VR技術(shù)在電子信息工程專業(yè)實踐教學(xué)中的應(yīng)用

楊保?！?yán)小黑　李瑞利

關(guān)鍵詞：VR技術(shù)；電子信息工程專業(yè)；應(yīng)用策略

中圖法分類號：TP399 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

1 VR技術(shù)概述

VR是英文Virtual Reality的縮寫，即虛擬現(xiàn)實技術(shù)，其借助多傳感交互技術(shù)、高分辨率顯示技術(shù)、三維圖形生成技術(shù)，生成一種能夠為參與者提供直觀感受并允許其交互性參與虛擬環(huán)境，在計算機(jī)技術(shù)的輔助下使人獲得觸覺、聽覺、視覺感知，并在實際操作中獲得真情實感。VR技術(shù)最早起源于20世紀(jì)，隨著現(xiàn)代信息技術(shù)的發(fā)展而逐漸發(fā)展起來。就VR技術(shù)的組織構(gòu)成來講，其中融合了計算機(jī)圖形學(xué)技術(shù)、傳感技術(shù)、圖像處理技術(shù)、多媒體技術(shù)等現(xiàn)代化技術(shù)，具有超強(qiáng)的虛擬環(huán)境生成功能，以及感知性、浸沒感、交互性、構(gòu)想性等顯著特征，能夠給人以高度仿真的環(huán)境沉浸感。時至今日，VR技術(shù)開發(fā)越發(fā)成熟，并廣泛應(yīng)用于多個領(lǐng)域和場景，如旅游、教育、醫(yī)療等。如今，VR技術(shù)已成為促進(jìn)現(xiàn)代教育發(fā)展的新型手段，能夠營造了生動、逼真的學(xué)習(xí)環(huán)境，相比于應(yīng)試教育結(jié)構(gòu)下的被動性理論灌輸，其更有利于提升學(xué)生對知識的感知、理解和內(nèi)化，從而為進(jìn)一步的應(yīng)用打下堅實的基礎(chǔ)。

2應(yīng)用效果

在倡導(dǎo)教育升級的新時期背景下，將VR技術(shù)應(yīng)用于電子信息工程專業(yè)實踐教學(xué)中，必然對專業(yè)教學(xué)大有裨益。

（1）符合教育升級改革的潮流趨勢，有利于提升教育質(zhì)量。實踐教學(xué)是電子信息工程專業(yè)教育體系中的重要環(huán)節(jié)，能夠依托實踐經(jīng)驗的獲取來夯實學(xué)生的專業(yè)知識基礎(chǔ)，在促進(jìn)學(xué)生創(chuàng)新、提高學(xué)生應(yīng)用能力、培養(yǎng)學(xué)生解決實際問題能力等方面至關(guān)重要。以往的教學(xué)改革雖然也關(guān)注教學(xué)方式、手段的革新，但多建立在教師傳統(tǒng)“教法”的升級改造基礎(chǔ)之上。VR技術(shù)屬于一種先進(jìn)的計算機(jī)技術(shù)，能夠在融合多種技術(shù)的基礎(chǔ)上具備強(qiáng)大的功能，以滿足教育現(xiàn)代化的目標(biāo)要求，能夠依托強(qiáng)大的功能和資源優(yōu)勢來創(chuàng)建擬仿真教學(xué)實驗室、在線教育平臺等。將VR技術(shù)應(yīng)用于電子信息工程專業(yè)實踐教學(xué)中，不僅符合教育現(xiàn)代化潮流趨勢，更能夠在VR技術(shù)強(qiáng)大的優(yōu)勢作用下使實踐教學(xué)痛點得到徹底解決。

（2）實現(xiàn)教育資源集約化，有益于教學(xué)效果的優(yōu)化。隨著高等教育普及化、大眾化發(fā)展，高校電子信息工程專業(yè)生源數(shù)量急速增長，有限的實踐教學(xué)資源并不能完全滿足急速增長的學(xué)生學(xué)習(xí)需求。而VR技術(shù)在電子信息工程專業(yè)實踐教學(xué)中的應(yīng)用，能夠使高校在有限的投入下依托VR技術(shù)強(qiáng)大的聚合能力而獲得豐富的教學(xué)資源。比如，教師可以在大數(shù)據(jù)技術(shù)的作用下，將學(xué)生日常學(xué)習(xí)有關(guān)的教學(xué)內(nèi)容、進(jìn)度、成績、喜好等進(jìn)行數(shù)據(jù)信息匯總，并以此為依據(jù)建立VR課堂。同時，在數(shù)據(jù)信息共享的作用下，將VR課堂與全國百余所高校的電子信息工程專業(yè)優(yōu)秀課程資源以及電子信息工程領(lǐng)域的真實項目進(jìn)行對接，以此來實現(xiàn)電子信息工程專業(yè)實踐教學(xué)資源、內(nèi)容的拓展。

（3）由于實踐教學(xué)設(shè)備的數(shù)量、學(xué)生實踐時間以及實驗室緊缺，且同一個實踐項目服務(wù)于來自不同專業(yè)及不同班級的學(xué)生，再加上實踐項目的復(fù)雜性，需要教師長時間的操作演示，因此，無法實現(xiàn)讓每位學(xué)生動手操作。而應(yīng)用VR技術(shù)則進(jìn)一步擴(kuò)大了學(xué)生自主操作空間，還有利于減少實踐過程中的風(fēng)險。

3應(yīng)用策略

3.1夯實保障條件

VR技術(shù)在電子信息工程專業(yè)實踐教學(xué)中的應(yīng)用是“互聯(lián)網(wǎng)+教育”的具體體現(xiàn)，具有重要的現(xiàn)實意義。對此，高校需要對VR技術(shù)在電子信息工程專業(yè)實踐教學(xué)中的應(yīng)用給予足夠的重視與支持，以此為后續(xù)各項VR技術(shù)教學(xué)工作的開展提供一個良好的外部環(huán)境。具體來講，高校需要充分重視VR技術(shù)的引人工作，以電子信息工程專業(yè)實踐教學(xué)需求為導(dǎo)向，夯實軟硬件基礎(chǔ)，以推動VR技術(shù)的順利應(yīng)用，從而構(gòu)建更加良好的育人環(huán)境。

硬件保障建設(shè)方面，高校要加速教育信息化轉(zhuǎn)型升級，平衡好各環(huán)節(jié)、各板塊的發(fā)展關(guān)系，做好宏觀統(tǒng)籌規(guī)劃。積極構(gòu)建虛擬現(xiàn)實智慧教室，并配置立體投影機(jī)、電動銀幕、DLP立體眼鏡、定制電腦主機(jī)、信號擴(kuò)展器、空中鼠標(biāo)等設(shè)備，為電子信息工程專業(yè)日常各類實踐教學(xué)活動的開展提供實習(xí)、實訓(xùn)的空間支持，使學(xué)生能夠在動手操作中獲得直觀專業(yè)感知。

軟件建設(shè)方面，要求高校適配科學(xué)的組織結(jié)構(gòu)，以促進(jìn)電子信息工程專業(yè)實踐教學(xué)規(guī)范、有序運行。事實上，基于VR技術(shù)的電子信息工程專業(yè)實踐教學(xué)更具開放性，在一定程度上加大了實踐教學(xué)管理工作難度。為此，高校應(yīng)進(jìn)一步細(xì)化組織結(jié)構(gòu)，形成教務(wù)處、院系、實驗實訓(xùn)中心三位一體的實踐教學(xué)管理體系，從宏觀和微觀層次上推動VR技術(shù)在電子信息工程專業(yè)實踐教學(xué)中的應(yīng)用落實。同時，籌劃建立專門的虛擬實踐教學(xué)指揮中心，及時發(fā)現(xiàn)實踐中遇到的問題，協(xié)調(diào)好各類資源分配，針對性地加強(qiáng)工作指導(dǎo)和質(zhì)量監(jiān)督，以實現(xiàn)該項工作的持續(xù)優(yōu)化與發(fā)展。此外，為發(fā)揮VR技術(shù)教學(xué)的作用，高校方面還需要依據(jù)電子信息工程專業(yè)實踐教學(xué)需要，聯(lián)合相關(guān)高校做好教學(xué)數(shù)據(jù)庫資源的共享共建工作，為VR教室的資源展示提供豐富而多元化的教學(xué)資源數(shù)據(jù)包。

3.2提升師資素養(yǎng)

VR技術(shù)在電子信息工程專業(yè)實踐教學(xué)中的應(yīng)用，除了必要的硬件支撐，教師作為主導(dǎo)發(fā)揮著不可或缺的作用，并對其職業(yè)素養(yǎng)提出了新的要求。在一定程度上，教師的信息化素養(yǎng)影響了VR技術(shù)在電子信息工程專業(yè)實踐教學(xué)中的應(yīng)用效果。事實上，VR技術(shù)的專業(yè)性偏高，電子信息工程專業(yè)實踐教學(xué)內(nèi)容設(shè)計及軟件開發(fā)均需專業(yè)人員完成。因此，一方面，為了滿足VR技術(shù)在電子信息工程專業(yè)實踐教學(xué)中的應(yīng)用需求，高校可針對性地引進(jìn)一批專項人才，面向公眾市場開放，擇優(yōu)錄取并建立一支高水平的技術(shù)隊伍，使其配合實踐教學(xué)項目的開發(fā)和建設(shè)，以提高學(xué)校在該領(lǐng)域的自主性、靈活性，為電子信息工程專業(yè)校本課程建設(shè)奠定基礎(chǔ)；另一方面，VR在電子信息工程專業(yè)實踐教學(xué)中的應(yīng)用并非單純的技術(shù)問題，其根本在于培養(yǎng)人才，同時教師的參與不可或缺，以避免突出虛實情景而忽視教學(xué)目標(biāo)的問題。因此，高校還需展開多樣化的培訓(xùn)和教研活動，并引導(dǎo)專業(yè)教師加強(qiáng)對VR技術(shù)的研究，為電子信息工程虛擬實踐教學(xué)資源的開發(fā)提供切實可行的理論支撐，并打通內(nèi)部交互通道，促進(jìn)專業(yè)教師與VR技術(shù)人才之間的動態(tài)交流，從而提高專業(yè)教師的操作水平。如此，在高水平的師資隊伍支持下，VR技術(shù)在電子信息工程專業(yè)實踐教學(xué)中的應(yīng)用勢必會更加順暢、高效。

3.3深化課程建設(shè)

VR技術(shù)豐富了電子信息工程專業(yè)實踐教學(xué)形式，包括虛擬實驗、虛擬實訓(xùn)、虛擬實習(xí)等，還拓展了實踐教學(xué)深度，使教學(xué)更具靈活性、啟示性和創(chuàng)新性。基于此，高校要致力于創(chuàng)新性虛擬實踐教學(xué)項目的開發(fā)，以虛擬實驗為核心，有機(jī)地將理論教學(xué)與實踐教學(xué)串聯(lián)起來，形成虛實相合的實踐教學(xué)體系，夯實學(xué)生知識基礎(chǔ)，并鍛煉其創(chuàng)新思維、解決問題等綜合素養(yǎng)。VR立體化的特性，使理論知識形象化地呈現(xiàn)在學(xué)生面前，且不受時間、空間的限制，隨時隨地進(jìn)行實踐教學(xué)。但是，需要指出的是，基于VR技術(shù)的電子信息工程專業(yè)虛擬實訓(xùn)實驗是實踐教學(xué)方式的有力補(bǔ)充，教師應(yīng)把“能實不虛”的教學(xué)原則時刻貫徹在實際教學(xué)中，牢牢把握住實踐教學(xué)的核心，有機(jī)地將零散、碎片的資源整合起來，為學(xué)生構(gòu)建完整的知識體系。在電子信息工程專業(yè)實踐教學(xué)中引進(jìn)VR技術(shù)，形成理論模塊與實踐模塊相輔相成的課程生態(tài)，將之科學(xué)地嵌入知識課堂，在“學(xué)中做、做中學(xué)”，以增強(qiáng)學(xué)生的沉浸式學(xué)習(xí)體驗?；趯W(xué)生對基礎(chǔ)知識的良好消化和掌握，創(chuàng)設(shè)虛擬現(xiàn)實場景，并整合校外實踐教學(xué)資源，以問題為導(dǎo)向驅(qū)動學(xué)生自主學(xué)習(xí)，在潛移默化中提升其應(yīng)用能力。在此過程中，高校要加強(qiáng)與兄弟院校之間的合作，攜手開發(fā)虛擬實踐教學(xué)資源，以降低成本、提高收益。

3.4完善評價機(jī)制

VR技術(shù)在電子信息工程專業(yè)實踐教學(xué)中的應(yīng)用，其重點是育人，保證實踐教學(xué)質(zhì)量是核心。因此，要強(qiáng)化電子信息工程專業(yè)實踐教學(xué)管理，把過程管理和目標(biāo)管理相結(jié)合，促使VR技術(shù)優(yōu)勢得以充分發(fā)揮。事實上，VR技術(shù)具有信息痕跡管理功能，可以記載學(xué)生實踐中的各類數(shù)據(jù)，包括眼部運動、肢體動作、聲音心跳以及操作數(shù)據(jù)等，為實踐教學(xué)過程管理提供了有效支持。基于此，高校要注重整合、分析實踐教學(xué)過程中VR系統(tǒng)記錄的各項數(shù)據(jù)，建立科學(xué)的評價反饋機(jī)制，通過學(xué)生的系列行為來分析他們的知識水平、能力素質(zhì)、學(xué)習(xí)態(tài)度等，繼而生成學(xué)生學(xué)習(xí)情況檔案，及時發(fā)現(xiàn)問題、深刻剖析緣由，為其設(shè)計個性化成長方案，最終不斷向育人目標(biāo)靠攏。同時，學(xué)生作為學(xué)習(xí)主體，是VR技術(shù)應(yīng)用在電子信息工程專業(yè)實踐教學(xué)中的體驗者、受益者，其意見或建議亦相當(dāng)重要，是高校虛擬實踐教學(xué)改革的重要考量。為此，完善實踐教學(xué)評價機(jī)制還需重視學(xué)生評價，通過調(diào)查問卷、線上留言等方式廣泛采集學(xué)生反饋的信息，以提高VR技術(shù)應(yīng)用在電子信息工程專業(yè)實踐教學(xué)中的針對性、適應(yīng)性以及實效性。

3.5促進(jìn)成果轉(zhuǎn)化

虛擬實踐成果的創(chuàng)造與轉(zhuǎn)化是VR技術(shù)應(yīng)用在電子信息工程專業(yè)實踐教學(xué)中不可或缺的一環(huán)，在現(xiàn)實中驗證其科學(xué)性、合理性對提高學(xué)生操作能力、創(chuàng)新思維等至關(guān)重要，并有利于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)信心。基本上所有智力成果的轉(zhuǎn)化都需要依靠充足的經(jīng)費，虛擬成果轉(zhuǎn)化也不例外?；诖?，我們可以考慮把校企合作作為高校獲得經(jīng)費支持的一條重要途徑。產(chǎn)學(xué)研一體化政策導(dǎo)向下，高校要積極推動校企合作，協(xié)調(diào)好雙方之間的利益關(guān)系，以人才供需關(guān)系為切入點，充分發(fā)揮高校在辦學(xué)及地緣上的優(yōu)勢，積極謀求企業(yè)在經(jīng)濟(jì)上的幫助。在這個過程中，首先高校要加大宣傳力度，以“互聯(lián)網(wǎng)+教育”為立足點，力求做到高校與企業(yè)合作共建、校企共育，雙方共同籌劃、攜手并進(jìn)，聯(lián)手開發(fā)虛擬實驗實訓(xùn)平臺，完善電子信息工程專業(yè)實踐教學(xué)項目，提高課件的真實性、可感性，從而增強(qiáng)基于VR技術(shù)的電子信息工程專業(yè)實踐教學(xué)效果，促進(jìn)更多的創(chuàng)新成果產(chǎn)出。同時，加速第二課堂陣地開發(fā)，為學(xué)生尋求企業(yè)崗位實習(xí)的機(jī)會，并依托VR技術(shù)提供虛擬教師指導(dǎo)，將專業(yè)教師與一線能手聚集起來，為學(xué)生操作實踐和企業(yè)員工培訓(xùn)提供雙向指導(dǎo)，實現(xiàn)校企合作共贏的目標(biāo)，進(jìn)而有效促進(jìn)虛擬實驗成果產(chǎn)出和向現(xiàn)實成果的轉(zhuǎn)化。

4結(jié)束語

VR技術(shù)作為一種先進(jìn)的計算機(jī)技術(shù)，能夠為學(xué)生構(gòu)建起一個極具交互、想象、沉浸式的教學(xué)環(huán)境，以此來增強(qiáng)學(xué)生對所學(xué)知識的感知能力。這不僅符合當(dāng)今教育現(xiàn)代化的潮流趨勢，也是“VR+教育”下教師對教育現(xiàn)代化的一種有益且大膽的嘗試，更是教育深化改革的必然之選，能夠在以往教學(xué)環(huán)境、資源等的基礎(chǔ)上為學(xué)生構(gòu)建起一個全新的學(xué)習(xí)環(huán)境，以此來實現(xiàn)學(xué)法、教法的革新，因此，在未來的發(fā)展中，學(xué)校要繼續(xù)在VR技術(shù)領(lǐng)域深耕，積極構(gòu)建功能完備、內(nèi)容豐富的電子信息工程專業(yè)虛擬仿真教學(xué)環(huán)境。

作者簡介：

楊保海（1978—），碩士，教授，研究方向：教育信息化。

李瑞利（1979—），碩士，實驗管理員，研究方向：教育管理（通信作者）。