虚拟现实与增强现实在高职计算机互联网教学中的创新应用

廖淑琴

摘要：传统的高职计算机互联网教学方式往往存在教学内容抽象、教学方式单调等多种问题，这些问题很大程度上影响了学生的学习效率。为此将VR与AR技术引入高职计算机互联网教学中，提出虚拟现实与增强现实在高职计算机互联网教学中的创新应用，以期提高高职计算机互联网教学的教学效果。借助科学规范的教学设计和实施，能够有效地提高学生的学习效果和兴趣，促进学生的学习积极性和主动性。

关键词：虚拟现实；增强现实；高职计算机互联网教学；创新应用

中图分类号：G42      文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2024）07-0140-03

开放科学（资源服务）标识码（OSID）

虚拟现实技术通过模拟真实环境，让学生能够身临其境地體验相关环境，并参与其中。在高职计算机互联网教学中，可以利用虚拟现实技术创建虚拟实验室、虚拟工作场景等，使学生能够在虚拟环境中进行实际操作和练习，提升学生的实践能力。而增强现实技术则是在真实环境中叠加虚拟信息，使学生能够通过手机、智能眼镜等设备感知和交互虚拟元素。在高职计算机互联网教学中，可以利用增强现实技术为学生提供更直观、生动的学习内容和资源，例如将计算机网络拓扑图投射到真实空间中，让学生能够更清晰地理解网络结构；或者利用增强现实技术模拟虚拟实验，让学生能够在真实环境中进行观察和实践，提高学生的学习效果和兴趣。因此，虚拟现实和增强现实在高职计算机互联网教学创新中具有重要的应用价值。

1 虚拟现实技术在高职计算机互联网教学中的创新应用

1.1 虚拟现实技术概述

虚拟现实技术（Virtual Reality，简称VR） 是一种能够创建和体验虚拟世界的计算机技术。它能够模拟人的感官，如视觉、听觉、触觉等，使用户能够身临其境地感知并操作虚拟世界中的各种对象[1]。

1.2 虚拟现实技术在教学中的创新应用

在现代高职互联网教学中引入虚拟现实技术后，高职计算机互联网教学的教学内容得到了极大的丰富和拓展。在虚拟环境中，学生可以自由地进行实验和探索，不断试错并从中学习，培养解决问题的能力和创新精神。VR开发基础课程学习内容如表1所示。

虚拟现实技术的应用也带来了教学方法的变革，传统的课堂教学方式往往难以直观地展示计算机网络原理和操作，而通过VR技术，学生可以在虚拟环境使用VR眼镜、VR手柄等设备，在高度仿真的虚拟环境中进行操作和实践。而未来人VR汽车实训系统等特色教学资源，更是将虚拟现实技术与汽车教学相结合，让学生能够在虚拟环境中进行各种网络实验和故障排查，提高实践操作能力，为学生的实践教学提供了更多的可能性。

2 增强现实技术在高职计算机互联网教学中的创新应用

2.1 增强现实技术概述

增强现实（Augmented Reality，简称AR） 技术是一种将虚拟信息与真实世界巧妙融合的技术。它广泛运用了多媒体、三维建模、实时跟踪及注册、智能交互、传感等多种技术手段，将计算机生成的文字、图像、三维模型、音乐、视频等虚拟信息模拟仿真后，应用到真实世界中，两种信息互为补充，从而实现对真实世界的“增强”[2]。

2.2 增强现实技术在教学中的创新应用

在计算机网络教学中，往往需要大量的设备来进行实践操作。然而，这些设备通常价格昂贵，且维护和更新成本也较高。增强现实技术可以通过虚拟化的方式，将这些设备呈现在学生的面前。学生可以通过AR技术，在手机或平板电脑上观看到与真实设备一样的操作界面和过程，将这些抽象概念以可视化的方式呈现出来。

增强现实技术可以模拟真实的网络故障场景，让学生通过AR技术在虚拟环境中进行故障排除操作。在这个场景中，学生将通过AR眼镜看到一个虚拟的数据中心，其中包含多台服务器和网络设备。其中一台服务器（标记为Server1） 显示红色警示，表示它无法连接到网络。学生首先走到Server1旁边，通过AR眼镜，学生可以看到服务器的虚拟接线。学生可以检查网线是否插好，并查看接口是否有损坏。如果网线未插好，则显示提示“物理连接断开，请检查网线是否插好。”学生可以通过AR界面访问Server1的网络配置，检查IP地址、子网掩码、网关等设置是否正确。如果IP地址配置错误，则显示提示：“IP地址配置错误，请修改为正确的IP地址。”在AR环境中，学生可以查看路由器的路由表，确认是否有正确的路由指向Server1。如果没有指向Server1的路由，则显示提示“路由表中缺少指向Server1的路由，请添加相应路由。”根据排查结果，学生可以选择重新启动路由器或服务器来尝试解决问题。如果重新启动路由器后故障排除，则显示提示：“路由器重新启动成功，故障已排除。”这种真实的故障排除体验有助于学生掌握故障排除的方法和技巧，提升学生的实践能力，培养更符合市场需求的高素质人才。

3 虚拟现实与增强现实技术的比较分析

3.1 虚拟现实技术与增强现实技术的区别

高职计算机互联网教学中虚拟现实技术与增强现实技术的区别如表2所示。

虚拟现实技术通过提供完全的虚拟环境，使学生沉浸在虚拟世界中进行学习，而增强现实技术则通过在现实世界中添加虚拟元素来强化理论与实践的结合。这两项技术各有优势，可以根据具体教学目标和需求来选择使用。

3.2 虚拟现实技术与增强现实技术的优缺点比较

高职计算机互联网教学中虚拟现实技术与增强现实技术的优缺点如表3所示。

3.3 虚拟现实技术与增强现实技术的应用场景比较

高职计算机互联网教学中虚拟现实技术与增强现实技术的应用场景比较如表4所示。

4 虚拟现实与增强现实技术在高职计算机互联网教学中的整合应用

4.1 虚拟现实与增强现实技术的整合方案设计

本方案的目标是将VR与AR技术整合到高职计算机互联网教学中，创造一个富有互动性、直观性的教学环境，促进学生的理解与掌握，并提升学生的实践操作能力。利用VR技术，带领学生进入虚拟的网络环境，直观展示网络设备的结构、协议的工作原理等。两台计算机通过一个路由器进行通信[3]，学生可以选择观察其中一台计算机发送一个TCP数据包。这个数据包在VR环境中以可视化的方式呈现，例如一个带有数据的“气泡”。当这个TCP数据包到达路由器时，学生可以观察路由器如何查找其路由表，决定数据包的转发方向。在数据包转发到目标计算机时，学生可以观察目标计算机如何接收这个数据包，并返回ACK确认包，发送计算机在收到ACK后，又如何进行下一步的操作。

TCP的三次握手简化为：S发送SYN包到D，经过R；D收到SYN包后，返回SYN-ACK包到S，同样经过R；S收到SYN-ACK包后，发送ACK包到D，经过R。在VR环境中，每一步都可以进行可视化展示，帮助学生更直观地理解TCP三次握手的过程。结合AR技术，让学生在真实环境中操作网络设备，通过AR提示引导学生完成配置、故障排除等任务。鼓励学生利用VR与AR技术进行网络创新实验，在试点成功的基础上，全面整合VR与AR技术到计算机互联网教学中。

4.2 虚拟现实与增强现实技术的整合应用效果评估

在高職计算机互联网教学中，虚拟现实（VR） 和增强现实（AR） 技术的整合应用无疑带来了教学模式的革新。这两项技术为学生提供了更具互动性、更为生动的学习环境，使抽象、复杂的概念变得直观、易懂[4]。

从教学质量的角度看，VR和AR技术的引入显著提升了教学效果。比如，在网络技术课程中，通过VR技术，学生可以直接“进入”互联网，亲身观察网络的运行状况，这种学习方式无疑比传统的图文教学更具吸引力，也更利于学生理解掌握知识。而AR技术则可以在学生的实际操作中提供实时的提示和引导，使得学生在实践中学习，在学习中实践，提高学习的效率。

4.3 虚拟现实与增强现实技术的整合应用案例分析

为了让学生更直观地理解互联网的运作原理和网络设备的配置，引入VR技术，让学生戴上VR头盔，学生可以“身临其境”地进入虚拟的数据中心，观察服务器的运作、网络的传输等。在实验室操作中，引入AR技术，让学生戴上AR眼镜，当操作网络设备时，眼镜上会出现相应的操作提示和指引。这种实时的提示，确保学生在进行实际操作时能够得到正确的指导，能够进一步减少操作错误，提高试验效率[5]。

此次整合应用在教学中能够进一步提升教学效率，让学生能够更为直观地感受网络。此外，这种教学方式也受到了企业的欢迎。许多网络公司表示，这种模式下培养出的学生，在实际工作中能够快速适应，并且具有一定的实践经验。

5 结论

综上所述，虚拟现实与增强现实技术能够深化计算机互联网教学内容，有效解决传统教学方式存在的问题，提供具有沉浸感和互动性的学习体验，拓展学习空间和资源，并激发学生的学习兴趣和潜能。通过科学规范的设计和实施，这些技术有望提高学生的学习效果和兴趣，促进学生的学习积极性和主动性，并为高职计算机互联网教育带来新的机遇和挑战。

参考文献：

[1] 杨鹏飞，王艳然，张鸿鹏.虚拟现实技术在高校计算机教学中的应用[J].移动信息，2023，45（9）：75-77.

[2] 安兵.虚拟现实与增强现实技术在高校经管教学中的创新应用与效果评估[J].中文科技期刊数据库（全文版）教育科学，2023（7）：61-64.

[3] 陶佳慧.互联网与计算机技术在职业教育中的应用[J].集成电路应用，2023，40（7）：264-265.

[4] 傅赟.互联网背景下翻转课堂模式在高校创新创业教育中的应用：评《创新创业管理——慕课与翻转课堂》[J].科技管理研究，2023，43（9）：后插13.

[5] 吴凡.增强现实技术在教学中的应用研究[J].科技创新与品牌，2023（5）：76-78.

【通联编辑：张薇】