VR技术在电子信息工程专业实践教学中的应用

杨保海　严小黑　李瑞利

关键词：VR技术；电子信息工程专业；应用策略

中图法分类号：TP399 文献标识码：A

1 VR技术概述

VR是英文Virtual Reality的缩写，即虚拟现实技术，其借助多传感交互技术、高分辨率显示技术、三维图形生成技术，生成一种能够为参与者提供直观感受并允许其交互性参与虚拟环境，在计算机技术的辅助下使人获得触觉、听觉、视觉感知，并在实际操作中获得真情实感。VR技术最早起源于20世纪，随着现代信息技术的发展而逐渐发展起来。就VR技术的组织构成来讲，其中融合了计算机图形学技术、传感技术、图像处理技术、多媒体技术等现代化技术，具有超强的虚拟环境生成功能，以及感知性、浸没感、交互性、构想性等显著特征，能够给人以高度仿真的环境沉浸感。时至今日，VR技术开发越发成熟，并广泛应用于多个领域和场景，如旅游、教育、医疗等。如今，VR技术已成为促进现代教育发展的新型手段，能够营造了生动、逼真的学习环境，相比于应试教育结构下的被动性理论灌输，其更有利于提升学生对知识的感知、理解和内化，从而为进一步的应用打下坚实的基础。

2应用效果

在倡导教育升级的新时期背景下，将VR技术应用于电子信息工程专业实践教学中，必然对专业教学大有裨益。

（1）符合教育升级改革的潮流趋势，有利于提升教育质量。实践教学是电子信息工程专业教育体系中的重要环节，能够依托实践经验的获取来夯实学生的专业知识基础，在促进学生创新、提高学生应用能力、培养学生解决实际问题能力等方面至关重要。以往的教学改革虽然也关注教学方式、手段的革新，但多建立在教师传统“教法”的升级改造基础之上。VR技术属于一种先进的计算机技术，能够在融合多种技术的基础上具备强大的功能，以满足教育现代化的目标要求，能够依托强大的功能和资源优势来创建拟仿真教学实验室、在线教育平台等。将VR技术应用于电子信息工程专业实践教学中，不仅符合教育现代化潮流趋势，更能够在VR技术强大的优势作用下使实践教学痛点得到彻底解决。

（2）实现教育资源集约化，有益于教学效果的优化。随着高等教育普及化、大众化发展，高校电子信息工程专业生源数量急速增长，有限的实践教学资源并不能完全满足急速增长的学生学习需求。而VR技术在电子信息工程专业实践教学中的应用，能够使高校在有限的投入下依托VR技术强大的聚合能力而获得丰富的教学资源。比如，教师可以在大数据技术的作用下，将学生日常学习有关的教学内容、进度、成绩、喜好等进行数据信息汇总，并以此为依据建立VR课堂。同时，在数据信息共享的作用下，将VR课堂与全国百余所高校的电子信息工程专业优秀课程资源以及电子信息工程领域的真实项目进行对接，以此来实现电子信息工程专业实践教学资源、内容的拓展。

（3）由于实践教学设备的数量、学生实践时间以及实验室紧缺，且同一个实践项目服务于来自不同专业及不同班级的学生，再加上实践项目的复杂性，需要教师长时间的操作演示，因此，无法实现让每位学生动手操作。而应用VR技术则进一步扩大了学生自主操作空间，还有利于减少实践过程中的风险。

3应用策略

3.1夯实保障条件

VR技术在电子信息工程专业实践教学中的应用是“互联网+教育”的具体体现，具有重要的现实意义。对此，高校需要对VR技术在电子信息工程专业实践教学中的应用给予足够的重视与支持，以此为后续各项VR技术教学工作的开展提供一个良好的外部环境。具体来讲，高校需要充分重视VR技术的引人工作，以电子信息工程专业实践教学需求为导向，夯实软硬件基础，以推动VR技术的顺利应用，从而构建更加良好的育人环境。

硬件保障建设方面，高校要加速教育信息化转型升级，平衡好各环节、各板块的发展关系，做好宏观统筹规划。积极构建虚拟现实智慧教室，并配置立体投影机、电动银幕、DLP立体眼镜、定制电脑主机、信号扩展器、空中鼠标等设备，为电子信息工程专业日常各类实践教学活动的开展提供实习、实训的空间支持，使学生能够在动手操作中获得直观专业感知。

软件建设方面，要求高校适配科学的组织结构，以促进电子信息工程专业实践教学规范、有序运行。事实上，基于VR技术的电子信息工程专业实践教学更具开放性，在一定程度上加大了实践教学管理工作难度。为此，高校应进一步细化组织结构，形成教务处、院系、实验实训中心三位一体的实践教学管理体系，从宏观和微观层次上推动VR技术在电子信息工程专业实践教学中的应用落实。同时，筹划建立专门的虚拟实践教学指挥中心，及时发现实践中遇到的问题，协调好各类资源分配，针对性地加强工作指导和质量监督，以实现该项工作的持续优化与发展。此外，为发挥VR技术教学的作用，高校方面還需要依据电子信息工程专业实践教学需要，联合相关高校做好教学数据库资源的共享共建工作，为VR教室的资源展示提供丰富而多元化的教学资源数据包。

3.2提升师资素养

VR技术在电子信息工程专业实践教学中的应用，除了必要的硬件支撑，教师作为主导发挥着不可或缺的作用，并对其职业素养提出了新的要求。在一定程度上，教师的信息化素养影响了VR技术在电子信息工程专业实践教学中的应用效果。事实上，VR技术的专业性偏高，电子信息工程专业实践教学内容设计及软件开发均需专业人员完成。因此，一方面，为了满足VR技术在电子信息工程专业实践教学中的应用需求，高校可针对性地引进一批专项人才，面向公众市场开放，择优录取并建立一支高水平的技术队伍，使其配合实践教学项目的开发和建设，以提高学校在该领域的自主性、灵活性，为电子信息工程专业校本课程建设奠定基础；另一方面，VR在电子信息工程专业实践教学中的应用并非单纯的技术问题，其根本在于培养人才，同时教师的参与不可或缺，以避免突出虚实情景而忽视教学目标的问题。因此，高校还需展开多样化的培训和教研活动，并引导专业教师加强对VR技术的研究，为电子信息工程虚拟实践教学资源的开发提供切实可行的理论支撑，并打通内部交互通道，促进专业教师与VR技术人才之间的动态交流，从而提高专业教师的操作水平。如此，在高水平的师资队伍支持下，VR技术在电子信息工程专业实践教学中的应用势必会更加顺畅、高效。

3.3深化课程建设

VR技术丰富了电子信息工程专业实践教学形式，包括虚拟实验、虚拟实训、虚拟实习等，还拓展了实践教学深度，使教学更具灵活性、启示性和创新性。基于此，高校要致力于创新性虚拟实践教学项目的开发，以虚拟实验为核心，有机地将理论教学与实践教学串联起来，形成虚实相合的实践教学体系，夯实学生知识基础，并锻炼其创新思维、解决问题等综合素养。VR立体化的特性，使理论知识形象化地呈现在学生面前，且不受时间、空间的限制，随时随地进行实践教学。但是，需要指出的是，基于VR技术的电子信息工程专业虚拟实训实验是实践教学方式的有力补充，教师应把“能实不虚”的教学原则时刻贯彻在实际教学中，牢牢把握住实践教学的核心，有机地将零散、碎片的资源整合起来，为学生构建完整的知识体系。在电子信息工程专业实践教学中引进VR技术，形成理论模块与实践模块相辅相成的课程生态，将之科学地嵌入知识课堂，在“学中做、做中学”，以增强学生的沉浸式学习体验。基于学生对基础知识的良好消化和掌握，创设虚拟现实场景，并整合校外实践教学资源，以问题为导向驱动学生自主学习，在潜移默化中提升其应用能力。在此过程中，高校要加强与兄弟院校之间的合作，携手开发虚拟实践教学资源，以降低成本、提高收益。

3.4完善评价机制

VR技术在电子信息工程专业实践教学中的应用，其重点是育人，保证实践教学质量是核心。因此，要强化电子信息工程专业实践教学管理，把过程管理和目标管理相结合，促使VR技术优势得以充分发挥。事实上，VR技术具有信息痕迹管理功能，可以记载学生实践中的各类数据，包括眼部运动、肢体动作、声音心跳以及操作数据等，为实践教学过程管理提供了有效支持。基于此，高校要注重整合、分析实践教学过程中VR系统记录的各项数据，建立科學的评价反馈机制，通过学生的系列行为来分析他们的知识水平、能力素质、学习态度等，继而生成学生学习情况档案，及时发现问题、深刻剖析缘由，为其设计个性化成长方案，最终不断向育人目标靠拢。同时，学生作为学习主体，是VR技术应用在电子信息工程专业实践教学中的体验者、受益者，其意见或建议亦相当重要，是高校虚拟实践教学改革的重要考量。为此，完善实践教学评价机制还需重视学生评价，通过调查问卷、线上留言等方式广泛采集学生反馈的信息，以提高VR技术应用在电子信息工程专业实践教学中的针对性、适应性以及实效性。

3.5促进成果转化

虚拟实践成果的创造与转化是VR技术应用在电子信息工程专业实践教学中不可或缺的一环，在现实中验证其科学性、合理性对提高学生操作能力、创新思维等至关重要，并有利于激发学生的学习信心。基本上所有智力成果的转化都需要依靠充足的经费，虚拟成果转化也不例外。基于此，我们可以考虑把校企合作作为高校获得经费支持的一条重要途径。产学研一体化政策导向下，高校要积极推动校企合作，协调好双方之间的利益关系，以人才供需关系为切入点，充分发挥高校在办学及地缘上的优势，积极谋求企业在经济上的帮助。在这个过程中，首先高校要加大宣传力度，以“互联网+教育”为立足点，力求做到高校与企业合作共建、校企共育，双方共同筹划、携手并进，联手开发虚拟实验实训平台，完善电子信息工程专业实践教学项目，提高课件的真实性、可感性，从而增强基于VR技术的电子信息工程专业实践教学效果，促进更多的创新成果产出。同时，加速第二课堂阵地开发，为学生寻求企业岗位实习的机会，并依托VR技术提供虚拟教师指导，将专业教师与一线能手聚集起来，为学生操作实践和企业员工培训提供双向指导，实现校企合作共赢的目标，进而有效促进虚拟实验成果产出和向现实成果的转化。

4结束语

VR技术作为一种先进的计算机技术，能够为学生构建起一个极具交互、想象、沉浸式的教学环境，以此来增强学生对所学知识的感知能力。这不仅符合当今教育现代化的潮流趋势，也是“VR+教育”下教师对教育现代化的一种有益且大胆的尝试，更是教育深化改革的必然之选，能够在以往教学环境、资源等的基础上为学生构建起一个全新的学习环境，以此来实现学法、教法的革新，因此，在未来的发展中，学校要继续在VR技术领域深耕，积极构建功能完备、内容丰富的电子信息工程专业虚拟仿真教学环境。

作者简介：

杨保海（1978—），硕士，教授，研究方向：教育信息化。

李瑞利（1979—），硕士，实验管理员，研究方向：教育管理（通信作者）。