虚拟现实技术应用于现代高职教育教学初探

陈晓玉+陈新+王继文+高巍

【摘要】虚拟现实技术是一门综合性信息技术，它融合了数字图像处理、计算机图形学、多媒体技术传感器等多个信息技术，提够了更高级的集成性和交互性，给人以身临其境的感觉。在实践实训中的应用几乎遍及所有的教学领域，尤其在技能教学和职业培训中更显非凡魅力。主要探讨虚拟现实技术的基本特征以及它在现代教学用的应用和作用。

【关键词】虚拟现实技术 教学 实践实训 高等职业教育

虚拟现实技术（Virtual Reality，简称VR）是利用三维图形生成技术，多传感交互技术以及高分辨显示技术，生成三维逼真的虚拟环境，使用者带上特殊的头盔、数据手套等传感设備，或利用键盘、鼠标等输入设备，便可以进入虚拟空间，成为虚拟环境的一员，进行实时交互，感知和操作虚拟世界中的各种对象，从而获得身临其境的感受和体会。

一、虚拟现实技术的特征

有三大特征：交互性、沉浸感和想象力。

1交互性

交互性是指用户对虚拟环境中对象的可操作程度和从虚拟环境中得到反馈的自然程度。操纵者可以控制生产过程、实验过程、施工过程等，还可以随时查看各种技术参数的动态值。

2沉浸感

沉浸感是指用户感到作为主角存在于虚拟环境中的真实程度，实现沉浸性主要靠虚拟现实的漫游功能实现，用户从自己的视点出发，投入到这种环境中，立即有“亲临其境”的感觉。

二、虚拟现实技术在实践实训教学中的功能

1.解决实操实训中危险性太大的问题

如化工流程、运载工具的架势、高压线路维修等。装备教学或驾驶、实弹训练中。

2.解决实操实训中费用太高的问题

诸如实操实训设备投入太大，现阶段无法满足需要；实操实训十分困难甚至不可能实现；实操实训材料费用昂贵，消耗很大；实操实训周期太长，教学时间难以支持等情况。

3.解决小概率事件再现问题

事故与故障的再现与模拟处理非常必要，但依靠实操实训实现困难太大。尤其是带有破坏性的，对国家财产与人身安全造成危害的恶性事故，不可能也不如允许再现。而利用虚拟现实仿真技术实施实训是很好的手段。

除此之外，还应解决智能考试考核，标准化演示、实训内容开放等问题。

三、虚拟现实技术在实践教学中的应用特点

1.利用虚拟现实技术加强高职学校理工科学生实践能力的培养

对于高等职业院校教育理工科专业的实践教学，通过了解实验仪器的结构、原理及使用，科学验证或展开演绎课程的理论，从而加深学生对理论的认识。而对于专业方面的实践课，培养学生的动手能力十分重要。传统实践教学专业实训设备结构比较复杂、单价较高，设备损耗严重，且有非正常损耗现象，通过虚拟现实技术可以保护昂贵的真实设备，减少误操作的危险，缩短占用设备的时间。特别对于一些本来具有一定危险的实验实训教学，毫无危险性的虚拟现实VR教学系统的应用尤为重要。例如，虚拟的化学实验，通过模拟现实时间真实场景，营造一个虚拟的三维实习实验环境，这个环境的真实感尤为重要，学习者可以通过虚拟操作获得直观的亲历体验，从而在获得安全操作方面的知识的同时，提高他们在不同的复杂环境下的推理判断和瞬间决策能力。

2.利用虚拟现实技术加强高职学校文科学生实践能力的培养

一直以来，高等职业教育文科教学就存在理论偏多，实践偏少，理论和实践脱节现象，例如，财经类教学中存在单纯靠语言讲授的现象。随着计算机技术的快速发展，教学方法、教学手段也在不断变化发展，可以建立各种虚拟实训环境，利用虚拟现实技术展现那些在传统教学模式中无法实现的教学过程及效果。例如，虚拟的电子商务系统就是把商品建立虚拟的数字模型，学生可以在网上任意访问虚拟世界中的商店，并动手挑选商品。观众可以通过头盔显示器或者立体眼镜和相应的投影设备观察建模的三维物体，可以获得在平面显示器上无法看到的物体“深度”信息，并通过两只眼镜看到不同视角的两幅图像，产生观察视差。两只眼睛所看到的这种物体深度和观察视差经视觉中枢综合后便产生了真实的立体三维观察效果，从而达到身临其境的感觉。理想的模拟环境应该让用户全心的投入到计算机创建的三维虚拟环境中。该环境中的一切看上去都是真的，如同在现实世界中的感觉一样，难以分辨真假。

四、虚拟现实技术在高职教育领域的应用前景

虚拟现实技术在实践实训中的应用几乎遍及所有的教学领域，尤其在技能教学和职业培训中更显非凡魅力。目前，在师范教育、城市规划、医学医疗、军事航天、室内设计、房地产开发、工业仿真、道路桥梁、水文地质、文物考古等众多领域的教学中都蕴含着极大的应用潜力。随着虚拟现实技术的发展，实训内容、实训手段、实训模式都将发生深刻的变革，传统的校内、校外实训基地模式将向着校内、校外实训基地与虚拟现实实践实训相结合的教育模式发展，必将谱写应用性、创造性人才培养的新格局，开创教育发展的新未来。

参考文献：

[1]苏建明，张续红，胡庆夕，展望虚拟现实技术，计算机仿真，2004，21（1）18-21

[2]张建武，孔红菊，电化教育研究，虚拟现实技术在实践实训教学中的应用，2010，4

[3]郭娟，于欣，高腾，河北科技示范学院学报，虚拟现实技术对高等职业教育实践教学的促进作用，2008.12

作者简介：陈晓玉（1980.12～），女，河北石家庄人，石家庄信息工程职业学院，硕士学历，研究方向：数学教学、高职教学。 陈新（1977.11～），男，河北石家庄人，石家庄信息工程职业学院，硕士学历，研究方向：计算机教学、高职教学。王继文（1978.11～），男，河北石家庄人，石家庄信息工程职业学院，硕士学历，研究方向：体育教育、高职教学。高巍（1981.3～），女，河北石家庄人，石家庄信息工程职业学院，硕士学历，研究方向：数学教学、高职教学。