段永平 陳榮強(qiáng)

摘 要

本文以實(shí)訓(xùn)教學(xué)為研究對(duì)象，圍繞虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在實(shí)訓(xùn)領(lǐng)域中的應(yīng)用展開研究，通過對(duì)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)相關(guān)內(nèi)容的概述，分析了目前高校實(shí)訓(xùn)教學(xué)存在的不足，并從虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在實(shí)訓(xùn)中的優(yōu)勢(shì)作用出發(fā)對(duì)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在實(shí)訓(xùn)領(lǐng)域中的應(yīng)用進(jìn)行了詳細(xì)的介紹。希望能夠借助以下研究和探討，對(duì)進(jìn)一步促進(jìn)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)優(yōu)勢(shì)作用在實(shí)訓(xùn)領(lǐng)域中的發(fā)揮具有一定的借鑒意義。

關(guān)鍵詞

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù);實(shí)訓(xùn)教學(xué);優(yōu)勢(shì);應(yīng)用

中圖分類號(hào)： G712;G434 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2020.16.028

一直以來(lái)，高校教學(xué)改革都被作為我國(guó)教育領(lǐng)域的一項(xiàng)頭等大事來(lái)對(duì)待，而作為關(guān)系到高校職業(yè)技術(shù)人才培育關(guān)鍵一環(huán)的實(shí)訓(xùn)教學(xué)，則更是成了重中之重?；谏罨咝?shí)訓(xùn)教學(xué)改革的需要，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)逐漸被應(yīng)用到實(shí)訓(xùn)教學(xué)領(lǐng)域當(dāng)中，并憑借其優(yōu)勢(shì)作用的發(fā)揮，有效彌補(bǔ)了傳統(tǒng)實(shí)訓(xùn)教學(xué)在教學(xué)設(shè)施、場(chǎng)景構(gòu)建、教學(xué)資源等方面存在的不足和弊端。與此同時(shí)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在實(shí)訓(xùn)教學(xué)中的應(yīng)用更是充分的滿足了實(shí)訓(xùn)對(duì)學(xué)生動(dòng)手能力的側(cè)重，這使得虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)已經(jīng)成為目前實(shí)訓(xùn)教學(xué)研究領(lǐng)域一項(xiàng)重要議題。作為一名高校教學(xué)工作者，我們有責(zé)任也有必要結(jié)合自身實(shí)訓(xùn)教學(xué)實(shí)際，針對(duì)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在實(shí)訓(xùn)領(lǐng)域中的應(yīng)用展開一番深入的研究與探討。

1 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)概述

虛擬現(xiàn)實(shí)亦稱作虛擬環(huán)境、虛擬技術(shù)，簡(jiǎn)稱VR，是于20世紀(jì)隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展而衍生出來(lái)的一項(xiàng)全新技術(shù)，它通過對(duì)計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)的運(yùn)用，在視覺模擬、感官模擬的共同作用下，結(jié)合實(shí)際需求構(gòu)建出一個(gè)三維虛空間世界，為用戶提供一種如身臨其境的真實(shí)感受。從技術(shù)構(gòu)成的角度來(lái)看，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是一種多技術(shù)綜合體，它包含了三維計(jì)算機(jī)圖形技術(shù)，語(yǔ)音輸出輸入，網(wǎng)絡(luò)傳輸，立體聲，以及對(duì)觀察者肢體眼睛的跟蹤技術(shù)，廣角立體顯示技術(shù)，觸覺回饋技術(shù)等各項(xiàng)技術(shù)。

2 當(dāng)前高校實(shí)訓(xùn)教學(xué)存在的不足

人才培育的最終目的是要賦予人才走向社會(huì)、走向工作崗位，使其能夠借助自身知識(shí)、技能、素質(zhì)等各方面優(yōu)勢(shì)來(lái)做好本職工作，為企業(yè)、為社會(huì)發(fā)展做出貢獻(xiàn)。正是在這一思維的引導(dǎo)下，高校針對(duì)各專業(yè)特點(diǎn)開設(shè)了實(shí)訓(xùn)教學(xué)，通過理論、實(shí)訓(xùn)教學(xué)之間的相互配合來(lái)達(dá)到綜合技能型人才培育目標(biāo)要求。因此，一直以來(lái)高校都十分重視實(shí)訓(xùn)教學(xué)，并將實(shí)訓(xùn)教學(xué)作為新時(shí)期教學(xué)改革重點(diǎn)項(xiàng)目來(lái)實(shí)施。但基于傳統(tǒng)教學(xué)理念的限制，目前高校實(shí)訓(xùn)教學(xué)與理想目標(biāo)仍存在一定的差距。

其問題主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：一是，實(shí)訓(xùn)設(shè)備陳舊。實(shí)訓(xùn)設(shè)備的構(gòu)建需要消耗大量的人力、物力和財(cái)力，況且高校各專業(yè)基于其教學(xué)內(nèi)容的不同都需要建設(shè)相應(yīng)的實(shí)訓(xùn)教學(xué)設(shè)備。而大多數(shù)高校的實(shí)訓(xùn)設(shè)備多有一定年代，雖然在高校的發(fā)展進(jìn)程中也陸續(xù)進(jìn)行了設(shè)備的整改和更新?lián)Q代，但大多都是在原有設(shè)備的基礎(chǔ)上而進(jìn)行的。高校實(shí)訓(xùn)設(shè)備陳舊的現(xiàn)實(shí)情況仍然存在。面對(duì)實(shí)訓(xùn)教學(xué)創(chuàng)新改革的要求，高校無(wú)力對(duì)每個(gè)專業(yè)的實(shí)訓(xùn)教學(xué)作出徹底的更新?lián)Q代。近年來(lái)高校擴(kuò)招政策影響下，高校在校學(xué)生逐年激增的現(xiàn)實(shí)情況，更是導(dǎo)致學(xué)生數(shù)量與有限、陳舊的實(shí)訓(xùn)設(shè)備之間出現(xiàn)了嚴(yán)重的供需矛盾。嚴(yán)重抑制了高校實(shí)訓(xùn)教學(xué)活動(dòng)的開展。二是，實(shí)訓(xùn)技術(shù)、設(shè)備、管理等各方面的局限性，都使得實(shí)訓(xùn)教學(xué)無(wú)法將實(shí)訓(xùn)教學(xué)內(nèi)容完全呈現(xiàn)在學(xué)生面前。尤其是對(duì)于那些存在潛在危險(xiǎn)的專業(yè)，如機(jī)電、建筑、電氣焊等，教師出于安全問題的考慮，在實(shí)訓(xùn)內(nèi)容的呈現(xiàn)上多有所保留。雖然這大大降低了學(xué)生人身安全事故的發(fā)生率，但也導(dǎo)致實(shí)訓(xùn)教學(xué)的不徹底、不完善，使得學(xué)生無(wú)法通過親手操作來(lái)感受技術(shù)上的運(yùn)用情況，由此使得實(shí)訓(xùn)效果被打折。

3 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在實(shí)訓(xùn)教學(xué)中的優(yōu)勢(shì)

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在實(shí)訓(xùn)教學(xué)中的運(yùn)用需要借助一定的硬件設(shè)備來(lái)實(shí)現(xiàn)，其中就包括了用于顯示和操作虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的桌面式VR設(shè)備、用于虛擬現(xiàn)實(shí)圖像仿真的VR頭盔、用于實(shí)現(xiàn)現(xiàn)實(shí)世界與虛擬世界互動(dòng)的AR眼鏡、用于360度全景構(gòu)圖的大場(chǎng)景顯示系統(tǒng)。在這些設(shè)備的共同作用下，能夠有效結(jié)合教學(xué)需要，為師生的實(shí)訓(xùn)教學(xué)構(gòu)建起一個(gè)高度模擬的虛擬實(shí)訓(xùn)世界。結(jié)合虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)特點(diǎn)以及實(shí)訓(xùn)教學(xué)需求，我們特將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在實(shí)訓(xùn)教學(xué)中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)總結(jié)如下。

3.1 有助于教學(xué)情境的構(gòu)建

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)憑借其先進(jìn)的技術(shù)設(shè)備能夠結(jié)合教學(xué)需要，為學(xué)生構(gòu)建起一個(gè)集合了觸覺、視覺、聽覺等為一體的多感官世界，使師生可以在三維虛擬環(huán)境下感受到如真實(shí)實(shí)訓(xùn)場(chǎng)景一般的感官體驗(yàn)。在虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的作用下，傳統(tǒng)顯示屏幕以及實(shí)訓(xùn)設(shè)備逐漸退出實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié)，取而代之的是以三維控制器、數(shù)據(jù)手套，以及上述我們提到的AR頭盔、眼鏡等虛擬設(shè)備，以便于學(xué)生在虛擬環(huán)境中進(jìn)行敲擊、移動(dòng)、安裝、抓取等一系列操作。甚至于在虛擬環(huán)境中學(xué)生手中的物體滑落在地，學(xué)生也可以聽到掉落的聲音，即便是在學(xué)生轉(zhuǎn)動(dòng)頭部時(shí)，也可以在360度全景構(gòu)圖的效用下，實(shí)現(xiàn)場(chǎng)景隨著學(xué)生身體的變化而自然轉(zhuǎn)變。學(xué)生感受到的是一種更加真實(shí)、更加具體、更具感染力的虛擬實(shí)訓(xùn)世界。同時(shí)基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)強(qiáng)大的情境構(gòu)建功能，將學(xué)生與外界之間進(jìn)行了徹底的隔絕，有效降低了外在環(huán)境對(duì)學(xué)生實(shí)訓(xùn)效果的影響。

3.2 有助于增強(qiáng)教學(xué)趣味

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)憑借其功能的多樣性為我們的實(shí)訓(xùn)教學(xué)提供了更具多變性的實(shí)訓(xùn)教學(xué)方式方法，使師生可以結(jié)合教學(xué)所需進(jìn)行隨意的展示和變幻;尤其是在強(qiáng)大的虛空間交互性、多感知性的共同作用下，達(dá)到了多人協(xié)同作業(yè)的效果，能夠使多個(gè)學(xué)生在同一實(shí)訓(xùn)場(chǎng)景下借助頭盔、眼鏡、手套等設(shè)備進(jìn)行實(shí)際崗位演練。這對(duì)于習(xí)慣了傳統(tǒng)實(shí)訓(xùn)教學(xué)模式的學(xué)生而言，極具吸引力，同時(shí)在內(nèi)容和形式上也更加符合當(dāng)今時(shí)代大學(xué)生的行為特點(diǎn)和心理特點(diǎn)，能夠準(zhǔn)確抓住學(xué)生興趣點(diǎn)，使學(xué)生積極地參與到課堂虛擬實(shí)訓(xùn)教學(xué)當(dāng)中。

3.3 有助于節(jié)約資源

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)平臺(tái)搭建好后，可以很好地節(jié)約實(shí)物成本和減少實(shí)訓(xùn)中的危險(xiǎn)性。比如動(dòng)物解剖學(xué)，借助虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)平臺(tái)，讓每個(gè)同學(xué)都身臨其境地體驗(yàn)，而不是每個(gè)同學(xué)找一具動(dòng)物活體來(lái)解剖，既浪費(fèi)了實(shí)物成本，又有危險(xiǎn)性。同一個(gè)實(shí)驗(yàn)，通過虛擬現(xiàn)實(shí)平臺(tái)，學(xué)生可以感受無(wú)數(shù)次也可以讓無(wú)數(shù)學(xué)生體驗(yàn);換不同的動(dòng)物，就有不同的體驗(yàn)。而不同動(dòng)物的解剖，只要平臺(tái)搭建好后，換場(chǎng)景就能夠?qū)崿F(xiàn)。

4 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在實(shí)訓(xùn)領(lǐng)域中的應(yīng)用

通過上述研究，我們對(duì)實(shí)訓(xùn)教學(xué)現(xiàn)實(shí)需求以及虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)優(yōu)勢(shì)等都有了一個(gè)較為全面的了解。在運(yùn)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)開展實(shí)訓(xùn)教學(xué)過程中，我們既要綜合考慮各項(xiàng)因素，又要做好相應(yīng)的保障性工作，以此來(lái)確保虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)優(yōu)勢(shì)功能的發(fā)揮，使實(shí)訓(xùn)教學(xué)達(dá)到最佳效果。

4.1 構(gòu)建虛擬教學(xué)情境

上面我們已經(jīng)提到虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的一大優(yōu)勢(shì)就是虛擬場(chǎng)景的構(gòu)建，在運(yùn)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)開展實(shí)訓(xùn)教學(xué)過程中，我們可以借助其優(yōu)勢(shì)特征，結(jié)合各專業(yè)實(shí)訓(xùn)教學(xué)內(nèi)容，進(jìn)行不同實(shí)訓(xùn)場(chǎng)景的構(gòu)建。具體而言，一是，要借助虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)將那些我們現(xiàn)實(shí)生活中無(wú)法觀察到的事物、景象進(jìn)行情境再造。如，對(duì)于建筑、藝術(shù)專業(yè)學(xué)生的實(shí)訓(xùn)教學(xué)，我們可以借助虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)再現(xiàn)頤和園為代表的已經(jīng)流失的物質(zhì)文化遺產(chǎn)，使學(xué)生能夠一睹傳統(tǒng)建筑文化的魅力;二是，借助虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)將那些無(wú)法詳細(xì)描述的抽象理論、概念進(jìn)行3D展示，以此來(lái)便于學(xué)生理解。如，對(duì)于機(jī)電專業(yè)學(xué)生的實(shí)訓(xùn)而言，我們可以借助虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)直觀展示導(dǎo)體內(nèi)電流的定向流動(dòng)情況，使學(xué)生切實(shí)感知電流工作原理。

4.2 開展虛擬教學(xué)實(shí)驗(yàn)

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的加入為師生專業(yè)實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)教學(xué)活動(dòng)的開展提供了一個(gè)良好的平臺(tái)。上文中我們也提到了，許多專業(yè)的實(shí)訓(xùn)教學(xué)是帶有一定危險(xiǎn)性的，教師為確保學(xué)生的安全，往往會(huì)有所保留，這造成了學(xué)生實(shí)訓(xùn)經(jīng)驗(yàn)的不足。而虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)憑借其真實(shí)的情境構(gòu)建功能，能夠動(dòng)態(tài)、逼真的將這些具有一定危險(xiǎn)性、激烈性的實(shí)訓(xùn)場(chǎng)景呈現(xiàn)在學(xué)生面前，能夠在確保實(shí)訓(xùn)效果的同時(shí)保障學(xué)生的安全性，可以大大消除教師在實(shí)訓(xùn)安全性方面的顧慮。例如，鐵路專業(yè)學(xué)生可以在虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的作用下進(jìn)行機(jī)車的實(shí)際操作訓(xùn)練，使其真正感知機(jī)車操作失范所帶來(lái)的危險(xiǎn)性。與此同時(shí)，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)構(gòu)建出來(lái)的實(shí)驗(yàn)室是一種虛擬化且功能齊全的實(shí)驗(yàn)室，在降低學(xué)校實(shí)驗(yàn)設(shè)備投入的情況下，又能最大程度上確保學(xué)生多樣化實(shí)驗(yàn)活動(dòng)的開展。如，物理專業(yè)的學(xué)生在虛擬實(shí)驗(yàn)室中，進(jìn)行各種理想狀態(tài)下的電路、阻力運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn);醫(yī)學(xué)專業(yè)學(xué)生也能夠進(jìn)行高度模擬的醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)，不用再為實(shí)驗(yàn)素材、設(shè)備的匱乏而苦惱。此外，完整的虛擬現(xiàn)實(shí)實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)，能夠?yàn)楦鲗I(yè)學(xué)生的技術(shù)、技能訓(xùn)練提供一個(gè)最優(yōu)的平臺(tái)，使學(xué)生可以在虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境下進(jìn)行反復(fù)的技術(shù)訓(xùn)練，并在虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)多感知性、交互性的作用下，使學(xué)生親身感受技術(shù)操作之后的反應(yīng)情況。如，汽車駕駛、醫(yī)學(xué)手術(shù)、飛機(jī)機(jī)車駕駛等。

4.3 做好虛擬實(shí)訓(xùn)教學(xué)保障工作

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)作為一項(xiàng)新興技術(shù)其在實(shí)訓(xùn)教學(xué)中的應(yīng)用需要我們?cè)谧龊靡幌盗斜Ｕ瞎ぷ鞯那疤嵯聛?lái)開展，以此來(lái)確保虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)優(yōu)勢(shì)功能的發(fā)揮。為此，學(xué)校應(yīng)從以下幾方面做起：一是，學(xué)校方面要積極構(gòu)建虛擬現(xiàn)實(shí)實(shí)訓(xùn)教學(xué)體系。結(jié)合虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)特點(diǎn)以及各專業(yè)實(shí)訓(xùn)教學(xué)需要，制定完善的虛擬現(xiàn)實(shí)實(shí)訓(xùn)教學(xué)標(biāo)準(zhǔn)，包括其中涉及的教學(xué)理念、教學(xué)模式、教學(xué)方式方法。與此同時(shí)更需要在對(duì)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)實(shí)訓(xùn)教學(xué)資源以及潛在優(yōu)勢(shì)進(jìn)行深入挖掘的基礎(chǔ)上，推動(dòng)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與專業(yè)實(shí)訓(xùn)資源、模式之間的深度融合;二是，政府方面要加大對(duì)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的研究和推廣，以此來(lái)達(dá)到降低虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)設(shè)備價(jià)格的目的，提升虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在各高校實(shí)訓(xùn)教學(xué)中廣泛應(yīng)用的可能性。同時(shí)還要結(jié)合區(qū)域高校實(shí)訓(xùn)教學(xué)現(xiàn)實(shí)情況，設(shè)定虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)教學(xué)專項(xiàng)基金，對(duì)于有需求、有意向建設(shè)虛擬實(shí)驗(yàn)室的學(xué)校予以一定程度的經(jīng)費(fèi)支持;三是，學(xué)校要加大人才培育力度，結(jié)合虛擬現(xiàn)實(shí)實(shí)訓(xùn)教學(xué)要求，對(duì)各專業(yè)實(shí)訓(xùn)教師的素質(zhì)建設(shè)予以完善，通過培訓(xùn)和再學(xué)習(xí)等辦法來(lái)提升專業(yè)教師的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)掌控能力，使其能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的靈活運(yùn)用，能夠自主進(jìn)行虛擬實(shí)驗(yàn)資源的開發(fā)。

5 小結(jié)

綜上所述，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)憑借自身多人協(xié)同作業(yè)以及良好的交互感、真實(shí)感等一系列優(yōu)勢(shì)，使其成為了當(dāng)今高校應(yīng)用技能型人才培育過程中一種主流教學(xué)技術(shù)，并被廣泛地應(yīng)用到高校各專業(yè)的實(shí)訓(xùn)教學(xué)當(dāng)中。在未來(lái)的工作中，我們要繼續(xù)加強(qiáng)對(duì)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)各項(xiàng)實(shí)訓(xùn)教學(xué)潛力功能的挖掘，并結(jié)合不同專業(yè)的實(shí)訓(xùn)教學(xué)制定出極具針對(duì)性的最優(yōu)教學(xué)計(jì)劃，確保各專業(yè)應(yīng)用技能型人才培育目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。

參考文獻(xiàn)

[1]陳燕.淺談虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在高職院校實(shí)訓(xùn)教學(xué)中的應(yīng)用[J].計(jì)算機(jī)產(chǎn)品與流通，2020（02）：209.