廖淑琴

摘要：傳統(tǒng)的高職計(jì)算機(jī)互聯(lián)網(wǎng)教學(xué)方式往往存在教學(xué)內(nèi)容抽象、教學(xué)方式單調(diào)等多種問題，這些問題很大程度上影響了學(xué)生的學(xué)習(xí)效率。為此將VR與AR技術(shù)引入高職計(jì)算機(jī)互聯(lián)網(wǎng)教學(xué)中，提出虛擬現(xiàn)實(shí)與增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)在高職計(jì)算機(jī)互聯(lián)網(wǎng)教學(xué)中的創(chuàng)新應(yīng)用，以期提高高職計(jì)算機(jī)互聯(lián)網(wǎng)教學(xué)的教學(xué)效果。借助科學(xué)規(guī)范的教學(xué)設(shè)計(jì)和實(shí)施，能夠有效地提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效果和興趣，促進(jìn)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和主動性。

關(guān)鍵詞：虛擬現(xiàn)實(shí)；增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)；高職計(jì)算機(jī)互聯(lián)網(wǎng)教學(xué)；創(chuàng)新應(yīng)用

中圖分類號：G42? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1009-3044（2024）07-0140-03

開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識碼（OSID）

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)通過模擬真實(shí)環(huán)境，讓學(xué)生能夠身臨其境地體驗(yàn)相關(guān)環(huán)境，并參與其中。在高職計(jì)算機(jī)互聯(lián)網(wǎng)教學(xué)中，可以利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)創(chuàng)建虛擬實(shí)驗(yàn)室、虛擬工作場景等，使學(xué)生能夠在虛擬環(huán)境中進(jìn)行實(shí)際操作和練習(xí)，提升學(xué)生的實(shí)踐能力。而增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)則是在真實(shí)環(huán)境中疊加虛擬信息，使學(xué)生能夠通過手機(jī)、智能眼鏡等設(shè)備感知和交互虛擬元素。在高職計(jì)算機(jī)互聯(lián)網(wǎng)教學(xué)中，可以利用增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)為學(xué)生提供更直觀、生動的學(xué)習(xí)內(nèi)容和資源，例如將計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D投射到真實(shí)空間中，讓學(xué)生能夠更清晰地理解網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)；或者利用增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)模擬虛擬實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生能夠在真實(shí)環(huán)境中進(jìn)行觀察和實(shí)踐，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效果和興趣。因此，虛擬現(xiàn)實(shí)和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)在高職計(jì)算機(jī)互聯(lián)網(wǎng)教學(xué)創(chuàng)新中具有重要的應(yīng)用價(jià)值。

1 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在高職計(jì)算機(jī)互聯(lián)網(wǎng)教學(xué)中的創(chuàng)新應(yīng)用

1.1 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)概述

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)（Virtual Reality，簡稱VR） 是一種能夠創(chuàng)建和體驗(yàn)虛擬世界的計(jì)算機(jī)技術(shù)。它能夠模擬人的感官，如視覺、聽覺、觸覺等，使用戶能夠身臨其境地感知并操作虛擬世界中的各種對象[1]。

1.2 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在教學(xué)中的創(chuàng)新應(yīng)用

在現(xiàn)代高職互聯(lián)網(wǎng)教學(xué)中引入虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)后，高職計(jì)算機(jī)互聯(lián)網(wǎng)教學(xué)的教學(xué)內(nèi)容得到了極大的豐富和拓展。在虛擬環(huán)境中，學(xué)生可以自由地進(jìn)行實(shí)驗(yàn)和探索，不斷試錯并從中學(xué)習(xí)，培養(yǎng)解決問題的能力和創(chuàng)新精神。VR開發(fā)基礎(chǔ)課程學(xué)習(xí)內(nèi)容如表1所示。

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用也帶來了教學(xué)方法的變革，傳統(tǒng)的課堂教學(xué)方式往往難以直觀地展示計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)原理和操作，而通過VR技術(shù)，學(xué)生可以在虛擬環(huán)境使用VR眼鏡、VR手柄等設(shè)備，在高度仿真的虛擬環(huán)境中進(jìn)行操作和實(shí)踐。而未來人VR汽車實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)等特色教學(xué)資源，更是將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與汽車教學(xué)相結(jié)合，讓學(xué)生能夠在虛擬環(huán)境中進(jìn)行各種網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)和故障排查，提高實(shí)踐操作能力，為學(xué)生的實(shí)踐教學(xué)提供了更多的可能性。

2 增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)在高職計(jì)算機(jī)互聯(lián)網(wǎng)教學(xué)中的創(chuàng)新應(yīng)用

2.1 增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)概述

增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（Augmented Reality，簡稱AR） 技術(shù)是一種將虛擬信息與真實(shí)世界巧妙融合的技術(shù)。它廣泛運(yùn)用了多媒體、三維建模、實(shí)時跟蹤及注冊、智能交互、傳感等多種技術(shù)手段，將計(jì)算機(jī)生成的文字、圖像、三維模型、音樂、視頻等虛擬信息模擬仿真后，應(yīng)用到真實(shí)世界中，兩種信息互為補(bǔ)充，從而實(shí)現(xiàn)對真實(shí)世界的“增強(qiáng)”[2]。

2.2 增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)在教學(xué)中的創(chuàng)新應(yīng)用

在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)中，往往需要大量的設(shè)備來進(jìn)行實(shí)踐操作。然而，這些設(shè)備通常價(jià)格昂貴，且維護(hù)和更新成本也較高。增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)可以通過虛擬化的方式，將這些設(shè)備呈現(xiàn)在學(xué)生的面前。學(xué)生可以通過AR技術(shù)，在手機(jī)或平板電腦上觀看到與真實(shí)設(shè)備一樣的操作界面和過程，將這些抽象概念以可視化的方式呈現(xiàn)出來。

增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)可以模擬真實(shí)的網(wǎng)絡(luò)故障場景，讓學(xué)生通過AR技術(shù)在虛擬環(huán)境中進(jìn)行故障排除操作。在這個場景中，學(xué)生將通過AR眼鏡看到一個虛擬的數(shù)據(jù)中心，其中包含多臺服務(wù)器和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。其中一臺服務(wù)器（標(biāo)記為Server1） 顯示紅色警示，表示它無法連接到網(wǎng)絡(luò)。學(xué)生首先走到Server1旁邊，通過AR眼鏡，學(xué)生可以看到服務(wù)器的虛擬接線。學(xué)生可以檢查網(wǎng)線是否插好，并查看接口是否有損壞。如果網(wǎng)線未插好，則顯示提示“物理連接斷開，請檢查網(wǎng)線是否插好?！睂W(xué)生可以通過AR界面訪問Server1的網(wǎng)絡(luò)配置，檢查IP地址、子網(wǎng)掩碼、網(wǎng)關(guān)等設(shè)置是否正確。如果IP地址配置錯誤，則顯示提示：“IP地址配置錯誤，請修改為正確的IP地址?！痹贏R環(huán)境中，學(xué)生可以查看路由器的路由表，確認(rèn)是否有正確的路由指向Server1。如果沒有指向Server1的路由，則顯示提示“路由表中缺少指向Server1的路由，請?zhí)砑酉鄳?yīng)路由。”根據(jù)排查結(jié)果，學(xué)生可以選擇重新啟動路由器或服務(wù)器來嘗試解決問題。如果重新啟動路由器后故障排除，則顯示提示：“路由器重新啟動成功，故障已排除。”這種真實(shí)的故障排除體驗(yàn)有助于學(xué)生掌握故障排除的方法和技巧，提升學(xué)生的實(shí)踐能力，培養(yǎng)更符合市場需求的高素質(zhì)人才。

3 虛擬現(xiàn)實(shí)與增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)的比較分析

3.1 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)的區(qū)別

高職計(jì)算機(jī)互聯(lián)網(wǎng)教學(xué)中虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)的區(qū)別如表2所示。

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)通過提供完全的虛擬環(huán)境，使學(xué)生沉浸在虛擬世界中進(jìn)行學(xué)習(xí)，而增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)則通過在現(xiàn)實(shí)世界中添加虛擬元素來強(qiáng)化理論與實(shí)踐的結(jié)合。這兩項(xiàng)技術(shù)各有優(yōu)勢，可以根據(jù)具體教學(xué)目標(biāo)和需求來選擇使用。

3.2 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)比較

高職計(jì)算機(jī)互聯(lián)網(wǎng)教學(xué)中虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)如表3所示。

3.3 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用場景比較

高職計(jì)算機(jī)互聯(lián)網(wǎng)教學(xué)中虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用場景比較如表4所示。

4 虛擬現(xiàn)實(shí)與增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)在高職計(jì)算機(jī)互聯(lián)網(wǎng)教學(xué)中的整合應(yīng)用

4.1 虛擬現(xiàn)實(shí)與增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)的整合方案設(shè)計(jì)

本方案的目標(biāo)是將VR與AR技術(shù)整合到高職計(jì)算機(jī)互聯(lián)網(wǎng)教學(xué)中，創(chuàng)造一個富有互動性、直觀性的教學(xué)環(huán)境，促進(jìn)學(xué)生的理解與掌握，并提升學(xué)生的實(shí)踐操作能力。利用VR技術(shù)，帶領(lǐng)學(xué)生進(jìn)入虛擬的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，直觀展示網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的結(jié)構(gòu)、協(xié)議的工作原理等。兩臺計(jì)算機(jī)通過一個路由器進(jìn)行通信[3]，學(xué)生可以選擇觀察其中一臺計(jì)算機(jī)發(fā)送一個TCP數(shù)據(jù)包。這個數(shù)據(jù)包在VR環(huán)境中以可視化的方式呈現(xiàn)，例如一個帶有數(shù)據(jù)的“氣泡”。當(dāng)這個TCP數(shù)據(jù)包到達(dá)路由器時，學(xué)生可以觀察路由器如何查找其路由表，決定數(shù)據(jù)包的轉(zhuǎn)發(fā)方向。在數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)到目標(biāo)計(jì)算機(jī)時，學(xué)生可以觀察目標(biāo)計(jì)算機(jī)如何接收這個數(shù)據(jù)包，并返回ACK確認(rèn)包，發(fā)送計(jì)算機(jī)在收到ACK后，又如何進(jìn)行下一步的操作。

TCP的三次握手簡化為：S發(fā)送SYN包到D，經(jīng)過R；D收到SYN包后，返回SYN-ACK包到S，同樣經(jīng)過R；S收到SYN-ACK包后，發(fā)送ACK包到D，經(jīng)過R。在VR環(huán)境中，每一步都可以進(jìn)行可視化展示，幫助學(xué)生更直觀地理解TCP三次握手的過程。結(jié)合AR技術(shù)，讓學(xué)生在真實(shí)環(huán)境中操作網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，通過AR提示引導(dǎo)學(xué)生完成配置、故障排除等任務(wù)。鼓勵學(xué)生利用VR與AR技術(shù)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)，在試點(diǎn)成功的基礎(chǔ)上，全面整合VR與AR技術(shù)到計(jì)算機(jī)互聯(lián)網(wǎng)教學(xué)中。

4.2 虛擬現(xiàn)實(shí)與增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)的整合應(yīng)用效果評估

在高職計(jì)算機(jī)互聯(lián)網(wǎng)教學(xué)中，虛擬現(xiàn)實(shí)（VR） 和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（AR） 技術(shù)的整合應(yīng)用無疑帶來了教學(xué)模式的革新。這兩項(xiàng)技術(shù)為學(xué)生提供了更具互動性、更為生動的學(xué)習(xí)環(huán)境，使抽象、復(fù)雜的概念變得直觀、易懂[4]。

從教學(xué)質(zhì)量的角度看，VR和AR技術(shù)的引入顯著提升了教學(xué)效果。比如，在網(wǎng)絡(luò)技術(shù)課程中，通過VR技術(shù)，學(xué)生可以直接“進(jìn)入”互聯(lián)網(wǎng)，親身觀察網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行狀況，這種學(xué)習(xí)方式無疑比傳統(tǒng)的圖文教學(xué)更具吸引力，也更利于學(xué)生理解掌握知識。而AR技術(shù)則可以在學(xué)生的實(shí)際操作中提供實(shí)時的提示和引導(dǎo)，使得學(xué)生在實(shí)踐中學(xué)習(xí)，在學(xué)習(xí)中實(shí)踐，提高學(xué)習(xí)的效率。

4.3 虛擬現(xiàn)實(shí)與增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)的整合應(yīng)用案例分析

為了讓學(xué)生更直觀地理解互聯(lián)網(wǎng)的運(yùn)作原理和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的配置，引入VR技術(shù)，讓學(xué)生戴上VR頭盔，學(xué)生可以“身臨其境”地進(jìn)入虛擬的數(shù)據(jù)中心，觀察服務(wù)器的運(yùn)作、網(wǎng)絡(luò)的傳輸?shù)?。在?shí)驗(yàn)室操作中，引入AR技術(shù)，讓學(xué)生戴上AR眼鏡，當(dāng)操作網(wǎng)絡(luò)設(shè)備時，眼鏡上會出現(xiàn)相應(yīng)的操作提示和指引。這種實(shí)時的提示，確保學(xué)生在進(jìn)行實(shí)際操作時能夠得到正確的指導(dǎo)，能夠進(jìn)一步減少操作錯誤，提高試驗(yàn)效率[5]。

此次整合應(yīng)用在教學(xué)中能夠進(jìn)一步提升教學(xué)效率，讓學(xué)生能夠更為直觀地感受網(wǎng)絡(luò)。此外，這種教學(xué)方式也受到了企業(yè)的歡迎。許多網(wǎng)絡(luò)公司表示，這種模式下培養(yǎng)出的學(xué)生，在實(shí)際工作中能夠快速適應(yīng)，并且具有一定的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。

5 結(jié)論

綜上所述，虛擬現(xiàn)實(shí)與增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)能夠深化計(jì)算機(jī)互聯(lián)網(wǎng)教學(xué)內(nèi)容，有效解決傳統(tǒng)教學(xué)方式存在的問題，提供具有沉浸感和互動性的學(xué)習(xí)體驗(yàn)，拓展學(xué)習(xí)空間和資源，并激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和潛能。通過科學(xué)規(guī)范的設(shè)計(jì)和實(shí)施，這些技術(shù)有望提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效果和興趣，促進(jìn)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和主動性，并為高職計(jì)算機(jī)互聯(lián)網(wǎng)教育帶來新的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。

參考文獻(xiàn)：

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【通聯(lián)編輯：張薇】