现代虚拟现实技术在中职教育中的应用

现代虚拟现实技术在中职教育中的应用随着多媒体计算机技术、传感器技术、人工智能技术、场景生成技术、仿真技术等的飞速发展，通过计算机软件来创设虚拟现实已经成为可能。虚拟现实技术凭仗其独特优势，已被越来越广泛地应用于教育教学中，不断为学生创造更好的学习环境。中职教育也将虚拟现实技术引入本身教学中，并获得了很好的效果。虚拟现实的内涵(一)定义虚拟现实(VirtualReality，简称VR，又译作灵境、幻真)，也称灵境技术或人工环境。虚拟现实利用计算机技术将现实通过数据处理以三维立体形式呈现，并与使用者产生视、听、触一体化交互环境。人能够通过使用各种特殊装配将自己“投射〞到这个环境中，并操作、控制这个环境中的事物，进行着认知与情感意识流动进而实现特殊目的。(二)基本特征对虚拟现实的基本特征，不同文献提出了不同的看法，但大概情况起来有三个，即沉浸感、交互性和设想性。沉浸感又称临场感，指用户通过视觉、听觉、触觉多途径的感官与系统互动，产生身临其境的感受。人与虚拟环境融为一体，让使用者相信这与现实世界一样。交互性包括两层意义，一方面，使用者对虚拟环境内实物的操作感受符合现实中的感悟规律，如物体运动规律等;另一方面，使用者能够在环境中得到实时性的反应，如使用者进行虚拟驾驶时手直接抓取操，这时手不只有握着东西的感觉，并可通过发出动作，使场景产生实时的变化。设想性强调虚拟现实技术为使用者提供探寻求索的空间，通过相应提示让使用者在环境中深化概念、萌生创意，进而发现更多的规律和有效的操作。虚拟现实应用于中职教育的价值(一)弥补教学条件的不足职业院校的实训课程教学形式大多沿袭师徒形式，即老师与学生“一对多〞的形式。但当学徒人数到达5人以上时，由于实训工具有限，老师精神不足等原因，教学效果大大降低。而利用虚拟现实系统，则可弥补这些条件的不足，学生可获得与真实实训一样的领会。在虚拟汽车维修室环境中，学生能够在虚拟的汽车部件上进行检查、维修的全经过。系统可对学生操作效果进行及时反应，并讲解有关知识点。这样就缓解了因缺乏实训教具及缺少老师指点造成学生实训动手操作量太少的问题。(二)激发学生的学习动机动机是激发、引导和维持行为的内部经过。动机不仅在激发学生的学习活动方面很主要，而且对学生从通过活动承受的信息中学到知识同样主要。在调查中职生的学习风格时发现，学生对于形象的、生活化的、互动的知识极为敏感，常通太多方面的感悟学习技能。在虚拟环境中，学生直接进入虚拟现实所生成的环境中，与计算机环境进行直观沟通，进而丰富感性认识，加深对教学内容的理解。虚拟环境的声、图、文并茂，能够使教学经过变得生动活泼，大大提升学生的感悟水安然平静学习动机。学习动机加强了，学生才会展开更高层次级的认知活动学习，记忆更多知识。(三)加强学生在学习活动中的考虑和创新虚拟现实技术沉浸性与交互性的特点，使得学生和虚拟环境成为了相互作用、相互影响的一个整体的两个方面。它营造了“自立学习〞的环境，学生通过本身与信息和环境的互相作用来习得知识和技能。同时，这种互相作用促使学生在解决问题的经过中探寻求索新型学习方式。而且，虚拟技术系统能够为学生提供需要的实时反应，使学生可自立地、个性化地发展学习技能。(四)提升教学安全性、节约实训工料对职业院校的生产实训来说最为主要的就是安全。数控机床仿真实训，不会由于学生操作失误造成设备自己损坏，如撞刀、毛坯报废等;仿真实训中的声、光、文字警报能够对学生的操作毛病进行提醒和纠正，也能保证明训效果和学生本身安全。应用虚拟现实技术还可节约原材料、工卡量具、仪表设备等。如在数控仿真实训中，虚拟材料替代实际材料，虚拟冷却液替代实际冷却液，可极大降低实习消耗，且刀具不会由于进给量过大而损坏。汽车驾驶模仿器在教学中的应用汽车驾驶模仿器是一种能真实、正确模仿汽车驾驶动作，获得实车驾驶感觉的仿真设备，通过汽车驾驶模仿系统提升驾驶培训绩效。现结合我院使用的汽车驾驶模仿系统进行探究说明。(一)使用汽车驾驶模仿器的目的培训以“理论+模仿+实车〞形式开展，通过汽车驾驶模仿器的应用使学生产生先行驾驶经历体验，目的是减少实车培训时间、降低培训成本、提升培训效率。(二)应用汽车驾驶模仿器的理论基础汽车驾驶教学活动是已有经历体验的传递式教学，它以图示理论、迁移理论、反应理论为基础。多个理论的结合促成了汽车驾驶模仿器在驾驶培训中的应用。学生在模仿驾驶经过中的认知经过如此图1所示。“已有经历体验〞到“图示预期〞：已有经历体验包含驾驶动作的要领;动作参数的变量(方向、力量、速度);动作感悟序列。在学生头脑中构成轮廓性的图示预期。所谓图示是人们所学知识在头脑中构成概括化的概念，已有经历体验的传递通过老师讲授获得。“图示预期〞到“图示验证〞：学生通过汽车驾驶模仿器，构成“沉浸感〞，身临其境地感受动作参数变量、操作序列等，如转弯时方向盘打轮方向、速度、力度，轮廓化概念、动作技能变得清楚明晰化。“图示验证〞到“反应调整〞：汽车驾驶模仿器提供与学生实时性的交互，构成良好反应。如根据道路状态给出车速的反应;在制动经过中离合器与制动踏板的动作配合等。根据反应，学生及时对图示进行调节、纠错。“反应调整〞到“图示概括〞：在经历汽车驾驶模仿器带来的“沉浸感〞、“交互性〞后，学生构成系统的动作技能图示。“图示概括〞到“图示存储〞：在这里阶段学生的动作技能图示进入长时记忆并稳固下来。“图示存储〞到“新经历体验〞：在实车操作应用中，学生的动作技能图示不断得到验证和强化，最终获得新的经历体验。整个认知经过本质是已有经历体验通过类化经历体验迁移到新经历体验的经过。汽车驾驶模仿器是迁移经过的载体和强化工具，将动作技能图示同化、顺应、重组。(三)汽车驾驶模仿器系统构成系统是基于虚拟现实环境和网络环境的软硬件集成体，构造如此图2所示。它包含驾驶室或驾驶舱、多媒体电脑控制系统等硬件系统和支持网络的视景仿真软件系统、汽车虚拟仿真驾驶系统。汽车驾驶模仿器可选择车型、天气情况及路况等，以便学生进行各种组合程序训练，完成模仿训练后还能给出最终评估。通过模仿系统，学生能够通过触觉、听觉、视觉等立体地感悟驾驶的基本动作和反应，得到“沉浸感〞体验。学生通过驾驶模仿器系统训练车辆驾驶技能，能为实车训练打下一定的基础，进而提供驾驶培训效果，最终实现减少实车培训时间，降低培训成本，提升培训效率。总结瞻望这一新的媒体技术不仅能使教学内容变得愈加真实、直观，而且能够建立一个学生易于参与的虚拟学习环境。学生能够连续承受专业知识的熏陶，能够根据自己的需要反复进行