VR虛擬現(xiàn)實(shí)仿真技術(shù)融入職業(yè)教育實(shí)訓(xùn)教學(xué)模式探究

翟峻

（甘肅鋼鐵職業(yè)技術(shù)學(xué)院，甘肅 嘉峪關(guān) 735100）

VR虛擬現(xiàn)實(shí)仿真技術(shù)在職業(yè)教育實(shí)訓(xùn)教學(xué)中有著突出性優(yōu)勢(shì)，不僅能夠在無實(shí)訓(xùn)設(shè)備的條件下設(shè)置虛擬的實(shí)訓(xùn)教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生的專業(yè)技能，還可以將抽象、復(fù)雜的教學(xué)內(nèi)容通過直觀的圖像形式進(jìn)行展現(xiàn)，化繁為簡，更便于學(xué)生的理解和掌握?；赩R虛擬現(xiàn)實(shí)仿真技術(shù)對(duì)職業(yè)教育實(shí)訓(xùn)教學(xué)的推動(dòng)和輔助作用，廣大職業(yè)技術(shù)院校應(yīng)該對(duì)此予以高度重視和關(guān)注，并將其廣泛應(yīng)用于實(shí)訓(xùn)教學(xué)中，推動(dòng)專業(yè)實(shí)訓(xùn)教學(xué)模式的改革和創(chuàng)新，是職業(yè)教育發(fā)展中的重要轉(zhuǎn)折點(diǎn)。

1 VR虛擬現(xiàn)實(shí)仿真技術(shù)的概念

簡而言之，VR虛擬現(xiàn)實(shí)仿真技術(shù)是基于互聯(lián)網(wǎng)信息技術(shù)基礎(chǔ)上的綜合性智能技術(shù)，以計(jì)算機(jī)仿真系統(tǒng)為依托，結(jié)合用戶需求，設(shè)置相應(yīng)參數(shù)，將抽象、靜態(tài)的信息通過VR技術(shù)處理創(chuàng)建出動(dòng)態(tài)的立體畫面，為使用者呈現(xiàn)出仿真實(shí)體行為的情境，感受身臨其境的虛擬仿真世界，能夠全身心地沉浸其中。隨著現(xiàn)代信息技術(shù)的改革與發(fā)展，職業(yè)教育實(shí)訓(xùn)教學(xué)模式也在不斷創(chuàng)新，VR虛擬現(xiàn)實(shí)仿真技術(shù)的融入不僅改善了傳統(tǒng)實(shí)訓(xùn)教學(xué)因資金有限、產(chǎn)地、設(shè)備不足等因素造成的困境，還通過仿真情景化教學(xué)讓學(xué)生在虛擬實(shí)踐過程中能夠?qū)⑺鶎W(xué)理論知識(shí)融會(huì)貫通，真切體會(huì)到實(shí)訓(xùn)教學(xué)所強(qiáng)調(diào)的實(shí)踐動(dòng)手能力以及解決問題的邏輯思維等，培養(yǎng)學(xué)生的綜合素養(yǎng)，能有效提升教學(xué)效果。VR虛擬現(xiàn)實(shí)仿真技術(shù)起源于20世紀(jì)末期，截至現(xiàn)在，發(fā)展不過數(shù)十年，還有很多地方需要進(jìn)一步完善，但其創(chuàng)設(shè)的仿真虛擬情境，栩栩如生，十分逼真，讓人身臨其境，其所營造的虛擬環(huán)境和感知具有較強(qiáng)的交互性、感知性和自主性，是目前其他現(xiàn)代化技術(shù)手段所達(dá)不到的效果。尤其是對(duì)于智能制造專業(yè)群實(shí)訓(xùn)教學(xué)而言，如電氣自動(dòng)化、機(jī)電一體化、機(jī)械設(shè)計(jì)與制造、工業(yè)機(jī)器人等相關(guān)專業(yè)，VR虛擬現(xiàn)實(shí)仿真技術(shù)的應(yīng)用可以融合實(shí)訓(xùn)教學(xué)需求，構(gòu)建實(shí)訓(xùn)教學(xué)相關(guān)的虛擬實(shí)訓(xùn)工作任務(wù)、虛擬工廠等虛擬與現(xiàn)實(shí)交互式的實(shí)訓(xùn)環(huán)境。

2 我國職業(yè)院校實(shí)訓(xùn)教學(xué)人才培養(yǎng)現(xiàn)狀

實(shí)訓(xùn)是職業(yè)教育中的重要教學(xué)環(huán)節(jié)，需要結(jié)合相關(guān)專業(yè)崗位能力需求和專業(yè)人才培養(yǎng)規(guī)律和目標(biāo)，在專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)積極開展學(xué)生技能教學(xué)和訓(xùn)練。實(shí)訓(xùn)課程的開設(shè)效果將直接影響專業(yè)人才專業(yè)知識(shí)、技能水平、創(chuàng)新精神、職業(yè)素養(yǎng)等綜合能力的培養(yǎng)。隨著職業(yè)教育的深入改革與發(fā)展，實(shí)訓(xùn)教學(xué)在職業(yè)院校人才職業(yè)教育培養(yǎng)中的課時(shí)比例不斷提高，職業(yè)院校也開始大力建設(shè)、完善和改進(jìn)實(shí)訓(xùn)基地。然而，在實(shí)際開展實(shí)訓(xùn)教學(xué)課程中，因多方面因素的限制和影響導(dǎo)致課程開展教學(xué)并未達(dá)到預(yù)期。首先，由于資金缺乏，各地區(qū)職業(yè)教育發(fā)展水平參差不齊。部分經(jīng)濟(jì)困難地區(qū)雖然已經(jīng)充分認(rèn)識(shí)到實(shí)訓(xùn)教學(xué)的重要性和獨(dú)特價(jià)值，但是，由于缺乏資金支持，導(dǎo)致實(shí)訓(xùn)課程遲遲無法真實(shí)開展。還有部分職業(yè)院校有一定的經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)并投入建設(shè)了實(shí)訓(xùn)基地，但是，隨著技術(shù)的發(fā)展和更新，實(shí)訓(xùn)設(shè)備的后期維護(hù)和消耗較大，造成了嚴(yán)重的資金壓力。其次，實(shí)訓(xùn)教學(xué)具有一定的危險(xiǎn)性，尤其是智能制造類專業(yè)實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié)，學(xué)生的人身安全缺乏保障。

3 VR虛擬現(xiàn)實(shí)仿真技術(shù)融入實(shí)訓(xùn)教學(xué)的優(yōu)勢(shì)

與傳統(tǒng)實(shí)訓(xùn)教學(xué)相比，將VR虛擬現(xiàn)實(shí)仿真技術(shù)應(yīng)融入職業(yè)教育實(shí)訓(xùn)教學(xué)，在教學(xué)模式和人才培養(yǎng)上有著明顯優(yōu)勢(shì)，主要如下：

（1）效率高，投資少，更新快。VR虛擬現(xiàn)實(shí)仿真技術(shù)通過計(jì)算機(jī)仿真系統(tǒng)構(gòu)建了虛擬與現(xiàn)實(shí)交互的實(shí)訓(xùn)環(huán)境，由于是人工智能系統(tǒng)的自動(dòng)調(diào)制，其精確度較高，與傳統(tǒng)實(shí)訓(xùn)器材人工調(diào)式相比，發(fā)生意外及突發(fā)事件的概率相對(duì)較低，所以虛擬設(shè)備運(yùn)行效率比實(shí)際安置的設(shè)備器材運(yùn)行效率要更高。同時(shí)，VR虛擬現(xiàn)實(shí)仿真系統(tǒng)的建立資金只需實(shí)際實(shí)訓(xùn)基地建設(shè)的幾十分之一，前期資金投入較少，并且隨著器械設(shè)備的改革和更新，VR虛擬現(xiàn)實(shí)仿真技術(shù)只需在原有基礎(chǔ)上進(jìn)行技術(shù)更替，與實(shí)際實(shí)訓(xùn)基地的設(shè)備更新相比，資金消耗大幅度降低。

（2）消耗低，應(yīng)用范圍廣，無地域限制。VR虛擬現(xiàn)實(shí)仿真技術(shù)是以互聯(lián)網(wǎng)為媒介，通過仿真系統(tǒng)構(gòu)建虛擬實(shí)訓(xùn)環(huán)境，只需要定期對(duì)互聯(lián)網(wǎng)設(shè)備及虛擬仿真系統(tǒng)進(jìn)行維護(hù)和更新，在實(shí)訓(xùn)過程中能耗消費(fèi)較低。即使出現(xiàn)突發(fā)狀況也能及時(shí)得到解決，并不會(huì)對(duì)實(shí)訓(xùn)課程造成影響。除此之外，VR虛擬現(xiàn)實(shí)仿真技術(shù)在實(shí)訓(xùn)教學(xué)中應(yīng)用范圍極廣，不僅能夠突破現(xiàn)實(shí)難題，解決當(dāng)前實(shí)訓(xùn)困境，提高操作安全性，還可以應(yīng)用于難度較小的實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目，通過虛擬仿真訓(xùn)練培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)操能力，減少實(shí)訓(xùn)基地資源投入，可以將更多的資金投放到有挑戰(zhàn)性的實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目中。

（3）靈活性好，難度較小，更加生動(dòng)形象。與傳統(tǒng)實(shí)際實(shí)訓(xùn)相比，VR虛擬現(xiàn)實(shí)仿真技術(shù)的靈活性更強(qiáng)，對(duì)于實(shí)訓(xùn)過程中的重難點(diǎn)可以通過人為設(shè)置記錄下來，并反復(fù)進(jìn)行演練，同時(shí)，還可以根據(jù)每位學(xué)生的需求自主調(diào)試虛擬仿真系統(tǒng)的運(yùn)行速度，因人而異地安排適宜的實(shí)訓(xùn)內(nèi)容，提高學(xué)生的操作能力。VR虛擬現(xiàn)實(shí)仿真技術(shù)的應(yīng)用使職業(yè)教育實(shí)訓(xùn)課程教學(xué)不再枯燥、單一，通過與多媒體的完美融合，將復(fù)雜、機(jī)械的操作內(nèi)容變得更加生動(dòng)、形象，富有情趣，可以有效激發(fā)和調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。

4 VR虛擬現(xiàn)實(shí)仿真技術(shù)融入實(shí)訓(xùn)教學(xué)的方式

隨著信息技術(shù)的更替發(fā)展，“虛擬現(xiàn)實(shí)+人工智能”的VR虛擬現(xiàn)實(shí)仿真技術(shù)改善了實(shí)訓(xùn)教學(xué)的困境，改革了專業(yè)人才培養(yǎng)模式，主要包括以下兩個(gè)組成部分，即硬件設(shè)備和軟件環(huán)境。

（1）硬件設(shè)備。VR虛擬現(xiàn)實(shí)仿真技術(shù)可以讓學(xué)生在虛擬環(huán)境中感知到聽覺、視覺及觸覺，需要在實(shí)訓(xùn)過程中為了能夠有更清晰的沉浸式感知，需要借助視覺現(xiàn)實(shí)設(shè)備、感知設(shè)備、交互設(shè)備等各類虛擬現(xiàn)實(shí)硬件設(shè)備。

（2）軟件環(huán)境。由于VR虛擬現(xiàn)實(shí)仿真技術(shù)的專業(yè)性，應(yīng)采用校企合作共建虛擬仿真實(shí)訓(xùn)平臺(tái)，基于B/S和C/S網(wǎng)絡(luò)協(xié)議下實(shí)現(xiàn)了企業(yè)與學(xué)校之間數(shù)據(jù)共享，可以將其中一方收集的信息實(shí)時(shí)傳輸?shù)搅硗庖环?，完善?shù)據(jù)管理。虛擬仿真實(shí)訓(xùn)平臺(tái)應(yīng)包含教學(xué)資源庫、教學(xué)管理平臺(tái)、課件制作平臺(tái)等方面，使教師能夠通過平臺(tái)完成學(xué)習(xí)進(jìn)度跟蹤管理、考核等實(shí)訓(xùn)教學(xué)環(huán)節(jié)；學(xué)生通過平臺(tái)能夠課堂學(xué)習(xí)、在線實(shí)訓(xùn)操作、課后實(shí)訓(xùn)考核等方式完成實(shí)訓(xùn)學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)，同時(shí)，學(xué)生可以通過PC或手機(jī)APP方式接入平臺(tái)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)訓(xùn)學(xué)習(xí)，學(xué)生可以不受限制地參與實(shí)訓(xùn)教學(xué)過程中。

5 應(yīng)用案例分析

以甘肅鋼鐵職業(yè)技術(shù)學(xué)院2019年完成的智能制造實(shí)踐中心柔性生產(chǎn)線建設(shè)與VR虛擬仿真實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)建設(shè)項(xiàng)目為例，該項(xiàng)目通過智能制造柔性生產(chǎn)線、柔性生產(chǎn)線VR虛擬仿真教學(xué)實(shí)訓(xùn)室、柔性生產(chǎn)線VR虛擬仿真教學(xué)平臺(tái)、智能制造柔性生產(chǎn)線教學(xué)資源包等子項(xiàng)目建設(shè)，利用VR虛擬現(xiàn)實(shí)仿真技術(shù)輔助實(shí)訓(xùn)教學(xué)有效改善原來實(shí)訓(xùn)教學(xué)面臨的設(shè)備昂貴、場(chǎng)地有限、工位不足、實(shí)訓(xùn)安全等方面問題，同時(shí)通過校企融合分析智能制造人才需求，精準(zhǔn)定位職業(yè)能力，建立融入式人才培養(yǎng)模式，對(duì)智能制造專業(yè)課程體系進(jìn)行基于虛擬仿真實(shí)訓(xùn)教學(xué)模式的重構(gòu)等方式，將柔性生產(chǎn)線VR虛擬仿真教學(xué)融入智能制造專業(yè)集群各專業(yè)實(shí)訓(xùn)教學(xué)環(huán)節(jié)，提高學(xué)生專業(yè)實(shí)際操作能力、創(chuàng)新創(chuàng)造能力、團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力，進(jìn)而促進(jìn)學(xué)生綜合實(shí)踐素質(zhì)的提升。

6 結(jié)語

綜上，隨著VR虛擬現(xiàn)實(shí)仿真技術(shù)的不斷發(fā)展和完善，已逐步被教育行業(yè)所接納，VR虛擬現(xiàn)實(shí)仿真技術(shù)將促使職業(yè)教育中實(shí)訓(xùn)教學(xué)環(huán)節(jié)更有效、更節(jié)省、更安全，是未來職業(yè)教育人才培養(yǎng)模式中實(shí)訓(xùn)教學(xué)環(huán)節(jié)的必然趨勢(shì)。