VR技术在职工技能培训中的应用

首钢技师学院 安晏辉

一、VR技术概述

（一）定义

不同的研究者对“虚拟现实”这个概念的理解不同。有的学者认为，虚拟现实是人们沉浸在计算机生成的环境中(与现实环境有很大的相似性)的一种状态，这些虚拟环境包括虚拟实验系统、虚拟教学系统、虚拟训练系统等。在这里“虚拟现实”等同于“计算机仿真”。

定义虚拟现实的另外一种思路是以用户为中心，观察用户在计算机生成的世界中发生的交互风格。用户以在现实世界中相同的习惯(比如通常的打字、指向和点击操作)来操作虚拟世界中看起来“真”的物体。

简而言之，虚拟现实是由高速计算机系统创建的一种令人感到身临其境、可以获得与环境交互体验的虚拟世界。它综合了计算机图形学、图像处理与模式识别、智能技术、传感技术、语音处理与音响技术、网络技术等多门科学，将计算机处理的数字化信息变为人们所能感受的具有各种表现形式的多维信息。通过视、听、触觉等作用于使用者，对使用者的控制行为做出动态的交互反应。

（二）类型

沉浸型VR系统。这是是一套比较复杂的系统。使用者必须头戴头盔、手戴数据手套等传感跟踪装置，才能与虚拟世界进行交互。

简易型VR系统。它由一台普通的计算机系统组成，使用者通过键盘、鼠标便可与虚拟环境进行交互。

共享型VR系统。它是利用远程网络，将不同用户联结起来，共享一个虚拟空间，多个用户通过网络对同一虚拟世界进行观察和操作，达到协同工作的目的。

此外，按照虚拟环境的维度我们又可以把VR技术分为二维VR技术和三维VR技术。二维VR技术通常采用Flash和LabVIEW等技术来实现，三维VR技术通常采用VRML和OpenGL等技术来实现，三维VR技术的技术开发难度和系统要求通常大于二维VR技术。

（三）特点

虚拟现实的特征可归纳为三个“I”，即沉浸、交互、构想。

沉浸是指VR环境向使用者提供了全身心进入的环境。在人与机器交互过程中，人所感觉的是自己置身于这一特殊界面(虚拟环境)之中，从虚拟空间的内部向外观察，而不是作为一个旁观者由外向内观察，从而更逼真地观察所研究的对象，将抽象的数据信息变换为成熟的体验，以从中获取知识。沉浸的典型示例是虚拟建筑物漫游。

交互性的产生在于VR环境是一个封闭的回路系统，将仿真现实环境的图像、音响和语言、压力等通过人机接口系统作用到使用者的感官，并通过传感器测试及跟踪使用者的行为与反应，适时调整生成的图像序列，使用者通过交互方式感知和响应虚拟环境。

构想性是指VR环境向使用者提供了发挥想象力的机制，它改变过去人只能从定量计算为主的结果中得到启发，转变到人可能从定性和定量综合集成环境中得到感性和理性的认识，从而可深化概念和萌发新意，这点对受训练者的学习效果尤其显著。

二、职业技能培训

（一）职业技能的概念

现代认知心理学认为，技能是在练习的基础上形成的按某种规则或操作程序顺利完成某种智慧任务或身体协调任务的能力。技能的本质是程序性知识。由于劳动的本质是工具的使用，人使用工具完成职业活动内容需要的能力（技能）就是职业技能。职业技能从行为活动方式看，可分为操作技能和智力技能。所谓操作技能，就是控制动作系统的能力，它注重肢体动作的形态与配合，表现为一系列技巧性动作。因此，操作技能又称为动作技能。所谓的智力技能．就是感知、推理、判断、反应(行动)等一系列心智与反应的行为能力。尽管操作技能和智力技能在表现方式上存着很大的差异，但都具有程序结构的特征。

（二）职业技能的形成过程

操作技能的形成。操作技能的形成可分成三个阶段：第一阶段，认知动作形态与结构，使学习者在头脑里获得完整的动作表象，是学习的开始。第二阶段，经历一段时间的练习，学习者已初步建立动作系统。在这个阶段要针对练习的效果与学习目标的比较，强化动作表象，促成动作连接顺畅状态。第三阶段，随着训练的推移，使技能达到自动化的程度。自动化是指控制意识减至最小，近乎成为本能的反应，它们是操作技能形成的标志。

智力技能的形成。智力技能实质上是个体习得的一套程序性知识并按这套程序去解决问题地能力。智力技能的学习本质上是掌握一套程序，亦即在长时记忆中形成一个解决问题的产生式系统。所谓产生式系统，即由一系列以“如果……那么……”的形式表示的规则。智力技能的学习一般也分为三个阶段。第一阶段，新信息进入短时记忆，与长时记忆中被激活的相关知识建立联系，从而出现新的意义建构。第二阶段，通过应用规则的变式练习，使规则的陈述性知识向程序性知识转化。第三阶段，程序性知识发展至最高阶段，规则完全支配人的行为，智力技能达到相对自动化。

操作技能和智力技能的形成都要经历理解、模仿、掌握三个阶段。VR可以在理解、模仿阶段应用。

（三）VR技术在职工技能培训中的应用

VR可以较好地解决职业技能训练中的强度、反馈和迁移问题。

加强训练是为了技能的发展。加强训练不是表面上的增加训练时间，加大训练负荷。集中练习容易产生抑制而导致练习效果下降，而采取分配练习并加强对照学习目标的反馈能产生积极的促进作用。因此．训练要及时、清晰、丰富的反馈，恰当分配训练时间，顺利跨越技能训练的高原现象。

练习的反馈。反馈是技能练习过程中实效信息的回输。反馈结果能全面。客观、直接、即时地折射操作全过程各个关联因素造成的影响，它促使学习者发现问题，提出问题、分析问题、并做出有效修正。研究表明：有反馈才能有进步，没有反馈就不容易获得进步；反馈的频率影响进步的速度；反馈的内容越丰富，进步的速度越快。因此，及时、清晰、具体的反馈能大大加速技能的进步。

学习的迁移。迁移是指一种学习对另一种学习的影响。VR是创设一个近乎与实际相同的环境去提高技能．它们运用模拟的环境进行学习。是学习迁移现象的典型例子。

（四）VR技术在职工技能培训中的优势

VR技术在职工技能培训中的优势在于：投资少；安全性高；弥补了职业技能培训中教学条件的不足；避免真实操作对设备造成损害；消耗低；彻底打破空间、时间的限制。