)展前景。

1.2 虛擬現(xiàn)實技術(shù)的特點

自虛擬現(xiàn)實技術(shù)得到廣泛應(yīng)用以來，其優(yōu)勢、特點開始逐漸被用戶熟知，具體可分為：交互性、多感知性、浸入性、構(gòu)想性四種。用戶在虛擬世界的信息可以有效傳達、反饋到現(xiàn)實世界，同時還可以良好的操控虛擬物品，這種特點被稱為交互性，用手觸摸虛擬物品但卻能夠感知其重量、觸感等就是交互性的一種體現(xiàn)；感知性包括聽覺、觸覺、味覺、視覺等，成熟的虛擬現(xiàn)實技術(shù)能夠具備目前已知的絕大部分感知功能，但是受當(dāng)前科技發(fā)展的限制，這種完全擬真的虛擬現(xiàn)實技術(shù)仍有待完善；浸入性通常也被稱為存在性或臨場性，是指用戶在虛擬世界與現(xiàn)實世界交互的感知程度，性能越優(yōu)異的虛擬技術(shù)越容易讓用戶獲得更高級的擬真程度；最后，也可以將構(gòu)想性理解成自主性，正是這種特點讓用戶的想象空間進一步提升，使其不光是局限于現(xiàn)實世界和虛擬世界中的環(huán)境和物品，能夠根據(jù)自我意識進行創(chuàng)造，通過創(chuàng)造和構(gòu)想來感受未知的環(huán)境和事物。

2 虛擬現(xiàn)實技術(shù)發(fā)展概況

以實際角度來看，虛擬現(xiàn)實技術(shù)屬于一種綜合技術(shù)，涵蓋了計算機圖形學(xué)、三維建模技術(shù)、三維顯示技術(shù)、人機交互技術(shù)以及傳感測量技術(shù)等，其通過特殊的設(shè)備，為用戶創(chuàng)造了一個完全虛擬的三維交互場景，能夠?qū)崿F(xiàn)與虛擬世界的自然交互。虛擬現(xiàn)實技術(shù)還具有增強現(xiàn)實、混合現(xiàn)實的功能，增強現(xiàn)實技術(shù)利用計算機生成的虛擬數(shù)據(jù)（可以是任何物體）疊加至現(xiàn)實世界來完成增強現(xiàn)實的效果，而混合現(xiàn)實技術(shù)主要是將虛擬世界與現(xiàn)實世界合并產(chǎn)生的一種可視化環(huán)境，通常與VR技術(shù)結(jié)合出現(xiàn)。經(jīng)過多年來不斷的發(fā)展，虛擬現(xiàn)實技術(shù)已經(jīng)在人工智能、5G等相關(guān)技術(shù)的基礎(chǔ)上獲得了良好的口碑，越來越多的行業(yè)對虛擬現(xiàn)實設(shè)備的需求日益增長，如：共享教育、VR視頻以及遠程醫(yī)療等領(lǐng)域。根據(jù)中商產(chǎn)業(yè)研究院提供的有效數(shù)據(jù)，在2018年至2020年的兩年之間，我國虛擬現(xiàn)實市場的規(guī)模暴增了數(shù)倍，預(yù)計有望在今年達到新的高度。目前是全新一輪的虛擬現(xiàn)實產(chǎn)業(yè)鏈的改革與升級，在5G技術(shù)與人工智能等技術(shù)的全面普及與融合之后，虛擬現(xiàn)實技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域勢必會向多元化、信息化發(fā)展。

3 虛擬現(xiàn)實技術(shù)在實訓(xùn)課程的應(yīng)用

3.1 提升軟件維護的可行性

在日常的實訓(xùn)課程當(dāng)中，難免會出現(xiàn)一些因?qū)W生操作不當(dāng)導(dǎo)致的計算機軟件或設(shè)備的損壞，如果將虛擬現(xiàn)實技術(shù)應(yīng)用到軟件維護當(dāng)中，就能夠?qū)崿F(xiàn)學(xué)生自主操作的軟件維護行為，這一過程也不必擔(dān)心設(shè)備損壞情況，因為虛擬環(huán)境可以輔助系統(tǒng)的恢復(fù)，且不造成任何其他的影響。虛擬現(xiàn)實技術(shù)往往由虛擬機來對應(yīng)計算機的某一個文件，也就是說，所有的軟件維護操作均是在虛擬機（文件）中進行的，就算發(fā)生特殊情況也不會對硬件設(shè)備造成損傷，而且在維護任務(wù)結(jié)束之后可以直接刪除，不僅利于系統(tǒng)的恢復(fù)，也能有效保障系統(tǒng)的隱私性和安全性。簡單來說，虛擬現(xiàn)實技術(shù)可以針對內(nèi)存和硬盤虛擬出獨立的機器和環(huán)境，讓每一臺獨立的虛擬機都擁有單獨運行能力，互不干擾。所以學(xué)生可以在實訓(xùn)課程階段隨意操作計算機的格式化、軟件安裝、分區(qū)等功能，即便發(fā)生問題也可以通過刪除來解決，不存在任何負面的影響，反之，計算機出現(xiàn)問題也不會對虛擬系統(tǒng)造成干擾，二者相互獨立又互相依存，只需將實際故障進行處理即可繼續(xù)操作之前的內(nèi)容，極大地提高了軟件維護的可行性。

3.2 彌補傳統(tǒng)實訓(xùn)課程的不足

經(jīng)過實踐表明，虛擬現(xiàn)實技術(shù)在實訓(xùn)課程的應(yīng)用，一定程度上彌補了傳統(tǒng)專業(yè)在實訓(xùn)課程中的不足之處，最基本的就是通過驗證具體方案來節(jié)省相關(guān)的教學(xué)資源，以“一機多用”的方法解決了學(xué)校經(jīng)費的問題，同時還將一些難以表達的教學(xué)內(nèi)容輕松地表現(xiàn)出來，讓相關(guān)專業(yè)的實踐教學(xué)更具說服力，不但深化了學(xué)生對專業(yè)知識的理解程度，也為學(xué)生們的學(xué)習(xí)過程大開方便之門。

作為虛擬現(xiàn)實最重要的組成部分，建模技術(shù)在虛擬現(xiàn)實不斷成熟、發(fā)展的過程中也逐漸實現(xiàn)了精準(zhǔn)度更高的全真模擬，傳統(tǒng)的實訓(xùn)課程基本達不到這樣的要求，只能通過學(xué)生自行發(fā)揮想象?，F(xiàn)如今的虛擬現(xiàn)實技術(shù)只需要簡單的操作就能將原本構(gòu)想的模型在計算機中具現(xiàn)出來，并且模型的位置、大小、顏色等參數(shù)都可以自由控制，獨立性極為可觀，例如室內(nèi)設(shè)計或動畫相關(guān)專業(yè)的3D軟件，能夠?qū)崿F(xiàn)全方位的模擬，避免了直接施工可能存在的誤差，也為日后的實際操作積累了大量寶貴的經(jīng)驗。

3.3 增加實訓(xùn)課程教學(xué)的靈活性

學(xué)生可以在虛擬實驗當(dāng)中對設(shè)計條件進行適當(dāng)更改，有助于觀察設(shè)計結(jié)果的具體情況。即使是不熟悉程序操作的學(xué)生也能通過不斷練習(xí)來增強創(chuàng)作的自由程度，這樣一來，學(xué)生只通過電腦操作就能放飛思維，隨時開展實踐課程，而不是完全依賴于老師的課堂傳授。一旦學(xué)生能夠熟練應(yīng)用虛擬現(xiàn)實技術(shù)軟件，就可以利用場景選擇、數(shù)據(jù)建模等方式身臨其境般地置身于虛擬空間之中，一些設(shè)計缺陷和潛在的問題也能及時進行完善和修改，讓實訓(xùn)課程充滿自由和靈活性。因此，將虛擬現(xiàn)實技術(shù)應(yīng)用于實訓(xùn)課程當(dāng)中有利于改善課堂氛圍，緩解學(xué)生的學(xué)習(xí)情緒，讓學(xué)生通過虛擬技術(shù)的實踐操作提前預(yù)知結(jié)果，從而有效提升學(xué)生的自主性和實訓(xùn)課程的靈活性。

4 實訓(xùn)課程體系構(gòu)建

我國相關(guān)文件有明確規(guī)定：除傳統(tǒng)文化、思想政治、軍事理論、體育、高等數(shù)學(xué)、信息技術(shù)、勞動教育、心理健康、創(chuàng)業(yè)與職業(yè)發(fā)展等公共基礎(chǔ)課程以外，一部分專業(yè)課程都要涵蓋相關(guān)的實訓(xùn)課程環(huán)節(jié)，如：專業(yè)基礎(chǔ)課程、專業(yè)拓展課程、專業(yè)核心課程等。虛擬現(xiàn)實技術(shù)具體應(yīng)用要以專業(yè)能力為核心，沿著崗位技能的主線打造技術(shù)性與藝術(shù)性并存的虛擬現(xiàn)實資源，合理地優(yōu)化、選擇相關(guān)課程內(nèi)容，以視覺設(shè)計、全景視頻和程序開發(fā)三種類別的課程為主，其他專業(yè)課程為輔，根據(jù)需求進行課程安排和實訓(xùn)體系的構(gòu)建。基礎(chǔ)類課程可以設(shè)置6到8門，主要包括機器視覺編程語言、用戶界面設(shè)計、平面視覺設(shè)計、C語言程序等；專業(yè)類課程以合作課程為主（或項目開發(fā)），包括三維動畫、游戲原型開發(fā)、游戲美術(shù)基礎(chǔ)以及影視特效與后期合成等；核心課程需要重點配置，其游戲引擎基礎(chǔ)、腳本設(shè)計、虛擬仿真引擎技術(shù)、三維模型制作等學(xué)科都是虛擬現(xiàn)實技術(shù)構(gòu)建實訓(xùn)課程體系的關(guān)鍵因素。

從相關(guān)企業(yè)對外招聘的崗位視角出發(fā)，不難看出目前社會對虛擬現(xiàn)實產(chǎn)業(yè)相關(guān)技術(shù)人才的龐大需求量，無論是前期的硬件、軟件開發(fā)，還是后期的服務(wù)與應(yīng)用環(huán)節(jié)都離不開大量的專業(yè)性人才。因此，虛擬現(xiàn)實應(yīng)用技術(shù)在兩年前（2019年）被列入專業(yè)獨立的范圍之內(nèi)，在其良好的發(fā)展趨勢下，對于人才水平的要求也在不斷的提高，而良好的科學(xué)、職業(yè)水平的培養(yǎng)，離不開實訓(xùn)課程體系的構(gòu)建，虛擬現(xiàn)實應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展也和專業(yè)實訓(xùn)課程體系的構(gòu)建息息相關(guān)。

5 結(jié)論

由此可見，虛擬現(xiàn)實應(yīng)用技術(shù)在很多專業(yè)的實訓(xùn)課程中具有非常顯著的發(fā)展?jié)摿εc優(yōu)勢。不但能夠有效解決教學(xué)資源有限導(dǎo)致缺乏實驗設(shè)備的問題，還利于打造一流的實訓(xùn)課程體系，培養(yǎng)學(xué)生們的實際操作能力與判斷力，一定程度上也擴大了實驗和教學(xué)的空間，給學(xué)生帶來更優(yōu)質(zhì)的實訓(xùn)教學(xué)體驗。虛擬現(xiàn)實技術(shù)作為一種科學(xué)、有效的教學(xué)媒介，相信會在未來教學(xué)領(lǐng)域的發(fā)展中得到更多重視，發(fā)揮出實訓(xùn)教學(xué)的重要作用。另外，應(yīng)用虛擬現(xiàn)實技術(shù)專業(yè)實訓(xùn)課程體系的構(gòu)建要結(jié)合先進的教學(xué)理念與自身定位進行不斷探索，才能徹底發(fā)揮其優(yōu)勢，提升實訓(xùn)教學(xué)的整體質(zhì)量。