虚拟现实技术在高职实践教学中的应用探究

姚永聪

虚拟现实技术在高职实践教学中的应用探究

姚永聪

介绍了虚拟现实技术的内涵，并在结合高职实践教学特点的基础上，探讨了将其应用到高职实践教学的意义和具体方式，提出虚拟现实技术实现了教育资源的共享，在高职实践教学中发挥着重要的作用。

高职；实践教学；虚拟现实技术

实践教学是高职院校培养技能型人才的重要方式之一，它的成功与否是高职教育能否真正实现其培养技能型人才的关键。然而由于高职实践教学经费投入的不足，双师型教师的缺乏以及实训基地设备的陈旧等方面的原因，限制了高职教育的发展。本文引入虚拟现实技术，试图采用虚拟的方式来克服实践教学资源不可还原性的缺点，实现各高职院校教育资源的共享，谋求高职教育的最优化发展，是职业教育发展的必然趋势。

一、虚拟现实技术的内涵

虚拟现实（Virtual Reality,简称VR）技术是兴起于20世纪90年代的一种新型的信息应用技术，它以计算机技术为核心，汇集了计算机图形学、多媒体技术、人工智能、传感器技术、高度并行的实时计算技术和人的行为学研究等多项技术，生成逼真的视、听、触觉一体化的特定范围的虚拟环境，用户借助必要的设备与虚拟环境中的对象进行交互作用，相互影响，从而产生如同真实环境的感受和体验。[1]

虚拟现实技术能够营造逼真的、模拟的学习情境，让学生沉浸在虚拟世界中进行观察、操作、交互、反馈等学习活动。它将高职实践教学过程中比较晦涩难懂的实践知识以及具有一定危险性的操作活动，以一种“身临其境”的方式呈现给学生，使得学生主动进行学习探索，在动手操作过程中积极构建内在的知识结构体系，能够进行深层次的知识学习与能力训练，从而提高高职学生自主学习能力与岗位综合操作技能。

二、虚拟现实技术应用于实践教学的方式

使用虚拟现实技术是为了克服高职实践教学中的不足，将一些现实教学中所需要的昂贵实训设备和难以现场呈现的工作细节通过虚拟的方式来实现，主要是为了实现节省资金，减小危险性和进行重复训练等目的。虚拟现实技术在高职实践教学中的运用主要体现在以下几个方面。

（一）基于虚拟现实技术的实践教学课件制作

众所周知，在高职教育中实践性较强的课程如果只通过教师的讲解和文字呈现，很难使学生明白其中的原理，而利用虚拟现实技术就能够很好地解决结构型教学的难题。例如，汽修专业的学生在学习汽车发动机拆装与调整这门课时，要求学生能够懂得汽车发动机中各个组件的构造和它的工作原理，仅仅依靠书本上的文字和教师讲解难以让学生了解发动机的构造和它的工作过程，而且学习内容枯燥无味，难以激发学生的学习兴趣。由此，教师可以制作三维演示空间的教学课件，利用3DMAX软件创建发动机的三维模型，用交互技术制作交互场景，最后再将文字、声音、图片、动画等几种媒体表现形式进行交互合成，形成活泼生动的画面。从而满足学生能够从各个角度对发动机的构造进行观察和学习，对抽象的工作原理和概念进行理解，激发学生的学习兴趣，以便更好地学习教学内容。

（二）利用虚拟现实技术构建模拟实训基地

高职院校的实训基地是承担技术技能型人才培养的平台，但许多昂贵的实训器材由于受价格的限制或者是操作危险性较大，使得许多专业的实训教学无法普及或是开展。利用虚拟现实技术构建虚拟实训室，开展虚拟实践教学可以很好解决实训难题。所谓虚拟实践是指通过虚拟现实进行的活动，具有实践的本质特征，它是现实实践的补充和扩展。[2]在虚拟实训室里，学生运用头盔、数据手套、鼠标等外在输入设备，与虚拟世界进行嗅觉、听觉、触觉等方面的自然交互，学生身临其境般操作虚拟设备，避免不恰当操作带来的设备损耗和危险性，并可以反复操作练习，直至掌握技能。比如，高职院校的铁道机车专业的实践教学，学生在训练驾驶火车的技能时，不可能提供一列真正的列车给学生驾驶，但是利用虚拟现实技术可以建立列车的虚拟操作装置、训练驾驶的仿真场景、紧急情况和突发事件的模拟训练系统，学生通过操作模拟驾驶软件系统在3D世界里驾驶列车，不仅能够掌握驾驶技能，缩短培训时间，减少培训费用，而且培训过程绝对安全，不会影响正常的行车。学生在虚拟操作软件系统中几乎可以对所有可能出现的故障、突发事件进行仿真处理，在特殊条件下的驾驶技能及应变能力也可以得到培养。

（三）利用虚拟现实技术创建3D虚拟社区

高职院校要想能够培养出具有岗位综合技能和职业素养的人才，符合企业用人需求，必须要让学生能够在企业中亲身体验生产过程，感受企业文化的熏陶。在实际办学中，企业由于观念问题，认为他们只是选择人才，而不参与或很少参与人才的培养，把培养人才的主要责任推给了学校，校企合作出现尴尬局面，最终结果是学校培养出来的人才不能紧跟科学技术发展需求。利用虚拟技术创建3D虚拟社区，在模拟的公司环境里，学习者自己可以创建虚拟世界中的一切。具体做法是利用计算机通过注册登陆虚拟社区客户端，进入虚拟公司里，每位学习者可以设定自己的身份，从董事长到部门职员，每个人每天都有自己的工作任务。学习者在模拟公司里进行角色扮演，完成公司产品的设计、开发、生产、销售、维护等一系列活动，体验工作乐趣，培养学生工作能力、职业素养、团队合作能力和创造思维。模拟公司要与现实公司环境相似，功能相同，可以吸引公司员工担任兼职教师参与到模拟公司中来，这样便于引进公司的先进文化和规章制度，使学习者在这个模拟世界里，可以像公司职员一样进行日常交往活动，相互学习和互动交流，并且能够运用远程服务功能与其他虚拟公司开展业务合作和交易活动。学生通过与不同教育背景、职业、地域和种族的人进行交流，有助于他们多角度地全面理解问题，同时，也增进了其社会交往能力和自我表达能力。[3]3D虚拟社区能够让学生沉浸在虚拟环境中，使其产生真实感，并获得自我价值的认同。

三、虚拟现实技术应用于高职实践教学的意义

随着科学技术的发展和教育手段现代化的要求，传统教学模式在高职教育传授技能的过程中很大程度上限制了学生创造能力和自学能力的发展，将虚拟现实技术应用于高职实践教学，创造出栩栩如生的模拟工作环境，学习者通过切身的体验和感受，积极构建属于自己的知识形态，这样获得的技能会终身难忘。虚拟现实技术应用于高职实践教学意义重大，主要体现在以下几个方面。

（一）加强实践知识教学的可视度，增加实践教学的趣味性，调动学生学习的积极性

根据职业教育的特点和高职院校学生的心理特征，将书本知识设计成动态的教学课件，能够激发学生学习兴趣和接受知识的舒适度。职业教育中的实践性知识是一种隐性知识，很难用文字来呈现给学生学习，而将虚拟现实技术运用于设计课件中的各种教学模型、各种动态教学过程等能够改变传统课堂教学的枯燥性和降低实践知识的难理解度。高职院校的学生相对于普通院校来说，其注意力不容易集中，学习能力相对较差，他们在学习那些枯燥难懂的课程内容时很难理解并掌握。虚拟的动态教学课件能够改变这一局面，增加实践教学的可视度和趣味性，充分调动学生学习的积极性。

（二）解决了贵重实训设备短缺和易受损的难题，避免实践教学中的危险事故

高职院校的一些特殊专业，如铁道机车专业、具有破坏性的化工专业等，由于实训器材的昂贵，实训过程的危险性和不易恢复性，使得这些专业的实践教学很难顺利开展。使用VR技术虚拟实训设备代替现实中的实物进行实训操作，能够降低有效降低实训投资、实训过程的危险性，增加实训过程的可重复性。而且，虚拟的实训设备能够根据现实教学的发展需求不断更新自身的功能，生成新的仪器设备，以适应岗位需求。

（三）参与虚拟3D场景中的创造性生产活动，培养学生的职业素质和创造性思维

虚拟现实技术中的3D建模工具创造各种物体和场景，接近现实的企业环境，学生能够沉浸在虚拟的企业环境中工作和学习，是真正实现以“学习者为中心”的教学模式。学生通过承担企业中的工作角色，参与企业的经营，分担盈亏责任，培养责任心；随意创造企业里的商品和其他物体，开发他们的创造性思维；他们还可以和他人交流聊天，培养与人交往能力和合作能力。这些职业素质都是现实工作岗位中所需求的，让学生提前接触企业文化氛围，是现代职业教育发展所提倡的。

（四）开展远程教育，实现校内外教育资源共享，在一定程度上节省教育投资

虚拟现实技术为开展远程教育提供平台和技术支持，学习者通过登录网站可以异时异地学习实践教学内容，自主学习职业技能，扩展了实践教学活动空间和时间，增加技能培训机会，教育对象得以增多，从而提高全国教育水平。实践教学向虚拟课堂发展，使教育资源从一校“独占”变为多校“共享”，提高了教育资源的利用率，并节省了高职院校的实践教育投资。

[1]刘世彬，刘兴彦.虚拟现实技术在辅助课堂教学中的应用研究[J].网络与信息，2009（9）：16.

[2]卢宁，卢辉炬.虚拟现实与缄默知识的获得[J].广西师范大学学报（社科版），2002（4）：71-74.

[3]曹俏俏.“第二人生”（Second Life）交互特点研究[J].现代教育技术，2009（9）：66-69.

姚永聪，女，浙江师范大学职业技术教育学院在读硕士生，主要研究方向为高职课程与教学论。

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1674-7747（2012）15-0064-03

[责任编辑 徐晶]