VR技术在高职教育中的实训应用

【摘要】随着科学技术在社会各大领域的普及与应用，VR技术也因此被广泛应用进高职教育的实训中，不但改变以往传统的教学模式，而且提高了高职教育实训成果，继而拓宽高职教育在社会的发展前景。基于此，本文立足于研究VR技术应用于高职实训教学中，分析了VR技术的优点、发展趋势以及不足之处，并对其提供了相关建议，以便相关人士参考。

【关键词】VR技术  高职教育  教学  实训应用

【中图分类号】G712;G434   【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2021）30-0089-02

一、VR技术的概念知识

VR技术（Virtual Reality，简称VR），又称为虚拟现实技术，是通过计算机构建各种虚拟模块，借用多种专用输入输出仪器，通过视觉、听觉、触觉、味觉以及嗅觉等作用，使体验者产生和现实中一样的感觉。

VR技术的特点如下：一是对模拟环境内物体可操作、可得到自然反馈，使用者进入虚拟空间，与环境产生相互作用，对物体有动作，物体的位置和状态也应改变;二是拥有多种感知方式，比如视觉、听觉、触觉、味觉、嗅觉等;三是感受到自己在VR环境中，当使用者感知到虚拟世界时，五种感觉包括运动感知等，便会产生思维共鸣，造成心理沉浸，感觉进入到了真实世界。VR设备在实训教学中改变了过去高职教学在没有专业设备的情况下，只能用传统的教学方式，有效地扩展了教学的认知手段和领域。

二、VR技术在高职教育中的意义

（一）有利于帮助学生对知识重点与难点的理解。对于知识对传授，不同层次对学生在理解上有偏差，在VR课件上可以做到对实操的偏差控制，在学生操作不当情况下有多种选项，提示学生在实操过程应注意要点和难点，通过虚拟现实场景中的练习，可以让学生更加进一步理解知识的关联系性，多种学科知识融汇贯通就得到了良好的运用。

（二）提高学生学习探索新知识领域的动力。VR技术的虚拟现实的场景能带给体验者多种感官上的刺激，获得的知识量比在教室里获得的更加有针对性，知识点的掌握程度也优于传统教学效果。心理实验证明，人类获取信息大部分来自视觉和听觉，持久记忆也是依靠个人视觉神经和听觉神经。高职院校对学生本身基础较差，对接受新知识没有信心[1]，有惯性的畏难情绪，无法给自己提升学习动力。因此，高职实训教学中引入VR技术应用在课件设计和课堂教学，以提高高职学生的探索新知识对动力，进而提高教学质量[1]。

（三）可以提供多种多样的教学手段。在传统教学中，有些知识无法靠简单的语言描绘和图形、图像无法描述清楚，而VR技术具有动画虚拟现实的能力，能够将抽象概念原理在实操过程完美表现出来，甚至可以彻底打破时间[1]、空间的束缚，大至天体宇宙，小至微米、纳米，追溯亿万年的演化进程，都能一一呈现，通过丰富教学手段和方式，提升学生掌握知识概念原理的能力。

三、VR技术在高职教学中的优势作用

采用VR技术实训中所用到的设备和道具是通过3D建模设计出来[1]，在实训前让学生了解这些设备和道具是如何构建出来的，学生可以通过调整不同对参数，实现对虚拟场景中设备和道具对控制，在不同参数下创建一个虚拟对场景，来实现对操作的反复练习。科技的发展在不断更新迭代，VR设备可以做到与时俱进，让学生可以在课堂学到最新的应用技术，在面对未来择业会更加从容不迫。

（一）运行成本低、投资少。VR设备比起真实场景对设备仪器价格并不高，现实对设备仪器也会随着时间对老化过时，跟不上时代的步伐。引入VR设备部分应用于高职院校的相关设备以及技术前沿设备不需要购买，只需定制好模型，在未来有新的功能的时候只要增加相应的模块就可以了，这些VR设备无论在购买还是维修之上所花费的费用是远远小于真实设备投入费用。

（二）技术拓展灵活性强。传统高职院校是实训室都不会24小时开放或者是无限次的使用，这不仅仅是因为设备需要保养维护，还有就是课时的安排学生真正实际操作的时间是有限的。但将VR课件植入VR设备中，学生可以随时安排自己的实训时间不受场地的限制，对于实训操作过程中的重点难点问题可以有针对性去解决，多次循环操作，大大加强学生知识掌握程度，留有大量的时间把学到的知识融汇贯通。

（三）能源消耗低。高职院校实训室在实际的使用过程中能源是相对较高的，甚至部分配置了高精密设备专业的实训基地，实训课程所需要消耗的能源更是令人望而却步。VR虚拟现实技术所消耗的能源是比起真实的机电设备要小得多，也节能环保。全部使用的VR设备所消耗的能源甚至远远低于一台大型机电设备所消耗的能源。

四、VR技术在高職教学中的应用

（一）VR技术在综合布线技术中的应用。综合布线技术在实训操作过程中最难理解的是光纤熔接，在老师讲授光纤熔接技术时，因熔接机设备昂贵不可能人手一台，加上光纤细小繁多，老师在讲解过程中不能照顾到每个学生是否理解熔纤的流程，更不能有效指导学生在熔纤过程中应注意的事项。采用VR技术系统，可以把整个熔接过程虚拟化，并且把容易混淆的步骤，会导致什么后果展现出来，让学生先在仿真的系统中体验光纤熔接过程[2]，为后期在真实环境中光纤熔接打下良好基础。

（二）VR技术在机电一体化教学中的应用。在传统的教学中机电专业的学生实训要下到工厂车间，老师通过现场拆解发动机给学生讲解原理知识，由于设备结构复杂拆解流程繁琐，以及现场安全存在隐患，学生对知识点的掌握有点困难。引入VR设备将拆解发动机的课件植入其中，这样老师可以在安全的环境下，带领学生在360°沉浸式环境中拆解发动机，课程中重点、难点可以反复给学生演练，这样在增加趣味性的同时提高了教学的质量。

（三）VR技术在旅游培训教学的应用。旅游VR实训教学系统是针对没有条件实地去景区的学生而设计的虚拟现实教学演示系统。将旅游景点的建筑特点、人文风情、风光险峻的真实环境，以超级高仿真的形式展现在学生面前，使学生不走出校园就可以在虚拟景点中理解旅游文化。VR系统不仅提供了对景点背景介绍、历史文化的知识还以互动的方式提供多种多样的教学形式[3]，还让学生对景点丰富民俗文化、特色风情有更加深刻的理解。

五、VR技术在教学应用之中的不足之处

（一）VR设备不适合长时间佩戴。VR设备视觉交互基本是放大镜原理，通过放大镜把放大的虚像放到用户的整个视角内，在显示屏上有两个图像，左右两个图像是有差别的，同样是模拟现实人的双眼，从而产生立体纵深感。显示屏距离眼球很近，当下屏幕制造水平刷效率和分辨率都很低，要想达到与现实场景看到的图像，刷新率要达到120Hz/秒，分辨率要到8K。鉴于VR设备与现实场景画面严重脱节，脑垂体长时间接收到凌乱的信号会有排斥反应，人所表现出极度的不适、眩晕和呕吐现象。

（二）老师与学生交互性不强。在使用VR设备实训操作当中学生佩戴VR设备之后，老师从外部只能看见学生的肢体动作无法了解学生操作是否规范，不能在旁给予正确指导。知识的传授除了靠语言外，在很大程度上还要进行面对面的眼神交流。现在的VR设备还无法做到学生遇到问题及时与老师反馈，事后的反馈也只能起到亡羊补牢的作用。

（三）软件开发标准不一致。VR的产业发展催生出了许多相关硬件与软件的生产制造商，但各个厂家为了维护自己利益，软件和硬件只能和关联的企业产品相互兼容。VR场景建模需要耗费大量的人力和物力的，特别是高仿真模块是企业致胜法宝。每个商家都有自己独立的软件标准，对应用软件开发者要应对不同标准，加之对软件功能的增加版本的迭代，对开发者来说是非常困难的。

六、VR技术在高职教育中的应用建议

（一）拓展教学资源，整合教学内容。VR技术是跨多种专业融合的产业，特别是以虚拟技术专业为领头的高水平专业群，更加要注重各个专业对VR专业的支撑作用，建立健全VR教学资源内容，形成丰富VR教学资源库，把VR技术高水平专业群引领到新的一个高度。

（二）虚拟课件及时更新。因特尔创始人之一戈登·摩尔提出的摩尔定律：当价格不变时，IC上可容纳的晶体管数目，约每隔18个月便会增加一倍，性能也将提升一倍。這个定律也适用于VR设备上，教学资源和教学经费是有限的，科学技术随着时间推移也在不断更新，VR技术可以及时紧跟当下的先进技术，融入到教学课件中去，确保老师教的都是新的，学生学的都是用的。

（三）远程教育。VR技术配合现在日益成熟的5G网络，利用其高带宽低延时的特性，可以实现高端装备、医疗、军工等专业在异地多人协同场景下的培训和训练。在2019年4月北京举办的中国慕课大会上，南京航空大学田威教授给大家呈现了一场跨越四千公里的“异地协同虚拟装配实验”就是最好诠释。

七、结束语

在教育部倡导下职业教育进入到提质培优高质量发展的新阶段，VR技术设备引入实验实训教学中将成为一种趋势，虚拟现实技术作为在高职院校职业教育方面会越来越得到重视，以传统专业内容结合VR技术手段，可以不断革新教学方法，打破学科型课程教学以知识灌输、学生被动接受、实践与理论脱节的实施方式，不但改变以往传统的教学模式，而且提高了高职教育实训成果，继而拓宽高职教育在社会的发展前景，为职业教育注入新的活力。

参考文献：

[1]曾凌峰.VR技术在高职教学中的应用[J].计算机光盘软件与应用， 2011（6）：192-192

[2]贾凤利.VR技术在综合布线技术实训教学中的应用[J].数码世界，2019（3）：206

作者简介：

伍毅（1971年-），男，湖南湘潭人，高级工程师，本科学历，研究方向为信息化工程。