（西南林業(yè)大學(xué)，云南 昆明 650224）

1 引言

VR（Virtual Reality）技術(shù)，即虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，這個(gè)理論在上個(gè)世紀(jì)80年代就已經(jīng)被提出來(lái)了，但由于當(dāng)時(shí)科技水平的限制和成本過(guò)高等一些因素的制約，很多理論僅停留在概念階段。隨著科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展以及硬件技術(shù)的突破，此技術(shù)已經(jīng)大量的應(yīng)用于各行各業(yè)，比如軍事、交通、醫(yī)療、教育、航天等高端行業(yè)，特別是在教育方面，VR技術(shù)更是發(fā)揮著巨大的作用，使教育手段更加多元化，使受教育者的學(xué)習(xí)效率大大提高。這一技術(shù)的出現(xiàn)必將會(huì)給傳統(tǒng)教育的模式帶來(lái)一場(chǎng)新的變革，讓現(xiàn)代的教育方式更具生命力[1]。

2 VR技術(shù)概述

VR技術(shù)的三大特性如圖1所示。

圖1 VR技術(shù)的三大特性

VR技術(shù)主要由模擬環(huán)境、感知、自然技能和傳感設(shè)備等內(nèi)容組成。模擬環(huán)境是要由計(jì)算機(jī)生成實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)的三維立體圖像，它模擬的環(huán)境更加逼真，并且具有多感知性，除了具有一般的計(jì)算機(jī)所有的視覺(jué)感知外，還具備諸如運(yùn)動(dòng)感知、視覺(jué)感知、觸覺(jué)感知等諸多感知功能[2]。除了具有多感知性，它還具備了交互性，自主性以及存在感等性能。VR技術(shù)就是在人機(jī)交互的基礎(chǔ)上，操作者可以通過(guò)一些硬件設(shè)備，諸如頭盔、鍵盤、眼睛、手套等操作工具與計(jì)算機(jī)進(jìn)行交互，從而融入到這個(gè)虛擬環(huán)境之中，成為其中的一份子，能夠較為真實(shí)地感知到虛擬世界中的各種對(duì)象，并且可以進(jìn)行一些操作，從而可以很好地達(dá)到理解和掌握知識(shí)。

3 VR技術(shù)在高校實(shí)訓(xùn)中的優(yōu)勢(shì)

3.1 節(jié)省教學(xué)成本

實(shí)訓(xùn)的相關(guān)設(shè)備是實(shí)訓(xùn)的基礎(chǔ)，在現(xiàn)代化的高等教育中，進(jìn)行實(shí)訓(xùn)的設(shè)備種類繁多，并且大多價(jià)格不菲，而且更新?lián)Q代的速度較快。例如物流工程專業(yè)的倉(cāng)儲(chǔ)實(shí)訓(xùn)課程，由于每個(gè)行業(yè)的倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)是不一樣的，并且現(xiàn)如今倉(cāng)儲(chǔ)設(shè)備更新速度較快，高校沒(méi)那個(gè)經(jīng)濟(jì)能力讓學(xué)生都去嘗試體驗(yàn)。在這種模式下，不僅學(xué)生實(shí)際操作的機(jī)會(huì)很少，對(duì)相關(guān)設(shè)施的認(rèn)識(shí)也會(huì)理解不深，而且最主要的是一般學(xué)校負(fù)擔(dān)不起這么高的教學(xué)支出，還要面臨購(gòu)買的設(shè)備需要維護(hù)和被淘汰的風(fēng)險(xiǎn)。VR技術(shù)的應(yīng)用，可以通過(guò)在模擬現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景，利用一些智能穿戴設(shè)備來(lái)操縱虛擬的設(shè)備，跟人在現(xiàn)實(shí)世界中操作設(shè)備相差無(wú)幾。當(dāng)實(shí)訓(xùn)的設(shè)備需要更新時(shí)，只需重新建模即可，非常方便，不需要維護(hù)，也不會(huì)因?yàn)樵O(shè)備過(guò)時(shí)而造成資源浪費(fèi)。

3.2 教學(xué)靈活

實(shí)訓(xùn)教學(xué)現(xiàn)已被高校越來(lái)越重視，通過(guò)實(shí)訓(xùn)既能培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力，也能培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。比如物流工程專業(yè)的學(xué)生培養(yǎng)不僅不能只局限于課本理論的教學(xué)，而且因?yàn)楝F(xiàn)代物流技術(shù)的發(fā)展可謂是日新月異，所以就對(duì)實(shí)訓(xùn)教學(xué)提出了更高的要求。傳統(tǒng)實(shí)訓(xùn)中的教學(xué)內(nèi)容和方式比較固定，沒(méi)什么延伸和拓展，將VR技術(shù)引入到教學(xué)中，可以因材施教，因社會(huì)需要，為學(xué)生私人訂制實(shí)訓(xùn)內(nèi)容。在時(shí)間和空間上，相較于傳統(tǒng)的實(shí)訓(xùn)教學(xué)模式，VR技術(shù)使教學(xué)更為靈活。

3.3 提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣

目前的高校工程訓(xùn)練還是以現(xiàn)場(chǎng)教學(xué)為主，學(xué)生的參與成度低，沒(méi)有積極性，達(dá)不到理想的效果。以物流倉(cāng)儲(chǔ)實(shí)訓(xùn)中的教學(xué)為例，我國(guó)的高校針對(duì)這方面的工程訓(xùn)練教學(xué)大多以去企業(yè)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行參觀實(shí)習(xí)為主。不僅組織起來(lái)費(fèi)時(shí)費(fèi)力，而且學(xué)生在實(shí)習(xí)中僅僅局限于參觀，無(wú)法去親自實(shí)操體驗(yàn)，這就大大降低了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，也無(wú)法鍛煉學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力。VR技術(shù)是一種更為直接的交互方式，革新了傳統(tǒng)的教學(xué)模式，提供了直觀的形象的視覺(jué)和聽覺(jué)的體驗(yàn)，將來(lái)也很有可能有更多的感官，其真實(shí)程度會(huì)越來(lái)越高，進(jìn)而使學(xué)生參與積極性提高。并且VR技術(shù)使復(fù)雜的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單并具體化，降低了學(xué)習(xí)難度。學(xué)生也可以不受時(shí)間、空間的限制，可以隨時(shí)隨地進(jìn)行反復(fù)多次操作練習(xí)，同時(shí)VR技術(shù)作為一種新生的科技成果，也從另一方面提高了學(xué)生的使用和學(xué)習(xí)的興趣。

3.4 實(shí)訓(xùn)安全性高

由于在現(xiàn)實(shí)的實(shí)訓(xùn)過(guò)程中，難免會(huì)出現(xiàn)一些不安全因素，比如在物流設(shè)備操作的實(shí)訓(xùn)過(guò)程中，由于學(xué)生的操作不當(dāng)?shù)仍斐墒軅R模擬教學(xué)作為虛擬的環(huán)境，可以完全避免此類狀況的發(fā)生。并且，老師可以提前通過(guò)對(duì)系統(tǒng)設(shè)置，使學(xué)生在實(shí)操的過(guò)程中，只要一出現(xiàn)錯(cuò)誤，系統(tǒng)就可以給予其一定的警示，進(jìn)而讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到自己的錯(cuò)誤，并逐步養(yǎng)成正確的操作習(xí)慣[4]。

學(xué)生在VR環(huán)境中進(jìn)行工程訓(xùn)練如圖2所示。

圖2 學(xué)生在VR環(huán)境中進(jìn)行工程訓(xùn)練

4 VR技術(shù)在高校實(shí)訓(xùn)教學(xué)中推廣的關(guān)鍵

4.1 前期投入成本

盡管近幾年VR技術(shù)得到了迅速的發(fā)展，但VR設(shè)備及其軟件開發(fā)的成本還是比較高昂。如果高校在實(shí)訓(xùn)教學(xué)中引進(jìn)VR技術(shù)，需要的設(shè)備數(shù)量不是一個(gè)小數(shù)目，引進(jìn)初期僅在設(shè)備購(gòu)置這一項(xiàng)的投入資金就是相當(dāng)大的。

4.2 VR場(chǎng)景的建模

VR設(shè)備的使用需要虛擬場(chǎng)景的支撐，而虛擬場(chǎng)景的開發(fā)離不開虛擬現(xiàn)實(shí)建模，所以在實(shí)訓(xùn)教學(xué)中，如何根據(jù)實(shí)訓(xùn)教學(xué)的需要建立合適的模型成為該項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用的重要前提。面對(duì)不同的學(xué)校、不同的專業(yè)、不同的教學(xué)目的，實(shí)訓(xùn)的種類繁多，根據(jù)不同的實(shí)訓(xùn)內(nèi)容構(gòu)建不同的VR實(shí)訓(xùn)模型是一項(xiàng)既關(guān)鍵又極具挑戰(zhàn)的工作。

4.3 統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，共享平臺(tái)

上文中提到了VR場(chǎng)景的開發(fā)是一項(xiàng)復(fù)雜的工作，如果每一個(gè)高校都根據(jù)自己的要求來(lái)開發(fā)VR相關(guān)的實(shí)訓(xùn)教學(xué)內(nèi)容或系統(tǒng)，從全國(guó)范圍來(lái)看，就會(huì)造成資源的極大浪費(fèi)。可以由政府牽頭規(guī)范，制定一個(gè)統(tǒng)一的VR教學(xué)開發(fā)的標(biāo)準(zhǔn)，全國(guó)范圍內(nèi)的高?？梢院献鞴餐_發(fā)，并構(gòu)建共享平臺(tái)，這樣不僅能節(jié)約教學(xué)資源，而且能節(jié)省開發(fā)時(shí)間[3]。

5 VR技術(shù)應(yīng)用在實(shí)訓(xùn)中的教學(xué)設(shè)計(jì)

隨著電子商務(wù)的發(fā)展，倉(cāng)儲(chǔ)在物流中所起的作用越來(lái)越凸顯，倉(cāng)儲(chǔ)作業(yè)技術(shù)的革新也是日新月異。所以，在物流教學(xué)實(shí)踐中為了能夠讓學(xué)生及時(shí)了解和掌握這些物流技術(shù)，能夠更好的理論聯(lián)系實(shí)際，并做到與時(shí)俱進(jìn)，建議高等院校在物流實(shí)踐教學(xué)中引入虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)。以物流倉(cāng)儲(chǔ)實(shí)踐教學(xué)為例，具體教學(xué)課程設(shè)計(jì)如下：

（1）實(shí)訓(xùn)前的理論教學(xué)。在進(jìn)行實(shí)踐教學(xué)之前，需要先讓學(xué)生了解物流倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)，倉(cāng)儲(chǔ)是一個(gè)系統(tǒng)工程，大致分為入庫(kù)、盤點(diǎn)、分揀、包裝、出庫(kù)等。先把學(xué)生分為幾個(gè)組，分別對(duì)應(yīng)這幾個(gè)作業(yè)流程。讓每個(gè)組的學(xué)生都認(rèn)識(shí)一下各個(gè)流程，為實(shí)訓(xùn)打下理論基礎(chǔ)。

（2）虛擬現(xiàn)實(shí)教學(xué)。利用VR技術(shù)，展示某倉(cāng)庫(kù)的布局及其設(shè)施，通過(guò)預(yù)先的設(shè)計(jì)，學(xué)生可以通過(guò)觸摸按鈕，對(duì)某一設(shè)備進(jìn)行更具體的觀察和認(rèn)識(shí)，并進(jìn)行比較。并且每一個(gè)設(shè)備都會(huì)配有對(duì)應(yīng)的說(shuō)明以及注意事項(xiàng)，從而讓學(xué)生對(duì)倉(cāng)儲(chǔ)有個(gè)大致的直觀的認(rèn)識(shí)。

（3）安全教育。雖說(shuō)是虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境，但也要按現(xiàn)實(shí)生活可能遇到的非安全因素，對(duì)學(xué)生進(jìn)行相關(guān)的安全教育，利用VR技術(shù)先讓學(xué)生身臨其境進(jìn)行觀看易出現(xiàn)狀況的環(huán)節(jié)和出現(xiàn)狀況后正確的應(yīng)急處理方式。這樣才能在學(xué)生遇到實(shí)際情況時(shí)，知道該如何處置。

（4）實(shí)操訓(xùn)練。按之前分好的組別，模擬某電商倉(cāng)庫(kù)的日常運(yùn)營(yíng)（訓(xùn)練主題不僅限于此），在進(jìn)行模擬實(shí)訓(xùn)過(guò)程中，對(duì)于學(xué)生出現(xiàn)的違規(guī)操作以及不安全的操作，可以在操作的界面引入警報(bào)系統(tǒng)，當(dāng)出現(xiàn)這些操作時(shí)，界面的就會(huì)出現(xiàn)紅色閃爍報(bào)警，提醒學(xué)生出現(xiàn)錯(cuò)誤，并會(huì)扣掉相應(yīng)的分?jǐn)?shù)，同時(shí)也會(huì)設(shè)有加分環(huán)節(jié)，來(lái)表?yè)P(yáng)那些操作得當(dāng)和嫻熟的學(xué)生。

（5）實(shí)訓(xùn)總結(jié)。最后會(huì)在模擬實(shí)訓(xùn)結(jié)束后，系統(tǒng)會(huì)根據(jù)每位學(xué)生在實(shí)訓(xùn)過(guò)程中的表現(xiàn)，進(jìn)行評(píng)比打分，并打印出實(shí)訓(xùn)成績(jī)單包括最終的分?jǐn)?shù)和扣分的原因。實(shí)訓(xùn)結(jié)束后，學(xué)生要根據(jù)成績(jī)單和實(shí)踐訓(xùn)練寫實(shí)訓(xùn)報(bào)告，交給指導(dǎo)老師，并由老師給予指導(dǎo)建議[4]。

6 結(jié)語(yǔ)

將VR技術(shù)應(yīng)用在高校實(shí)訓(xùn)教學(xué)中具有顯著的優(yōu)勢(shì)，在教學(xué)成本、教學(xué)內(nèi)容、學(xué)生興趣和安全性等方面與傳統(tǒng)教學(xué)相比具有明顯的優(yōu)越性。盡管VR技術(shù)在高校實(shí)訓(xùn)教學(xué)中的普及還面臨諸多挑戰(zhàn)，一是配置VR系統(tǒng)前期投入成本高；二是VR場(chǎng)景的開發(fā)難度比較大；三是沒(méi)有一個(gè)統(tǒng)一的開發(fā)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，沒(méi)有能建立有效的合作平臺(tái)。但是，隨著科技的發(fā)展，引進(jìn)VR技術(shù)的成本會(huì)逐漸降低，技術(shù)也會(huì)越來(lái)越成熟，VR技術(shù)在高校實(shí)訓(xùn)教學(xué)中的推廣應(yīng)用是大勢(shì)所趨。

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