VR技術(shù)在高職教育中的實(shí)訓(xùn)應(yīng)用

【摘要】隨著科學(xué)技術(shù)在社會(huì)各大領(lǐng)域的普及與應(yīng)用，VR技術(shù)也因此被廣泛應(yīng)用進(jìn)高職教育的實(shí)訓(xùn)中，不但改變以往傳統(tǒng)的教學(xué)模式，而且提高了高職教育實(shí)訓(xùn)成果，繼而拓寬高職教育在社會(huì)的發(fā)展前景?；诖耍疚牧⒆阌谘芯縑R技術(shù)應(yīng)用于高職實(shí)訓(xùn)教學(xué)中，分析了VR技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)、發(fā)展趨勢(shì)以及不足之處，并對(duì)其提供了相關(guān)建議，以便相關(guān)人士參考。

【關(guān)鍵詞】VR技術(shù)? 高職教育? 教學(xué)? 實(shí)訓(xùn)應(yīng)用

【中圖分類號(hào)】G712;G434 ? 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】2095-3089（2021）30-0089-02

一、VR技術(shù)的概念知識(shí)

VR技術(shù)（Virtual Reality，簡(jiǎn)稱VR），又稱為虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，是通過計(jì)算機(jī)構(gòu)建各種虛擬模塊，借用多種專用輸入輸出儀器，通過視覺、聽覺、觸覺、味覺以及嗅覺等作用，使體驗(yàn)者產(chǎn)生和現(xiàn)實(shí)中一樣的感覺。

VR技術(shù)的特點(diǎn)如下：一是對(duì)模擬環(huán)境內(nèi)物體可操作、可得到自然反饋，使用者進(jìn)入虛擬空間，與環(huán)境產(chǎn)生相互作用，對(duì)物體有動(dòng)作，物體的位置和狀態(tài)也應(yīng)改變;二是擁有多種感知方式，比如視覺、聽覺、觸覺、味覺、嗅覺等;三是感受到自己在VR環(huán)境中，當(dāng)使用者感知到虛擬世界時(shí)，五種感覺包括運(yùn)動(dòng)感知等，便會(huì)產(chǎn)生思維共鳴，造成心理沉浸，感覺進(jìn)入到了真實(shí)世界。VR設(shè)備在實(shí)訓(xùn)教學(xué)中改變了過去高職教學(xué)在沒有專業(yè)設(shè)備的情況下，只能用傳統(tǒng)的教學(xué)方式，有效地?cái)U(kuò)展了教學(xué)的認(rèn)知手段和領(lǐng)域。

二、VR技術(shù)在高職教育中的意義

（一）有利于幫助學(xué)生對(duì)知識(shí)重點(diǎn)與難點(diǎn)的理解。對(duì)于知識(shí)對(duì)傳授，不同層次對(duì)學(xué)生在理解上有偏差，在VR課件上可以做到對(duì)實(shí)操的偏差控制，在學(xué)生操作不當(dāng)情況下有多種選項(xiàng)，提示學(xué)生在實(shí)操過程應(yīng)注意要點(diǎn)和難點(diǎn)，通過虛擬現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景中的練習(xí)，可以讓學(xué)生更加進(jìn)一步理解知識(shí)的關(guān)聯(lián)系性，多種學(xué)科知識(shí)融匯貫通就得到了良好的運(yùn)用。

（二）提高學(xué)生學(xué)習(xí)探索新知識(shí)領(lǐng)域的動(dòng)力。VR技術(shù)的虛擬現(xiàn)實(shí)的場(chǎng)景能帶給體驗(yàn)者多種感官上的刺激，獲得的知識(shí)量比在教室里獲得的更加有針對(duì)性，知識(shí)點(diǎn)的掌握程度也優(yōu)于傳統(tǒng)教學(xué)效果。心理實(shí)驗(yàn)證明，人類獲取信息大部分來自視覺和聽覺，持久記憶也是依靠個(gè)人視覺神經(jīng)和聽覺神經(jīng)。高職院校對(duì)學(xué)生本身基礎(chǔ)較差，對(duì)接受新知識(shí)沒有信心[1]，有慣性的畏難情緒，無法給自己提升學(xué)習(xí)動(dòng)力。因此，高職實(shí)訓(xùn)教學(xué)中引入VR技術(shù)應(yīng)用在課件設(shè)計(jì)和課堂教學(xué)，以提高高職學(xué)生的探索新知識(shí)對(duì)動(dòng)力，進(jìn)而提高教學(xué)質(zhì)量[1]。

（三）可以提供多種多樣的教學(xué)手段。在傳統(tǒng)教學(xué)中，有些知識(shí)無法靠簡(jiǎn)單的語(yǔ)言描繪和圖形、圖像無法描述清楚，而VR技術(shù)具有動(dòng)畫虛擬現(xiàn)實(shí)的能力，能夠?qū)⒊橄蟾拍钤碓趯?shí)操過程完美表現(xiàn)出來，甚至可以徹底打破時(shí)間[1]、空間的束縛，大至天體宇宙，小至微米、納米，追溯億萬(wàn)年的演化進(jìn)程，都能一一呈現(xiàn)，通過豐富教學(xué)手段和方式，提升學(xué)生掌握知識(shí)概念原理的能力。

三、VR技術(shù)在高職教學(xué)中的優(yōu)勢(shì)作用

采用VR技術(shù)實(shí)訓(xùn)中所用到的設(shè)備和道具是通過3D建模設(shè)計(jì)出來[1]，在實(shí)訓(xùn)前讓學(xué)生了解這些設(shè)備和道具是如何構(gòu)建出來的，學(xué)生可以通過調(diào)整不同對(duì)參數(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)虛擬場(chǎng)景中設(shè)備和道具對(duì)控制，在不同參數(shù)下創(chuàng)建一個(gè)虛擬對(duì)場(chǎng)景，來實(shí)現(xiàn)對(duì)操作的反復(fù)練習(xí)。科技的發(fā)展在不斷更新迭代，VR設(shè)備可以做到與時(shí)俱進(jìn)，讓學(xué)生可以在課堂學(xué)到最新的應(yīng)用技術(shù)，在面對(duì)未來?yè)駱I(yè)會(huì)更加從容不迫。

（一）運(yùn)行成本低、投資少。VR設(shè)備比起真實(shí)場(chǎng)景對(duì)設(shè)備儀器價(jià)格并不高，現(xiàn)實(shí)對(duì)設(shè)備儀器也會(huì)隨著時(shí)間對(duì)老化過時(shí)，跟不上時(shí)代的步伐。引入VR設(shè)備部分應(yīng)用于高職院校的相關(guān)設(shè)備以及技術(shù)前沿設(shè)備不需要購(gòu)買，只需定制好模型，在未來有新的功能的時(shí)候只要增加相應(yīng)的模塊就可以了，這些VR設(shè)備無論在購(gòu)買還是維修之上所花費(fèi)的費(fèi)用是遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于真實(shí)設(shè)備投入費(fèi)用。

（二）技術(shù)拓展靈活性強(qiáng)。傳統(tǒng)高職院校是實(shí)訓(xùn)室都不會(huì)24小時(shí)開放或者是無限次的使用，這不僅僅是因?yàn)樵O(shè)備需要保養(yǎng)維護(hù)，還有就是課時(shí)的安排學(xué)生真正實(shí)際操作的時(shí)間是有限的。但將VR課件植入VR設(shè)備中，學(xué)生可以隨時(shí)安排自己的實(shí)訓(xùn)時(shí)間不受場(chǎng)地的限制，對(duì)于實(shí)訓(xùn)操作過程中的重點(diǎn)難點(diǎn)問題可以有針對(duì)性去解決，多次循環(huán)操作，大大加強(qiáng)學(xué)生知識(shí)掌握程度，留有大量的時(shí)間把學(xué)到的知識(shí)融匯貫通。

（三）能源消耗低。高職院校實(shí)訓(xùn)室在實(shí)際的使用過程中能源是相對(duì)較高的，甚至部分配置了高精密設(shè)備專業(yè)的實(shí)訓(xùn)基地，實(shí)訓(xùn)課程所需要消耗的能源更是令人望而卻步。VR虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)所消耗的能源是比起真實(shí)的機(jī)電設(shè)備要小得多，也節(jié)能環(huán)保。全部使用的VR設(shè)備所消耗的能源甚至遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于一臺(tái)大型機(jī)電設(shè)備所消耗的能源。

四、VR技術(shù)在高職教學(xué)中的應(yīng)用

（一）VR技術(shù)在綜合布線技術(shù)中的應(yīng)用。綜合布線技術(shù)在實(shí)訓(xùn)操作過程中最難理解的是光纖熔接，在老師講授光纖熔接技術(shù)時(shí)，因熔接機(jī)設(shè)備昂貴不可能人手一臺(tái)，加上光纖細(xì)小繁多，老師在講解過程中不能照顧到每個(gè)學(xué)生是否理解熔纖的流程，更不能有效指導(dǎo)學(xué)生在熔纖過程中應(yīng)注意的事項(xiàng)。采用VR技術(shù)系統(tǒng)，可以把整個(gè)熔接過程虛擬化，并且把容易混淆的步驟，會(huì)導(dǎo)致什么后果展現(xiàn)出來，讓學(xué)生先在仿真的系統(tǒng)中體驗(yàn)光纖熔接過程[2]，為后期在真實(shí)環(huán)境中光纖熔接打下良好基礎(chǔ)。

（二）VR技術(shù)在機(jī)電一體化教學(xué)中的應(yīng)用。在傳統(tǒng)的教學(xué)中機(jī)電專業(yè)的學(xué)生實(shí)訓(xùn)要下到工廠車間，老師通過現(xiàn)場(chǎng)拆解發(fā)動(dòng)機(jī)給學(xué)生講解原理知識(shí)，由于設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜拆解流程繁瑣，以及現(xiàn)場(chǎng)安全存在隱患，學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的掌握有點(diǎn)困難。引入VR設(shè)備將拆解發(fā)動(dòng)機(jī)的課件植入其中，這樣老師可以在安全的環(huán)境下，帶領(lǐng)學(xué)生在360°沉浸式環(huán)境中拆解發(fā)動(dòng)機(jī)，課程中重點(diǎn)、難點(diǎn)可以反復(fù)給學(xué)生演練，這樣在增加趣味性的同時(shí)提高了教學(xué)的質(zhì)量。

（三）VR技術(shù)在旅游培訓(xùn)教學(xué)的應(yīng)用。旅游VR實(shí)訓(xùn)教學(xué)系統(tǒng)是針對(duì)沒有條件實(shí)地去景區(qū)的學(xué)生而設(shè)計(jì)的虛擬現(xiàn)實(shí)教學(xué)演示系統(tǒng)。將旅游景點(diǎn)的建筑特點(diǎn)、人文風(fēng)情、風(fēng)光險(xiǎn)峻的真實(shí)環(huán)境，以超級(jí)高仿真的形式展現(xiàn)在學(xué)生面前，使學(xué)生不走出校園就可以在虛擬景點(diǎn)中理解旅游文化。VR系統(tǒng)不僅提供了對(duì)景點(diǎn)背景介紹、歷史文化的知識(shí)還以互動(dòng)的方式提供多種多樣的教學(xué)形式[3]，還讓學(xué)生對(duì)景點(diǎn)豐富民俗文化、特色風(fēng)情有更加深刻的理解。

五、VR技術(shù)在教學(xué)應(yīng)用之中的不足之處

（一）VR設(shè)備不適合長(zhǎng)時(shí)間佩戴。VR設(shè)備視覺交互基本是放大鏡原理，通過放大鏡把放大的虛像放到用戶的整個(gè)視角內(nèi)，在顯示屏上有兩個(gè)圖像，左右兩個(gè)圖像是有差別的，同樣是模擬現(xiàn)實(shí)人的雙眼，從而產(chǎn)生立體縱深感。顯示屏距離眼球很近，當(dāng)下屏幕制造水平刷效率和分辨率都很低，要想達(dá)到與現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景看到的圖像，刷新率要達(dá)到120Hz/秒，分辨率要到8K。鑒于VR設(shè)備與現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景畫面嚴(yán)重脫節(jié)，腦垂體長(zhǎng)時(shí)間接收到凌亂的信號(hào)會(huì)有排斥反應(yīng)，人所表現(xiàn)出極度的不適、眩暈和嘔吐現(xiàn)象。

（二）老師與學(xué)生交互性不強(qiáng)。在使用VR設(shè)備實(shí)訓(xùn)操作當(dāng)中學(xué)生佩戴VR設(shè)備之后，老師從外部只能看見學(xué)生的肢體動(dòng)作無法了解學(xué)生操作是否規(guī)范，不能在旁給予正確指導(dǎo)。知識(shí)的傳授除了靠語(yǔ)言外，在很大程度上還要進(jìn)行面對(duì)面的眼神交流?，F(xiàn)在的VR設(shè)備還無法做到學(xué)生遇到問題及時(shí)與老師反饋，事后的反饋也只能起到亡羊補(bǔ)牢的作用。

（三）軟件開發(fā)標(biāo)準(zhǔn)不一致。VR的產(chǎn)業(yè)發(fā)展催生出了許多相關(guān)硬件與軟件的生產(chǎn)制造商，但各個(gè)廠家為了維護(hù)自己利益，軟件和硬件只能和關(guān)聯(lián)的企業(yè)產(chǎn)品相互兼容。VR場(chǎng)景建模需要耗費(fèi)大量的人力和物力的，特別是高仿真模塊是企業(yè)致勝法寶。每個(gè)商家都有自己獨(dú)立的軟件標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)應(yīng)用軟件開發(fā)者要應(yīng)對(duì)不同標(biāo)準(zhǔn)，加之對(duì)軟件功能的增加版本的迭代，對(duì)開發(fā)者來說是非常困難的。

六、VR技術(shù)在高職教育中的應(yīng)用建議

（一）拓展教學(xué)資源，整合教學(xué)內(nèi)容。VR技術(shù)是跨多種專業(yè)融合的產(chǎn)業(yè)，特別是以虛擬技術(shù)專業(yè)為領(lǐng)頭的高水平專業(yè)群，更加要注重各個(gè)專業(yè)對(duì)VR專業(yè)的支撐作用，建立健全VR教學(xué)資源內(nèi)容，形成豐富VR教學(xué)資源庫(kù)，把VR技術(shù)高水平專業(yè)群引領(lǐng)到新的一個(gè)高度。

（二）虛擬課件及時(shí)更新。因特爾創(chuàng)始人之一戈登·摩爾提出的摩爾定律：當(dāng)價(jià)格不變時(shí)，IC上可容納的晶體管數(shù)目，約每隔18個(gè)月便會(huì)增加一倍，性能也將提升一倍。這個(gè)定律也適用于VR設(shè)備上，教學(xué)資源和教學(xué)經(jīng)費(fèi)是有限的，科學(xué)技術(shù)隨著時(shí)間推移也在不斷更新，VR技術(shù)可以及時(shí)緊跟當(dāng)下的先進(jìn)技術(shù)，融入到教學(xué)課件中去，確保老師教的都是新的，學(xué)生學(xué)的都是用的。

（三）遠(yuǎn)程教育。VR技術(shù)配合現(xiàn)在日益成熟的5G網(wǎng)絡(luò)，利用其高帶寬低延時(shí)的特性，可以實(shí)現(xiàn)高端裝備、醫(yī)療、軍工等專業(yè)在異地多人協(xié)同場(chǎng)景下的培訓(xùn)和訓(xùn)練。在2019年4月北京舉辦的中國(guó)慕課大會(huì)上，南京航空大學(xué)田威教授給大家呈現(xiàn)了一場(chǎng)跨越四千公里的“異地協(xié)同虛擬裝配實(shí)驗(yàn)”就是最好詮釋。

七、結(jié)束語(yǔ)

在教育部倡導(dǎo)下職業(yè)教育進(jìn)入到提質(zhì)培優(yōu)高質(zhì)量發(fā)展的新階段，VR技術(shù)設(shè)備引入實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)教學(xué)中將成為一種趨勢(shì)，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)作為在高職院校職業(yè)教育方面會(huì)越來越得到重視，以傳統(tǒng)專業(yè)內(nèi)容結(jié)合VR技術(shù)手段，可以不斷革新教學(xué)方法，打破學(xué)科型課程教學(xué)以知識(shí)灌輸、學(xué)生被動(dòng)接受、實(shí)踐與理論脫節(jié)的實(shí)施方式，不但改變以往傳統(tǒng)的教學(xué)模式，而且提高了高職教育實(shí)訓(xùn)成果，繼而拓寬高職教育在社會(huì)的發(fā)展前景，為職業(yè)教育注入新的活力。

參考文獻(xiàn)：

[1]曾凌峰.VR技術(shù)在高職教學(xué)中的應(yīng)用[J].計(jì)算機(jī)光盤軟件與應(yīng)用， 2011（6）：192-192

[2]賈鳳利.VR技術(shù)在綜合布線技術(shù)實(shí)訓(xùn)教學(xué)中的應(yīng)用[J].數(shù)碼世界，2019（3）：206

作者簡(jiǎn)介：

伍毅（1971年-），男，湖南湘潭人，高級(jí)工程師，本科學(xué)歷，研究方向?yàn)樾畔⒒こ獭?/p>