文章編號：1672-5913(2008)16-0083-01

摘要：虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在教學(xué)中得到了廣泛應(yīng)用，具有巨大的應(yīng)用前景。本文探討了虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的概念、特征、優(yōu)越性以及在高職計(jì)算機(jī)專業(yè)課教學(xué)中的作用。

關(guān)鍵詞：虛擬現(xiàn)實(shí)；高職教育；實(shí)踐教育

中圖分類號：G642

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B

1虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)VR(Virtual Reality)是利用計(jì)算機(jī)生成一個逼真的三維虛擬環(huán)境，并通過傳感設(shè)備與之交互的新技術(shù)。它綜合了計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、圖像處理與模式識別、智能技術(shù)、傳感技術(shù)、語音處理與音響技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等多門科學(xué)，將計(jì)算機(jī)處理的數(shù)字化信息變?yōu)槿怂芨惺艿木哂懈鞣N表現(xiàn)形式的多維信息。

與傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)相比，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)具有3個基本特征(3I特征)：強(qiáng)烈的“身臨其境”的沉浸感(Immersion)；友好親切的人機(jī)交互性(Interaction)；發(fā)人想像的構(gòu)想性(Imagination)。

以虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)創(chuàng)建的虛擬環(huán)境，可以使人產(chǎn)生一種身臨其境的近乎完全真實(shí)的感覺。同時人與虛擬環(huán)境之間可以進(jìn)行多維信息的交互作用，參與者從定性和定量綜合集成的虛擬環(huán)境中可以獲得對客觀世界中客觀事物的感性和理性的認(rèn)識，從而深化概念和建造新的構(gòu)想和創(chuàng)意。

2虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在高職計(jì)算機(jī)專業(yè)課教學(xué)中的作用

目前高職學(xué)校計(jì)算機(jī)專業(yè)的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)大多是采用與企業(yè)聯(lián)合，借助企業(yè)提供的設(shè)備和環(huán)境對學(xué)生進(jìn)行實(shí)踐能力培養(yǎng)。限于各種現(xiàn)實(shí)條件，某些內(nèi)容的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)往往不能得到較好地落實(shí)，極大地影響了學(xué)生動手能力的培養(yǎng)，抑制了學(xué)生的創(chuàng)造能力，以致學(xué)生畢業(yè)不能得到社會的認(rèn)可。

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用于教育是教育技術(shù)發(fā)展的一個飛躍。就教育理論而言，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)實(shí)現(xiàn)了人的臨場化，參與者與虛擬環(huán)境是互相作用、互相影響的一個整體的兩個方面，它營造了“自主學(xué)習(xí)”的環(huán)境，由傳統(tǒng)的“以教促學(xué)”的學(xué)習(xí)方式代之為學(xué)習(xí)者通過自身與信息和環(huán)境的相互作用來得到知識、技能的新型學(xué)習(xí)方式。虛擬實(shí)驗(yàn)既可縮短訓(xùn)練的時間，又可獲得直觀、真實(shí)的效果，還能對那些不可視的結(jié)構(gòu)原理和不可重組的精密設(shè)備作仿真實(shí)訓(xùn)，一方面培養(yǎng)學(xué)生操作、維護(hù)和檢修的技能，另一方面培養(yǎng)學(xué)生自我訓(xùn)練的意識和創(chuàng)新能力。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在高職計(jì)算機(jī)專業(yè)的實(shí)踐教育中的作用主要體現(xiàn)在以下幾個方面。

2.1建設(shè)基于虛擬儀器的虛擬實(shí)驗(yàn)室

走在科技前端的計(jì)算機(jī)專業(yè)的課程實(shí)踐性非常強(qiáng)，設(shè)備儀器的升級換代速度非?？?，特別是在當(dāng)前創(chuàng)新教育引領(lǐng)學(xué)生發(fā)展的環(huán)境下，平均不到兩年，設(shè)備的配置就已無法滿足學(xué)生的創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)需要。由于設(shè)備儀器的被動淘汰，必然產(chǎn)生大量的更新需求，因此高額的采購費(fèi)用始終是高職院校實(shí)驗(yàn)教學(xué)大踏步發(fā)展和改革的瓶頸。相對于實(shí)際實(shí)訓(xùn)場所的建設(shè)，投資建立一套相應(yīng)的虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的投資要小得多。通常虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的投資是實(shí)際系統(tǒng)投資的幾十分之一，且面對設(shè)備更新?lián)Q代，采用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的實(shí)訓(xùn)基地在原有基礎(chǔ)上改進(jìn)、完善的投入更可以大幅度降低。因此，從科學(xué)技術(shù)上尋求一種新型的、實(shí)用的方法來建設(shè)基于虛擬儀器的虛擬實(shí)驗(yàn)室，也許是高職教育走出實(shí)驗(yàn)、實(shí)訓(xùn)困境的一條出路。

由虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)生成的適用于進(jìn)行虛擬實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)包括相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)室環(huán)境、有關(guān)的實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備、實(shí)驗(yàn)對象以及實(shí)驗(yàn)信息資源等。虛擬實(shí)驗(yàn)室可以是某一現(xiàn)實(shí)實(shí)驗(yàn)室的真實(shí)再現(xiàn)，也可以是虛擬構(gòu)想的實(shí)驗(yàn)室。例如，在城域網(wǎng)和廣域網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)建設(shè)過程中，不必真正把網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建起來就可以親身體驗(yàn)，猶如進(jìn)行現(xiàn)場的操作。在數(shù)字電路的課程實(shí)驗(yàn)中，可以通過虛擬的電路器件來達(dá)到電路設(shè)計(jì)的目的，而沒有器件問題所帶來的麻煩。在電子商務(wù)課程實(shí)驗(yàn)中，可以虛擬商務(wù)環(huán)境，讓學(xué)生進(jìn)入這個虛擬環(huán)境，身臨其境地體驗(yàn)現(xiàn)場交易的氣氛和參與交易的過程。計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)的安裝是比較基礎(chǔ)但又是難做好的一個實(shí)驗(yàn)，由于在計(jì)算機(jī)上安裝新的操作系統(tǒng)不可避免地會對原有的操作系統(tǒng)產(chǎn)生影響，而使用虛擬計(jì)算機(jī)來進(jìn)行操作系統(tǒng)的安裝實(shí)驗(yàn)就十分方便。創(chuàng)建的虛擬機(jī)有自己的CPU、內(nèi)存、硬盤、光驅(qū)，在這個虛擬機(jī)上，可以安裝Windows、Linux等真實(shí)的操作系統(tǒng)以及各種應(yīng)用程序。

通過虛擬的實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，既可以縮短實(shí)驗(yàn)的時間，又可以獲得直觀、真實(shí)的效果，還能對那些不可見的結(jié)構(gòu)原理和不可重組的精密設(shè)備進(jìn)行仿真實(shí)訓(xùn)，避免真實(shí)實(shí)驗(yàn)操作帶來的各種危險。并且，虛擬實(shí)驗(yàn)具有先進(jìn)性和共享性，易擴(kuò)充，易于改變教學(xué)項(xiàng)目，減少設(shè)備投入經(jīng)費(fèi)，使教學(xué)內(nèi)容在虛擬的環(huán)境中不斷更新，使實(shí)驗(yàn)實(shí)踐及時跟上技術(shù)的發(fā)展。

2.2激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造性思維

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)具有強(qiáng)烈的“身臨其境”的沉浸感和發(fā)人想象的刺激性，利用它進(jìn)行實(shí)踐教學(xué)可以給學(xué)生一種強(qiáng)烈的真實(shí)感，可為學(xué)生提供實(shí)際操作替代經(jīng)驗(yàn)。例如在進(jìn)行計(jì)算機(jī)組裝的實(shí)驗(yàn)課程時，只要點(diǎn)擊相應(yīng)的按鈕，就可以按相應(yīng)的步驟進(jìn)行安裝，拖動鼠標(biāo)或按鈕可以隨意地移動計(jì)算機(jī)組件到指定的位置進(jìn)行安裝，在安裝完光驅(qū)后，點(diǎn)擊光驅(qū)的開、關(guān)鍵時，盤盒會自動地彈縮并發(fā)出逼真的聲音，使學(xué)習(xí)者能動態(tài)地觀看到效果，有一種身臨其境的感覺。同時，利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)開展實(shí)踐教學(xué)，學(xué)生可有更多的實(shí)踐機(jī)會，高效大膽地進(jìn)行多次嘗試，其積極主動性增強(qiáng)，實(shí)踐的趣味性較強(qiáng)，實(shí)踐方式靈活多樣。同時，通過VR技術(shù)，可將學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中產(chǎn)生的假設(shè)進(jìn)行虛擬，呈現(xiàn)相應(yīng)的結(jié)果或效果。這樣有利于激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造性思維，進(jìn)行主動的探索性學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造能力。

2.3技能訓(xùn)練綜合全面

由于VR技術(shù)可實(shí)現(xiàn)在逼真的虛擬環(huán)境中以自然的方式進(jìn)行交互，所以它非常適合技能培訓(xùn)。在實(shí)踐過程中，學(xué)生的主要精力可放在原理的理解應(yīng)用、實(shí)踐設(shè)計(jì)及操作具體情境中，軟件的幫助功能可以有效解決教師指導(dǎo)力度不夠的弊端，有利于提高實(shí)踐教學(xué)質(zhì)量。例如“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”課程中，對于常用的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的算法思想，由于抽象程度高，學(xué)生很難理解，我們也可以通過虛擬技術(shù)將其制作成課件進(jìn)行教學(xué)，將抽象的算法過程以淺顯易懂、形象直觀的形式展現(xiàn)出來。

3結(jié)束語

虛擬現(xiàn)實(shí)的沉浸性和交互性，使學(xué)生能夠在虛擬的學(xué)習(xí)環(huán)境中扮演一個角色，全身心地投入到學(xué)習(xí)中去，這非常有利于學(xué)生的技能訓(xùn)練。利用沉浸型虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)，可以做各種各樣的技能訓(xùn)練，對高職的實(shí)訓(xùn)、技能性教學(xué)有著無比強(qiáng)大的推動作用。如何更好地運(yùn)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)來構(gòu)造新型教育模式，體現(xiàn)高職教育的特色，將是我們高職教育工作者研究的重要課題。

參考文獻(xiàn)：

[1] 趙士斌，吳秋峰. 高校實(shí)訓(xùn)教學(xué)的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)研究[J]. 長沙電力學(xué)院學(xué)報(自然科學(xué)版)，2001.

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