梁玉鳳

摘 要：文章基于目前高職培訓(xùn)教育中所使用的虛擬仿真系統(tǒng)硬件精密程度及軟件仿真程度的不同，而帶來的VR系統(tǒng)“沉浸性”程度高低以及“交互性”交互程度的不同，積極探索四種類型的VR技術(shù)在高職院校培訓(xùn)教育中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：培訓(xùn)教育；VR技術(shù)；沉浸性；實訓(xùn)

中圖分類號：G642；G712 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1008-3561（2017）36-0016-01

當(dāng)前，不同類型VR技術(shù)的出現(xiàn)和在高職院校培訓(xùn)教育中的廣泛應(yīng)用，可以使受培訓(xùn)者通過虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)“身臨其境”般地深入真實的工作環(huán)境中進(jìn)行操作，提前獲得在傳統(tǒng)課堂中無法親身體驗到的真實世界工作經(jīng)歷。

一、什么是VR技術(shù)

所謂VR技術(shù)，即虛擬現(xiàn)實技術(shù)，是隨著傳感器技術(shù)和計算機技術(shù)的發(fā)展孕育而生的一種嶄新的人機交互手段，是指在觸、嗅、視、聽、味覺等方面高度逼真的計算機模擬環(huán)境，其最主要的技術(shù)特征分別是“沉浸性”和“交互性”。VR技術(shù)的“沉浸性”和“交互性”特征分別代表了用戶使用系統(tǒng)提供的交互設(shè)備，通過自我的感知系統(tǒng)，對計算機軟件虛擬出來的環(huán)境的實際介入程度以及用戶在計算機虛擬環(huán)境中進(jìn)行操作的容易程度和由此操作獲得反饋的自然程度?；谀壳霸诟呗毰嘤?xùn)教育中所使用的虛擬仿真系統(tǒng)硬件精密程度及軟件仿真程度的不同而帶來的VR系統(tǒng)“沉浸性”程度高低以及“交互性”交互程度的不同，大致可將VR系統(tǒng)劃分為桌面式虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)、增強式虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)、沉浸式虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)、分布式虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)四類。四類VR系統(tǒng)適應(yīng)不同學(xué)科領(lǐng)域的培訓(xùn)教育情景，擔(dān)當(dāng)著不同的角色，發(fā)揮著各自不同的作用。

二、四類VR系統(tǒng)的作用

桌面式虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)是目前高職院校培訓(xùn)教育中操作最簡單、使用最廣泛的一類虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)。它的結(jié)構(gòu)簡單，在由計算機軟件獨立構(gòu)成的虛擬仿真環(huán)境中，用戶通過使用傳統(tǒng)的鼠標(biāo)、鍵盤、手寫板等硬件輸入設(shè)備對虛擬仿真系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)輸入，系統(tǒng)反饋的操作及運算結(jié)果主要由計算機輸出設(shè)備電腦顯示器進(jìn)行輸出，不需要額外的硬件設(shè)備和精密傳感器，即系統(tǒng)為“純軟件虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)”。桌面式虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)基本不對計算機系統(tǒng)提出額外的硬件要求，軟硬件實現(xiàn)成本較低，易于普及推廣，然而系統(tǒng)僅為操作計算機模擬，使用過程中用戶體驗代入感較弱，沉浸性相對較低。在計算機操作員的培訓(xùn)教學(xué)中，計算機操作系統(tǒng)安裝實訓(xùn)是學(xué)員最重要的學(xué)習(xí)內(nèi)容，然而傳統(tǒng)計算機實驗室是禁止對計算機系統(tǒng)進(jìn)行任何改動的，這就無法給學(xué)員提供真實安裝環(huán)境。學(xué)校在實驗室現(xiàn)有計算機上安裝虛擬仿真軟件，由計算機虛擬出另外一臺計算機，學(xué)員可在虛擬出來的計算機上進(jìn)行安裝操作系統(tǒng)等實驗，完整實現(xiàn)實際安裝操作系統(tǒng)的工作過程。實驗給用戶帶來最真實的體驗，在不增加、不損害實驗設(shè)備的基礎(chǔ)上，順利完成了培訓(xùn)教學(xué)內(nèi)容。

在增強式虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)中，用戶在接觸現(xiàn)實環(huán)境中真實物體的同時，可將虛擬畫面通過佩戴的專業(yè)頭盔顯示器疊加在現(xiàn)實物體上，使計算機虛擬生成的圖形和用戶周圍實際環(huán)境有效重疊在一起，是一種“真實環(huán)境”+“虛擬圖形”的仿真方式。培訓(xùn)汽車等機械類設(shè)備構(gòu)成原理及維修維護(hù)時，增強式虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)可在構(gòu)造虛擬環(huán)境的同時采集并反映現(xiàn)實設(shè)備及零部件的位置、大小、相關(guān)維修工具等數(shù)據(jù)，結(jié)合實物操作，讓用戶在培訓(xùn)中直觀了解設(shè)備及其零部件構(gòu)成、維修工具，角色代入感較強，可通過培訓(xùn)掌握相關(guān)知識。如2014年，寶馬公司推出一款增強現(xiàn)實眼鏡用于汽車維修培訓(xùn)，系統(tǒng)通過智能眼鏡可以按步驟向用戶顯示所要維修的車輛故障處的具體操作，甚至具體到用哪一個工具、擰哪一顆螺絲，用戶在戴上它之后只需按照指示就可以解決包括發(fā)動機在內(nèi)的汽車故障，并可以清晰、直觀地學(xué)習(xí)裝配結(jié)構(gòu)和運作原理。

沉浸式虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)利用頭盔顯示器暫時隔離用戶在真實世界視覺和聽覺的同時，利用數(shù)據(jù)手套封閉用戶的手感通道，通過計算機虛擬視覺畫面及模擬物體接觸感，提供給用戶完全沉浸的感官體驗，使用戶暫時隔離真實環(huán)境感受，進(jìn)入一個虛擬的感知空間，體驗完全置身于虛擬世界中的真實感覺。在沉浸式虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)中，用戶通過手控輸入設(shè)備、位置跟蹤器、眼睛視向跟蹤器、聲音等與虛擬系統(tǒng)進(jìn)行交互并下達(dá)操作命令，系統(tǒng)將實時對各類型操作進(jìn)行視覺及觸覺反饋，使用戶獲得身臨其境的感受，有較好的沉浸效果及用戶體驗。

分布式虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)實際上是建立在VR技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)深度融合的基礎(chǔ)上，使網(wǎng)絡(luò)上多個用戶通過共同進(jìn)入到虛擬現(xiàn)實環(huán)境中，進(jìn)而實現(xiàn)實時交互、資源共享及用戶互動。用戶可通過網(wǎng)絡(luò)與其他用戶進(jìn)行交互和共享信息，并通過網(wǎng)絡(luò)對虛擬世界進(jìn)行觀察和操作，以達(dá)到協(xié)同工作和復(fù)雜任務(wù)研究的目的。利用分布式虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)，可打破空間的限制，讓學(xué)員在網(wǎng)絡(luò)虛擬課堂上和任意地點的老師、同學(xué)進(jìn)行“面對面”的交流互動。

三、結(jié)束語

VR技術(shù)已經(jīng)成為高職院校培訓(xùn)教育領(lǐng)域內(nèi)最具應(yīng)用前景的一項技術(shù)，為培訓(xùn)教育過程提供了豐富的現(xiàn)實化方法，也為實訓(xùn)教學(xué)提供了更加真實的實訓(xùn)環(huán)境。隨著VR技術(shù)的日臻成熟、設(shè)備成本的不斷降低，該技術(shù)在高職院校教育教學(xué)過程中的應(yīng)用將會更加廣泛。

參考文獻(xiàn)：

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