初探虚拟现实技术在高等职业教育教学中的应用

朱玉凤++朱殷勤

摘 要：随着职业教育改革的不断深入和高新技术的快速发展，越来越多的高等职业学校将虚拟现实技术运用到教学中，它所带来的生动逼真的学习环境可以显著激发学生的学习兴趣，有效地提高教学效果，同时还能够帮助学校节约资源和场地投入。该文阐述了虚拟现实技术的概念和特征，重点探讨虚拟现实技术在高等职业教育教学中的应用。

关键词：虚拟现实技术 高等职业教育 应用

中图分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2016）12（b）-0157-02

1 虚拟现实技术概述

虚拟现实（virtual reality）技术最早提出于20世纪80年代，简称为VR，它可以让用户创建虚拟仿真世界，也可以让用户亲身体验虚拟仿真世界，实现真正的人机交互。虚拟现实技术集合了仿真技术、人机对接技术、传感技术、计算机图形学、三维动画、动作捕捉技术、视频音频编辑技术、技术广角立体显示技术、网络技术等，是一门集合了多种技术的强大的综合技术。模拟真实环境是由计算机来完成场景的制作并生成具有实时动态的逼真的三维动画；运用人机接口技术和传感设备实现感知性；运用动作捕捉技术对用户的肢体动作进行跟踪，优化触觉反馈，实现人机交互的自然技能；运用音频编辑技术实现自然环境的立体声输入输出等。

虚拟现实具有多感知性、虚拟现实沉浸感、虚拟现实交互性和虚拟现实自主性4个特征。多感知性是指除了普通計算机所具备的对图像的感知外，我们的仿真系统还具备对声音、触摸、运动甚至味道的感知等，最佳的仿真系统应该具备人类所具有的一切感知功能。虚拟现实沉浸感是指用户作为体验者存在于仿真环境中所感受到的真实程度，最佳的模拟环境应该使体验者身临其境难辨真假。虚拟现实交互性是指用户和仿真环境之间的自然和谐程度，用户对模拟环境内物体的可操作，模拟环境亦能做出准确的反馈。虚拟现实自主性是指仿真环境中的物体能够依据真实客观世界物理运动定律运动。

2 虚拟现实技术在高等职业教育教学中的应用

职业教育的宗旨是培养高素质劳动者和技能型、应用型人才，高等职业学校应具备培养大规模高素质技能型人才的能力，学历教育和职业技能培训并举，形成形式多样、灵活开放的教育教学模式。而对于技能的培养，学生主动地去交互和被动的灌输，教学效果也天差地别，将虚拟现实技术引入高等职业学校无疑更加有利于高素质技能型人才的塑造与培养。虚拟现实技术可以为学生营造富有趣味的仿真学习环境，让学生去亲身经历和感受比教师空洞抽象的解说更加直观易懂，从而培养学生自主学习的能力。将传统的以教师为主导、以教促学的教学模式转变为以学生为主体的新型教学模式，学生通过自身与仿真环境的交互体验来获得知识和技能，能有效激发学生的创造力和想象力。下面笔者将从以下3个方面探讨虚拟现实技术在高等职业教育教学中的应用。

2.1 建立虚拟实训基地

实训基地是职业学校完成实践实训教学、培养学生应用职业能力的必要所在，随着教育改革的不断深入，越来越多的职业学校加大实训基地的投入和建设力度。实训基地的建设成本高、周期长、后期设备维护和更新也需要不断地追加资金投入，显然存在一定的弊端。而基于虚拟现实技术建立的虚拟实训基地不仅可以节约时间和空间，还可以节省大量的资金投入，有效地减少后期维护成本。在虚拟实训基地，环境是由计算机生成的仿真世界，所需要的设备和部件也是计算机生成虚拟设备，后期维护时可以根据教学需要轻松完成虚拟设备更新和添加。当今社会是个科学技术飞速发展的时代，技能型课程内容更新也较快，在虚拟实训基地教学内容的更新更加容易，能够使学生的技能培养和时代的步伐保持一致，充分保证技能教学的先进性。

在虚拟实训基地，虚拟现实的沉浸感和交互性能真正地开启学生为主体的教学模式，学生在虚拟的仿真环境中扮演角色，身临其境。人机交互更有利于学生夯实技能操作的基本功。以笔者学校为例，像动物外科手术技能、汽车维修技能、农机具修理技能、模具制作技能、果蔬苗木栽培技能、计算机维修技能、组网技能等各种职业技能的训练可以直接依托于虚拟实训基地，学生可以在虚拟仿真的环境中反复加以练习，直到完全掌握操作技能为止。对于设计类课程而言虚拟实训基地更是学生最好的实训场所，如园林规划设计、室内装潢设计等，学生可以通过虚拟现实将自己的作品实景呈现，制作漫游动画，徜徉其中。除此之外，虚拟实训基地还具备一个优点，那就是在实训时几乎没有安全隐患。例如汽车驾驶技术学习、危险的化学实验就可以在仿真环境中完成，从而成功地规避风险。

2.2 开发具有交互功能的教学课件

职业教育的宗旨是培养技能型人才，以往的偏向理论教学以及过分依赖教师讲授的教学模式已经远远不能满足教学需要。随着教育改革的不断深入和信息技术的发展，教学方法也在不断更新，逐步引入计算机辅助教学（CAI）已经大大地改善传统教学模式的局限性。虽然传统的课件具备了图、文和声音并茂的功能，显著提高了学生的学习兴趣、改善了教学效果，但是在一些教学难点或者技能操作课程上仍然不能满足教学需要；在表现一些技能型知识点如机械运动规律、机械维修、零件组装、计算机拆装等方面，传统课件制作难度高，展示效果不理想，而引入虚拟现实技术的课件开发实现了逼真的三维的展现形式，实现了人机交互，学生可以身临其境体验所学知识和技能，这就使得学生的学习过程更加生动形象，对于知识和技能的理解与掌握也更加容易。

2.3 开展基于虚拟现实技术的远程教育

远程教育也是当前高等职业学校教育的发展方向之一，它以计算机和网络为媒介，极大地方便了网络教学。传统的网络教学有的是录屏讲解，有的是教师课堂实录，学生接触不到教师以及相关操作的所需的教具，存在一定的局限性，教学效果往往事倍功半。尤其对于实践性很强的技能型学科影响更大，例如计算机组装与维修课程，学生光靠看老师的视频讲解，死记硬背操作步骤，不如现场操作一次效果来得好。正因为如此，对于实践性较强的学科来说，引入虚拟现实技术模拟仿真环境，建立虚拟实验室显得尤为重要。基于虚拟现实技术的网络教学让学生可以在虚拟实验室自主学习的同时还可以自己动手拆装，更直观地学习并加以练习和体验，教学效果必将事半功倍。

3 结语

虚拟现实技术作为一门前沿高新技术，将其应用到高等职业教育教学中是一种创新型教育手段，具有广阔的发展前景。它提供了逼真的教学环境，使得传统信息化教学手段有了质的飞跃，让课堂教学变得更加丰富、立体、生动和富有成效，尤其让技能教学更直观化，能有效激发学生的自主学习能力、想象力和创造力。虚拟现实技术的应用能够促进职业学校教科研水平的提高，改善实验实习场所并节约资源，丰富教学手段，优化教学过程，提高教学效率。

参考文献

[1] 黄金栋，吴学会，李小红，等.虚拟现实技术在计算机专业教学中的应用思考[J].职业教育研究，2011（3）：174-175.

[2] 孙进斌.虚拟现实技术在计算机教学中的应用研究[J].教育理论研究，2014（5）.

[3] 孙宏彬.VRML-Java远程虚拟教学平台的研究与实现[J].现代远程教育研究，2003（2）：54-56.