关于虚拟现实技术对高等职业教育实践教学的促进作用

关于虚拟现实技术对高等职业教育实践教学的促进作用

论文摘要：高等职业教育实践教学对于促进学生知识理解和掌握、培养学生分析问题和解决问题的能力方面发挥着非常重要的作用。但是由于我国高等职业教育教学条件相对不足，实践教学不能最大限度的实现，利用虚拟现实技术来仿真模拟现场可以使学生产生身临其境进行实践教学的效果。

实践教学在高等职业教育教学活动中占有非常重要的位置，对于深化学生对知识的理解和掌握、培养学生分析问题和解决问题的能力具有重要的作用。但是我国高等职业学校实践教学特点及条件的限制，阻碍了学生的动手能力和创新能力的培养。不能最大程度的激发学生的求知欲望，在一定程度上影响了学习的效果，而用虚拟现实技术来进行实践教学却可以解决这些难题。

1虚拟现实技术的内涵及特征

虚拟现实(VirtualReality，VR)又称临境技术，是一种利用计算机系统来创建和体验虚拟世界(VirtualWorld)的技术。虚拟现实技术是综合应用各种技术来制造逼真的人工模拟环境，并能有效地模拟人在自然环境中的各种感知系统行为的高级的人机交互技术，使用户身临其境地感知虚拟环境中的物体，通过虚拟现实的三维设备与物体接触，从而真正地实现人机交互。可以说人处在虚拟环境之中跟现实环境是没有差别的。

VR技术是计算机技术、计算机图形学、计算机视觉、视觉生理学、视觉心理学、仿真技术、微电子技术、多媒体技术、信息技术、立体显示技术、传感与测量技术、软件工程、语音识别与合成技术、人机接口技术、网络技术及人工智能技术等多种高新技术集成之结晶。其逼真性和实时交互性为系统仿真技术提供有力的支撑。它同时具有沉浸性(immersion)、交互性(interacdon)和构想性(imagination)L2J，VR技术的发展始终围绕这三个特征而前进。沉浸性是指用户对虚拟世界中的真实感，此种真实感将使用户难以觉察、分辨出其自身正处于一个由计算机生成的虚拟环境中；交互性是指用户对虚拟世界中的物体的可操作性；构想性是指用户沉浸在虚拟世界的多维信息空间中，依靠自身的感知和认知能力获取新的知识，提高感性和理性认识，从而深化概念并萌发新意J。因而可以说，虚拟现实可以启发人的创造性思维。VR技术的实质是一种采用计算机技术制作仿真的假想世界的技术J，采用计算机产生一个被仿真世界的动态、三维视觉环境，使操作者产生一种身临其境的感觉。实现的方式主要是戴上特制的头盔显示器、数据手套以及身体部位跟踪器，通过听觉、触觉和视觉在虚拟场景中进行体验。

2虚拟现实技术在高等职业教育实践教学中的应用

2．1高等职业学校实践教学的现状

我国正处于社会、经济的快速发展时期，时代需要大量应用型人才、高技能人才。“加快培养高质量技能型人才，是当前我国职业教育面临的紧迫任务；加强实践教学的建设和改革，是提高技能型人才培养质量的关键环节”。因此，高等职业教育要将学生职业技能的培养工作落到实处，实践教学起着不可替代的作用，加强实践性教学可提高教学效果和开发学生创造能力，进而达到巩固理论知识、提高综合素质和实践能力的目的。可见，加强实践性教学，是当前高等职业教育改革与发展的重中之重。帮助学生形成实践操作技能和职业能力，满足就业的需要是职业技术教育普遍的教学终端目标。

高等职业教育实践教学通常存在的问题：(1)专业实训设备体积较大而实训教学的场地有限，教师在讲授设备操作、使用、注意事项时，只有在设备附近的少数学生能看清楚。(2)专业实训设备结构比较复杂、单价较高，为实训教学增加设备的台数势必大幅度增加购置经费，而且每次使用机器成本较大(包括原材料、电力、机器损耗和设备维修费用，而实验产品是不能投放市场产生经济效益的)。(3)实验设备更新速度相对滞后于技术更新的速度。如果按照现在的技术更新速度同步进行实验设备的更新，投入将是非常巨大的，由此造成的浪费也是非常严重的。(4)由于实验故障等原因导致的设备损耗较为严重。对实验过程指导不力或实验过程中的失误，易导致设备非正常损耗。(5)对于没有实践经历的学生在真实实验或生产车间进行操作存在一定的危险性。因而在现实教学中，一般采用教师演示或组织学生看录像的方式，但学生很难获得感性认识，实验效果大打折扣。(6)教师只能对机械外表进行讲授，而机器的运作原理及内部运作无法了解，当机器运转时内部结构无法讲授(机器运转时不能拆开机壳)；(7)在财经、管理等文科专业教学中存在单纯依靠语言讲授，实践不足的现象；旅游等专业的学生实践教学要专程到旅游景点进行，费用太高等问题。

2．2虚拟现实技术在实践教学中的应用特点

2．2．1教学手段先进用现代化计算机仿真技术展示设备，学生能真实的对虚拟设备进行操作，且操作过程清晰易懂。同时，在立体投影屏幕上显示相应的图像和交互操作的效果，坐在虚拟现实教室的其余近百名学生则可带上立体眼镜进行观摩学习，课堂气氛活跃，参与度高，有利于学生的正确理解和掌握。

2．2．2降低办学成本用现代化计算机仿真技术，减少设备台数，没有原材料消耗，旅游等专业减少了异地实践的费用，可大大降低办学成本。

2．2．3学习效果明显提高用现代化计算机仿真技术，将设备三维“虚拟”出来，并可产生互动，学生通过在计算机反复操作练习后，掌握基本操作技能的时间比以前大大减少，提高了教学质量。

2．2．4学习兴趣增强用现代化计算机仿真技术，学生可使用计算机进行仿真操作，使一些比较枯燥难于操作的实验、实训变得有趣和便于掌握。

2．3利用虚拟现实技术加强高职学校理工科学生实践能力的培养

对于高等职业教育理工科专业的实践教学，通过了解实验仪器的结构、原理及使用，科学验证或展开演绎课程的理论，从而加深学生对理论的认识。而对于专业方面的实践课程，培养学生的动手能力是十分重要的。传统实践教学专业实训设备结构比较复杂、单价较高，设备损耗较为严重，且存在设备非正常损耗现象，有的专业实践操作还有一定的危险性，并且存在设备更新速度在很大程度上滞后于技术发展速度的现象。采用虚拟现实技术可减少资金投入并保持设备更新。通过虚拟现实技术可保护昂贵的真实设备，减少误操作的危险，缩短占用设备的时间。特别对于一些本来具有一定危险性的实验实训教学活动，毫无危险性的虚拟现实VR教学系统的应用尤为重要。例如，虚拟的化学实验，通过模拟现实世界真实场景，营造一个虚拟的三维实习实验环境，这个环境的真实感尤为重要。对于化学专业的实践教学来说，应尽量精确逼真地表现化学实验的操作内容、过程和现象。学习者可以通过虚拟操作获得直观的亲历体验，从而在获得安全操作方面知识的同时，提高他们在不同的复杂环境下的推理判断和瞬间决策能力。以这种方式获得的经验也会成功的转移到学习者现实生活的实践中。

2．4利用虚拟现实技术加强高职学校文科学生实践能力的培养

一直以来，高等职业教育文科教学就存在理论偏多，实践较少，理论和实践脱节的现象。例如，财经类教学中存在单纯依靠语言讲授的现象。随着计算机技术的快速发展，教学方法、教学手段也在不断的改革，一些学院利用虚拟现实技术相继建立了文科实验室。建立了诸如财务、商场、银行、股市、房地产、电子商务、旅游场景、人力资源开发等虚拟经济环境。为此，可以建立各种虚拟实训环境，利用虚拟现实技术展现那些在传统教学模式中无法实现的教学过程及效果。例如，虚拟的电子商务系统就是把商品建立数字模型，学生可在网上任意访问虚拟世界中的商店，并动手挑选商品。还可以利用虚拟现实技术模拟房地产营销系统，该系统可涵盖房地产营销业务的关键环节，可个性化定制全面营销解决方案。这个系统能让房地产专业学生综合利用各种知识，结合教学要求，全面体验数字化营销、互动式营销和体验式营销，还可以利用虚拟现实技术模拟旅游景点，以现实世界的数据为基础建模，采用三维图形表现虚拟世界。旅