关于虚拟现实技术在高职实训教学中的应用思考

王璐

摘  要：近年来，各行各业对VR技术的需求日益显著，全球虚拟现实产业市场快速发展，“VR+”应用场景加速落地，不同领域的多种VR应用逐渐成为热点。尤其在教育领域，虚拟现实技术扮演着越来越重要的角色。在高职的实训教学中，虚拟实训已经成为一种新兴的教学手段，在医学、物流、化学、计算机等多个方向的专业课程中都得到了应用。为了应对虚拟现实技术在高职实训教学中面临的挑战，更好地将虚拟现实技术应用于高职实训教学中，本文对虚拟现实技术在高职实训教学中的应用优势、出现的问题以及应对策略展开探讨。

关键词：虚拟现实技术;高等职业教育;实训教学

中图分类号：G710    文献标识码：A    文章编号：1673-7164（2021）27-0077-03

虚拟现实（Virtual Reality，简称VR）是一种利用数字媒体技术模拟虚拟环境从而将用户带入三维立体虚拟世界中的技术。近年来，虚拟现实技术不断进步和完善，在教育、医疗、培训、竞技等多领域取得了蓬勃发展。本文主要阐述了虚拟现实技术在高职实训教学中的应用优势，面临的主要挑战以及应对策略[1]。

一、国内高职院校实训教学现状

高职教育在我国的地位日趋重要，各院校、研究机构、企业不断投入到高职教育的相关研究与建设中，使得高职教育得到了极大的发展。当前我国高职实训教学大致分为以下两种类型：一是校内实训，主要基于校内实训室或者校办工厂的形式开展;二是企业实习，主要以轮岗实习或顶岗实习的方式，由校方将学生送入企业，在企业导师的指导下通过实际项目操作来进行相关的实训[2]。

近年来，虚拟现实技术在国内教育领域的应用日益广泛，在中小学教育、职业教育、高等教育的课堂以及实训教学中都有所体现。比如北京师范大学的虚拟三维电子线路实验系统;浙江大学电子工程学院设计的远程虚拟实验系统;北京科技大学成功开发的纯交互式汽车模拟培训系统等。同时在高职教学方面，目前部分高职院校在物流、航空航天、医学护理、汽车维修等专业的实训教学中加入了虚拟现实技术，打破了传统教學在时间、空间上的限制，采用模拟的场景，弥补了教师在创设情境时不相符合的问题。

二、虚拟现实技术在高职实训教学中的应用优势

（一）降低了高职实训教学的成本

高职院校部分专业的实训教学中有不可及、高成本、高能耗、高危险的实训项目，实训仪器设备维护成本高、报废快，更新时造成大量的浪费，虚拟现实教学实训室只需要维护计算机和软件，难度和费用相对较低。例如安徽城市管理职业学院护理专业在解剖课时面临以下几个问题：解剖试验台价格达到上百万，费用过高，实验课的大体来源以及解剖方面的教师都比较稀缺。但是利用虚拟现实的人体解剖案例进行教学，在降低教学成本的同时也基本满足了护理专业的教学需求，教学反馈良好。

（二）丰富了高职实训教学的手段

高职教学主要采用传统的多媒体教学方法，虚拟现实技术提供了一个生动直观的互动学习环境，有助于激发学生的学习兴趣，借助图片、音频和视频等多种感官刺激，让学生积极发现和探索，有利于学生联想思维的发展和新旧知识关系的建立，弥补了以往传统多媒体教学方法的缺陷，也是专业教学课件设计的新尝试。虚拟现实技术作为一种新兴的技术，对于学生的知识技能拓展起到了推动作用，必然在将来的高职实训教学中发挥重大的作用[3]。

（三）突破了学生实训时间的限制

在传统的高职实训教学中，受场地、耗材、设备以及实训安全等诸多方面因素的限制，实训教学仅在常规教学时间开展。虚拟现实技术可以突破实训场地、硬件、教师、时间、空间的限制，无论何时何地学生都可以借助此项技术进行学习。即使是在课余时间，在学校实训室关闭的情况下，学生也可以利用各种便携式硬件设备，例如虚拟眼镜、手机、网络平台等，模拟真正的实训场景，随时随地进行学习与实践，提高学生学习积极性，养成主动学习的习惯，从而加强对所学知识及技能的巩固。

三、虚拟现实技术在高职实训教学中面临的挑战

（一）虚拟现实实训室建设投入较大

目前，高职院校虚拟现实实训室的建设主要包括以下几个模块：虚拟现实大屏幕教学演示、洞穴式自动虚拟系统、洞穴式虚拟环境和虚拟现实教学区。但是综合来看，相关软硬件设备的价格高昂，建设虚拟现实大屏以及CAVE系统的投资达百万以上，课程资源采购或定制开发费用也在几万至几十万不等[4]。由于投入过大导致实训设备的更新换代存在困难，因此，实训设备陈旧、更新滞后、维护成本高等弊端，直接影响了虚拟实训教学开展的连续性与及时性。

（二）虚拟现实硬件设备的局限性

随着虚拟现实技术在高职实训教学领域的应用日益广泛，这项技术也呈现出一定的局限性：1. 目前大多为头戴式硬件设备，使用并不方便;2. 使用过程中晕眩感太强;3. 三维建模技术的局限性导致沉浸感不佳，物理真实感、时间真实感、行为真实感不能得到充分满足;4. 在当前的虚拟现实场景开发中，研究大多基于视觉合成，关于听觉、触觉、嗅觉的研究较少，真实性与实时性不足。

（三）虚拟实训教学资源难以为继

本研究认为高职院校虚拟现实实训教学资源建设主要存在以下四个问题：1. 课程资源大多从企业采购，采购的价格基本从几万至几十万不等，价格高昂;2. 采购的课程资源能满足的教学课时量较低，大多只能满足2—8个课时的需求，存在语言专业性较强，通用性较差，易用性差等问题;3. 课程资源均为企业独立开发，针对性较低，如果想要定制开发，价格基本在几十万左右，费用较高;4. 若结合数字媒体应用技术、计算机应用技术、虚拟现实应用技术等专业，自行开发虚拟现实实训教学资源，存在难度偏大，开发周期偏长，资源效果不稳定等问题。

（四）虚拟实训师资力量薄弱

目前，虽然虚拟现实技术已经应用于高职多个专业的实训教学中，但是在授课的过程中，师资力量往往成为虚拟实训推广的一个壁垒。主要存在以下两个问题：1. 专业课教师缺乏计算机相关专业背景，在虚拟实训时存在虚拟硬件以及软件的使用不熟练的情况;2. 虚拟实训作为一种新兴的教学手段，在各个专业的应用还不成熟，教师在教学组织的过程中无法很好地将虚拟实训整合到专业课的教学中。

四、虚拟实训教学相关问题的应对策略

（一）增强虚拟实训的师资力量

虚拟实训教学作为一种新兴的教学手段，对熟悉虚拟实训软硬件操作的教师有着迫切需求。院校应协同企业成立虚拟实训教学指导委员会，由虚拟现实技术应用、数字媒体技术、计算机应用技术等相关专业教师及企业行业专家参与研究制定虚拟实训师资建设方案，如：加强校内师资培训，提升教师虚拟实训授课能力;加强优秀师资的引进，为虚拟实训教学提供优质教师储备。

（二）多途径建设虚拟实训资源

目前大部分高职院校的虚拟实训资源以企业采购为主，自主开发的虚拟实训资源较少且实用性较低。高职院校应将数字媒体技术、动漫制作技术、虚拟现实技术应用、计算机应用技术等相关专业作为核心专业推动虚拟实训资源的建设。高校要以学生为主体，教师为中心，企业为纽带成立工作室，引进企业项目作为实践环节，逐步提升教师以及学生的专业技术水平，让虚拟实训资源开发具备现实可能性。从院校的角度来说，一方面，應加强与企业的联系，例如为相关企业提供虚拟实训资源的优先转让权，争取企业的技术以及资金支持，推动虚拟创新成果转化，实现双赢;另一方面，加强虚拟实训资源平台建设，通过研讨会、企业调研等形式听取专业课教师、行业专家、企业精英的意见，提高项目的实用性[5]。

（三）完善高职虚拟实训教学体系

为了将虚拟现实技术融入高职专业课程的实训教学中，高职院校应进一步完善虚拟现实技术应用体系，高职院校应从以下两个方面完善虚拟现实技术应用体系：一是由权威部门牵头联合已引入或即将引入虚拟实训教学的高职院校以及虚拟、教育行业领头企业，联合制定高职院校虚拟现实技术应用新规范，规定虚拟现实技术在高职院校教育领域的使用规范，根据不同专业课程的基本特点，合理将虚拟现实技术融入实训教学。二是与专业任课教师一起做好对专业实训教学内容体系的研究，把虚拟现实技术嵌入专业课程教学中，根据不同教学内容选择适宜的应用方式，从提高学生实践水平以及职业能力的角度不断完善对虚拟现实技术的运用，为推广虚拟现实技术更好地运用于各个专业课程实训教学中创造积极条件。

五、结语

虽然目前虚拟现实技术在高职实训教学中的应用还存在诸多亟待解决的问题，但是在新兴技术与高职实训教学不断融合的信息时代，随着专业实践需求的快速更新，以往传统实训教学软硬件设备已不能满足当前的实训需求，因此在高职实训教学中利用虚拟现实技术，对现有的高职实训教学手段是一个有益补充，也是未来高职实训教学的重要发展方向。

参考文献：

[1] 韩丽. “虚实一体”实训教学模式在职校实训教学中的应用研究[D]. 贵阳：贵州师范大学，2019.

[2] 陈颖，叶松. 基于校企合作的应用型地方高校虚拟仿真实践教学探索——以铜陵学院为例[J]. 铜陵学院学报，2019，18（06）：114-118.

[3] 罗德宇，叶志远. 基于虚拟现实技术的高职实训教学探析[J]. 中国成人教育，2020（20）：49-52.

[4] 徐英萍. 虚拟现实技术在高等职业教育中的应用研究综述[J]. 软件导刊，2020，19（07）：281-284.

[5] 雷珏. VR虚拟现实技术在高职计算机类实训教学中的应用分析[J]. 电脑知识与技术，2020，16（13）：227-228.

（荐稿人：陈翔宇，中国科学院合肥物质科学研究院副研究员）

（责任编辑：淳洁）