熊少華，陳 支

（湖南生物機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院，湖南 長沙 410000）

VR（Virtual Reality）技術(shù)，即虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，20世紀(jì)80年代被提出，但由于一些因素的制約，大多理論停留在概念階段。隨著計(jì)算機(jī)和互聯(lián)網(wǎng)的使用，各行各業(yè)開始運(yùn)用這項(xiàng)技術(shù)，比如軍事、交通、醫(yī)療、教育、航天等高端行業(yè)，在教育方面，基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)（VR技術(shù)）的教學(xué)模式，使教育方式更加多樣化，使學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)效率更高。

VR技術(shù)是一種可以創(chuàng)建和體驗(yàn)虛擬世界的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，它通過對(duì)人的視覺、聽覺、觸覺等作用，使人產(chǎn)生一種身臨其境的體驗(yàn)具有獨(dú)特的沉浸性，使人們通過操作工具如頭套、3D眼鏡、手套可以進(jìn)入VR虛擬環(huán)境，并且可以對(duì)操縱系統(tǒng)中的對(duì)象進(jìn)行交互，體驗(yàn)到現(xiàn)實(shí)真實(shí)環(huán)境的感覺。

1 VR教學(xué)共享系統(tǒng)教學(xué)特點(diǎn)

傳統(tǒng)的職業(yè)教育對(duì)于技能的培養(yǎng)一般都是學(xué)生主動(dòng)地去交互和被動(dòng)的灌輸，學(xué)生學(xué)習(xí)效果個(gè)體差異化很大，容易產(chǎn)生厭學(xué)情緒。將VR技術(shù)引入高等職業(yè)學(xué)校無疑更加有利于高素質(zhì)技能型人才的塑造與培養(yǎng)。VR技術(shù)可以為學(xué)生營造富有趣味的仿真學(xué)習(xí)環(huán)境，它的“沉浸性”“交互性”與“構(gòu)想性”讓學(xué)生去親身經(jīng)歷和感受比教師抽象的解說，更加直觀易懂，從而培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力。將傳統(tǒng)的以教師為主導(dǎo)、以教促學(xué)的教學(xué)模式轉(zhuǎn)變?yōu)橐詫W(xué)生為主體的新型教學(xué)模式，學(xué)生通過自身與仿真環(huán)境的交互體驗(yàn)來獲得知識(shí)和技能，能有效激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造力和想象力。

產(chǎn)教融合云平臺(tái)上VR教學(xué)系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)VR教學(xué)資源和案例共享，不同的職業(yè)學(xué)院甚至個(gè)人只要配置標(biāo)準(zhǔn)化的VR終端設(shè)備，在平臺(tái)上都可以隨時(shí)進(jìn)行VR教學(xué)和學(xué)習(xí)。而學(xué)院和產(chǎn)教融合基地則可以滿足VR學(xué)習(xí)系統(tǒng)構(gòu)成的5個(gè)要素：專家、真實(shí)世界、認(rèn)知模型、虛擬世界和學(xué)習(xí)者。根據(jù)這5個(gè)要素的相互關(guān)系，VR教學(xué)系統(tǒng)可以虛擬不同的場(chǎng)景進(jìn)行概念學(xué)習(xí)、技能訓(xùn)練、協(xié)作學(xué)習(xí)和科學(xué)研究。其架構(gòu)如圖1所示。

圖1 VR教學(xué)系統(tǒng)的技術(shù)架構(gòu)

平臺(tái)層：平臺(tái)層基于云技術(shù)，負(fù)責(zé)VR資源的展示與分發(fā)，為使用者提供創(chuàng)作與展示的平臺(tái)。

內(nèi)容制作工具層：平臺(tái)為使用者提供了一個(gè)高效便利的VR編輯器、一個(gè)海量的VR云素材庫以及VR視頻創(chuàng)作工具。利用VR編輯器和VR素材庫提供的海量素材，普通使用者不需要任何訓(xùn)練即可DIY自己的VR應(yīng)用。通過VR視頻制作工具，用戶可以制作、編輯拍攝的VR視頻。

引擎層：基于Unity 3D打造的VR引擎，可以將VR平臺(tái)上的內(nèi)容高效、高質(zhì)量的在PC、手機(jī)等各種設(shè)備上展現(xiàn)出來。

控制器層：通過平臺(tái)封裝的統(tǒng)一硬件控制接口，無縫支持市面上大多數(shù)VR設(shè)備。

外設(shè)：通過VR輸出設(shè)備，可以瀏覽平臺(tái)上的優(yōu)質(zhì)資源。借助輸入設(shè)備，用戶可以與虛擬空間中的物件進(jìn)行交互。

2 VR教學(xué)共享系統(tǒng)的主要應(yīng)用

虛擬教學(xué)：虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)為學(xué)習(xí)者和教學(xué)者提供了豐富的學(xué)習(xí)資源以及選擇學(xué)習(xí)材料和學(xué)習(xí)方式的機(jī)會(huì)。利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，教師和學(xué)生一起經(jīng)歷虛擬環(huán)境，觀察一些關(guān)鍵性問題，還能讓學(xué)生自己“進(jìn)入其中”進(jìn)行詳細(xì)觀察，大大提高了學(xué)生的理解能力和掌握能力。

虛擬游覽：是用虛擬的方法產(chǎn)生一個(gè)教學(xué)場(chǎng)景，學(xué)生可以根據(jù)自己的意愿選擇游覽路線、速度和視點(diǎn)，通過在創(chuàng)設(shè)的虛擬場(chǎng)景中游覽來完成所學(xué)知識(shí)的意義構(gòu)建。

虛擬縮放：是指用虛擬現(xiàn)實(shí)的方法來展示微觀世界和宏觀世界中的事物，學(xué)生通過在可視的范圍內(nèi)觀察或操作微觀世界或宏觀世界中的事物，實(shí)現(xiàn)直接從宏觀到微觀的視覺和學(xué)習(xí)跳躍。

虛擬實(shí)驗(yàn)：利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，建立各種虛擬實(shí)驗(yàn)室，根據(jù)需要隨時(shí)生成各種“虛擬”新的設(shè)備，教學(xué)內(nèi)容可以不斷更新，使實(shí)踐訓(xùn)練能夠及時(shí)跟上技術(shù)的發(fā)展，為學(xué)生提供生動(dòng)、逼真的學(xué)習(xí)環(huán)境，從而加速和鞏固學(xué)生學(xué)習(xí)知識(shí)的過程。

虛擬實(shí)物：用虛擬現(xiàn)實(shí)的方法來展示教學(xué)中用到的實(shí)物，學(xué)生可以根據(jù)自己的意愿對(duì)虛擬的實(shí)物進(jìn)行移動(dòng)、旋轉(zhuǎn)或縮放，通過對(duì)虛擬實(shí)物的操作來完成對(duì)真實(shí)實(shí)物的全面了解。

虛擬過程：是用虛擬的方法展示現(xiàn)實(shí)生活中一些無法看到的變化過程或變化太快、太慢的過程，學(xué)生通過自己的操作來控制事物的變化過程，把被動(dòng)接受型的學(xué)習(xí)變?yōu)橹鲃?dòng)掌握型的學(xué)習(xí)。

虛擬角色：讓學(xué)生在虛擬的教學(xué)情境中充當(dāng)一個(gè)角色，充分發(fā)揮學(xué)生的主動(dòng)性、積極性和創(chuàng)新精神，通過協(xié)作、會(huì)話等學(xué)習(xí)手段，沉浸式體驗(yàn)職業(yè)身份或社會(huì)角色的轉(zhuǎn)換。

3 VR共享教學(xué)系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)

3.1 節(jié)省教學(xué)費(fèi)用

教學(xué)實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)是職業(yè)教育中不可缺少的一部分，但實(shí)訓(xùn)設(shè)備往往價(jià)格昂貴且隨著技術(shù)的更新不斷的被淘汰。職業(yè)學(xué)校沒有財(cái)力讓每個(gè)同學(xué)都去嘗試體驗(yàn)新設(shè)備，在此背景下，學(xué)生的實(shí)際動(dòng)手的機(jī)會(huì)少，對(duì)相關(guān)設(shè)備的認(rèn)識(shí)不深，重要的是學(xué)校承受不了如此高昂的代價(jià)，時(shí)刻需要對(duì)設(shè)備進(jìn)行維護(hù)及承擔(dān)設(shè)備被淘汰的風(fēng)險(xiǎn)。VR技術(shù)的應(yīng)用，當(dāng)實(shí)驗(yàn)的設(shè)備需要更新時(shí)，只需重新建立模型即可，不會(huì)因?yàn)樵O(shè)備過時(shí)而造成資源浪費(fèi)。同時(shí)教學(xué)系統(tǒng)具有共享性，全國職業(yè)教育可以合作共建共享，不僅能節(jié)約大量的教學(xué)資源，也可以節(jié)省大量的開發(fā)時(shí)間。

3.2 提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣

大部分職業(yè)教育實(shí)訓(xùn)是以現(xiàn)場(chǎng)教學(xué)為主，學(xué)生的參與度低，沒有積極性，達(dá)不到理想的效果。一部分學(xué)生在實(shí)訓(xùn)中有的僅僅局限于參觀，無法去親自實(shí)操體驗(yàn)，這極大地降低了受教育者的積極性，也無法鍛煉動(dòng)手能力。

3.3 安全性高

在設(shè)備操作實(shí)訓(xùn)過程中，由于操作不當(dāng)會(huì)造成學(xué)生受傷。而在一個(gè)虛擬的環(huán)境，則能降低此類情況的發(fā)生概率。與此同時(shí)，授課教師可以課前對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)置，在實(shí)操中一旦出現(xiàn)錯(cuò)誤，系統(tǒng)就出現(xiàn)警示，進(jìn)而提醒學(xué)生，讓其逐步養(yǎng)成正確的操作習(xí)慣。

4 結(jié)語

VR教學(xué)共享系統(tǒng)在職業(yè)教育中有著顯著的優(yōu)勢(shì)，具有明顯的特點(diǎn)，在教學(xué)費(fèi)用、學(xué)生興趣和安全性等方面要比傳統(tǒng)的教學(xué)更具優(yōu)勢(shì)。盡管在目前現(xiàn)實(shí)條件下的普及還有一定的難度，但是隨著科技的進(jìn)步，技術(shù)的提升，VR教學(xué)共享系統(tǒng)在職業(yè)教育中的應(yīng)用推廣必將具有強(qiáng)勁的生命力。