虚拟现实技术在高职院校教学中的应用

虚拟现实技术在高职机电类专业课程　

教学中的应用研宄　

【摘要】根据虚拟现实技术在高职　

机电类专业课程中的应用现状，分析该技　

术在教学应用过程中存在的问题，并提出　

相应对策与建议。　【关键词】虚拟现实技术机电类　专业课程教学　

【中图分类号】Ｇ【文献标识码】Ａ　【文章编号】０４５０—９８８９（２０１２）０９ｃ一　

０１８３－０２　

虚拟现实技术（Ｖｉｒｔｕａｌ　Ｒｅａｌｉｔｙ，简称　

ＶＲ），又称假象现实技术，是利用计算机　技术和信息技术等现代技术合成的人工　

世界。它能够刺激人的听觉、触觉、视觉等　

感觉器官，使人沉浸在这种现代技术所生　

成的虚拟环境中，产生与现实世界相类似　

的感官效果。利用虚拟现实技术，可以在　

很多领域替代或部分替代现实世界。如　

今，继科学实验、理论分析之后，虚拟现实　

技术已经成为人类探索客观世界规律的　

第三大手段。　

在高职机电类专业课程中引入虚拟　

现实技术，能给复杂的技能训练、抽象的　

理论教学带来革命陛的变化。同时也将给　

机电类高职教育的教学内容、教学手段以　及教学理念等产生重要的影响。　

一、虚拟现实技术在高职机电类专业　

课程中的应用现状　

（一）应用类型。虚拟现实技术可以分　

为桌面级虚拟现实、投入型虚拟现实、分　

布型虚拟现实、逼近现实型虚拟现实四种　类型。投入型虚拟现实和桌面级虚拟现实　

的沉浸度比较低，但因其价格低廉，常被　

高职教育所采用。其中，桌面级的虚拟现　

实系统的硬件投入最少，甚至在个人电脑　

和比较低级的计算机工作站中就可以进　口柳州职业技术学院罗洪波　

行仿真。利用它，学生可以通过操作鼠标　

跟虚拟世界交互，尽管沉浸度比较低，但　

其性价比是高职院校所能接受的。与桌面　

级虚拟现实相比，投入型的虚拟现实系统　

能更为逼真地模拟现实世界，通过它用户　

“以假乱真”的体验更加明显。它可以利用　

头盔显示器等设备，把学生的听觉、视觉　和其他感官体验封闭起来，提供一个新　

的、虚幻的感觉空间。利用数据采集手套、　位置传感器、便携式输入系统等使学生产　

Ｉ技术应用】　ｌ一　虚拟现实技术在高职教育中的运用　靳静　（天津交通职业学院天津３００１１０）　摘要：论述现代高等职业教育的特点和虚拟现实的特征，介绍虚拟现实技术在现代职业教育中的应用。　关键词：虚拟现实技术；ＱＴＶＲ；虚拟课堂：虚拟实验室：网络虚拟现实　中图分类号：Ｇ４３文献标识码：Ａ文章编号：１６７１－－７５９７（２０１０）１０１０１３５—０１　随着现代教育技术的迅猛发展，信息化教学模式正在逐渐取代传统教　学，网络教学和多媒体教学等先进的教学手段正在被越来越多地使用。虚　拟现实技术作为２ｌ世纪的新兴学科，正在逐步走入高校，尤其在高等职业　教育领域，虚拟现实技术的应用必将成为教学、实验和实训的发展带来新　的契机。　高等职业教育是以培养高级职业技能型人才为目标，重视实验实训教　学，强调学生实践技能培养的高等教育。积极发展高等职业教育，是经济　建设和社会发展的需要，也是调整教育结构、建立健全职业教育体系的重　要举措。职业教育专业设置和教学内容选择是“以职业教育为本位，以培　养从事实际工作的高级专业技术人员为目标”的。因此，高等职业教育的　专业教学应当更加注重对学生的专业实践能力和创新能力的培养，更加注　意克服工程学科教育的局限性（譬如过于纯粹，脱离生产实际的理论堆　积）。职业教育同样呼唤现代的高科技的教育手段，而且更加需要一种能　够模拟生产实际场景的，更加直观具体的现代化教育模式。在课堂教学、　实验实训教学以及网络教学中应用虚拟现实技术必将推动现代教育手段的　更新，促进现代职业教育模式的改革。　虚拟现实技术（ＶｉｒｔｕａｌＲｅａｌｉｔｙ，ＶＲ）是利用三维图形生成技术、多　传感交互技术以及高分辨率显示技术，生成一种三维逼真的虚拟环境。使　用者戴上特殊的头盔、数据手套等传感设备，或利用键盘、鼠标等输入设　备，便可以进入虚拟空间，成为虚拟环境的一员，进行实时交互、感知和　操作虚拟世界中的各种对象，从而获得身临其境的感受和体会。另外，虚　拟现实技术并不仅仅是指那些戴着头盔和手套的技术，而且还应该包括一　切与之有关的具有自然模拟、逼真体验的技术与方法。它要创建一个酷似　客观环境有超越客观时空、能沉浸其中又能驾驭其外的一种和谐的人机环　境，也就是有多维信息所构成的可操纵的空间。其最重要的目标就是真实　的体验和方便自然的人机交互，是体验者在虚拟环境中可获得视觉、听　觉、触觉、动觉等多种感觉，从而达到身临其境的感受　虚拟现实技术所需要的昂贵的硬件设备是这项技术走向课堂似乎成　为一种不可能，但是随着一种由美国苹果公司开发的基于静态图像的虚拟　现实技术“ＯＴＶＲ”的问世，是我们对于虚拟课堂教学又看到了希望　ＱＴＶＲ　（口ｕｉｃｋ　Ｔｉｍｅ　Ｖｉｒｔｕａｌ　Ｒｅａｌｉｔｙ）能够实现对三维空间和三维物体全方位　地观察，它不需要一般虚拟现实技术影片所要求的昂贵的特殊头盔、特殊　眼睛和数据手套。所有对三维造型的操纵仅用普通鼠标、键盘就可以完　成。学生可以置身于一个立体的３６０。空间中，在任何一个角度进行观察且　类似于摄像机的推位镜头，学生也可以随意缩放和移动观察对象。　课堂教育过程中的很重要的一个环节就是呈献知识信息，而这种静态　的全景成像技术在呈献知识信息方面有着图特的优势。在虚拟课堂教学　中，它可以为学生提供无限的ＶＲ体验，从而加速和巩固学生学习知识的过　程，因此，它在教育领域中有着十分广泛的应用前景。而且，由于不需要　特殊的硬件和附属设备，从而使其在广泛的课程领域中进行推广成为可　（上接第５５页）　参考文献：　［１］李利品，基于ＤＳＰ的高精度超声波流量控制系统，仪表技术与传感器　能。例如，交互性地参观还未完工的办公大楼，寻找装饰的构思；参观房　屋模型，学习建筑原理；观察虚拟汽车的内部构造，学习汽车发动机原　理；通过观看胃镜的过程，了解病变组织的特性等。　虚拟现实技术创建了一种令人感到身临其境、可以获得与环境交互体　验的虚拟世界。托过虚拟现实技术创建的虚拟实验既可缩短训练的时间，　又可以获得直观、真实的效果，还能对那些不可视的结构原理和不可重组　的精密设备做仿真训练。一方面培养学生操作、维护和检修的技能；另一　方面培养学生自我训练的意识和创新能力。例如，创建一个电气工程虚拟　演示实训基地，考虑到采用头盔显示器、数据手套、数据农等昂贵设备要　过高成本，可以开展虚拟现实与半实物仿真方法的研究，采用虚实结合的　形式来制作。控制台上各种接触器、继电器以及各种开关等均采用实际器　件，电动机及控制设备面板也是实物，而控制过程及逐层拆卸所观察到的　３６０。浏览效果是由高速计算机虚拟的，通过投影眼镜或大屏幕投影呈现在　操作者面前。另外，学生在虚拟实验环境中，可以放心地去做各种危险的　或危害人体的誓言。例如，虚拟的化学实验，可以避免化学反应所产生的　燃烧、爆炸所带来的危险：虚拟的外科手术，可避免由于学生操作失误，　而造成“病人”死亡的医疗事故；虚拟的飞机驾驶教学系统，可免除学员　操作失误而造成飞机坠毁的严重事故。　虚拟实验实训的功能模拟采用挂入式结构，可以随学科、专业的扩　充，在现有设备的基础上进行重组，不断增加模块，不断生成新的功能。　采用虚拟技术，学生不必把他们设计出来的电气设备、机械零件、传输线　或车间真正建造起来，就可以“亲身体验”。这种虚拟现实与半实物仿真　可以满足大部分教学和训练的要求，大大降低学校经费的投入，而且其　“设备”或“部件”多是“虚拟”的，可根据发展需要重新　生成　新设　备，也可以使“设备”和教学内容在虚拟环境中不断更新，使实践训练及　时跟上技术的发展，从而培养出高素质的毕业生，保证为社会输出更多的　知识型和技术型人才，满足经济发展的要求。　虚拟现实技术为教学、实验和实训的发展带来了新的契机，同时也为　高等职业教育的现代化进程带来新的机遇、需求和挑战。虚拟现实技术进　入专业教学能形象生动地表现教学内容，有效地营造一个跟随技术发展的　教学环境，提高学生掌握知识、技能的效率，达到优化教学过程，提高教　学质量的目的。同时，虚拟现实所需的超高速、多媒体的数据传输，大容　量的数据存储，以及数据处理的分布式与并行化无疑是促进高校信息化建　设的催化剂。它能为教育技术专业队伍提供～个高起点的科研环境，促进　环境教育技术学的学科建设更上一个层次。　目前，尽管虚拟现实系统的硬件设备还比较昂贵，虚拟现实技术尚未　能普及。但是，随着现实技术的不断发展和完善，以及硬件设备价格的不　断降低，虚拟现实技术作为一个新型的教学媒体，以其自身强大的教学优　势和潜力，将会逐渐受到教育工作者的重视和青睐，最终必将在教育领域　广泛应用，进一步发挥其重要作用。　２００９（３）：１３２—１３３．　［２］孟华、闫菲、李明伟，新型时差法超声波流量计，仪表技术与传感　器，２００７（８）：ｌ８—２Ｏ．

虚拟现实技术在高职教育机电类专业课程中的应用

虚拟现实（Virtual Reality，VR）技术是一种以计算机仿真技术为基础的新兴技术，通过使用头戴式显示设备和手部控制器等设备，可以在虚拟环境中实现身临其境的沉浸式体验。虚拟现实技术在高职教育中的机电类专业课程中有着广泛的应用前景。

虚拟现实技术可以提供实验室模拟环境，帮助学生进行实践操作。在机电类专业课程中，实验室操作是非常重要的一环。实际的实验室操作需要大量的设备和场地，费用昂贵且受限于时间和空间的限制。通过使用虚拟现实技术，学生可以在虚拟环境中进行实验室操作的模拟，减少对实际设备的依赖，提高实践操作的空间和时间的自由度。这不仅能够提高学生对实验操作的理解和掌握能力，还能够在一定程度上降低实验操作的成本。

虚拟现实技术可以提供情境化的教学环境，增强学生的学习体验。在机电类专业课程中，有些知识点和概念比较抽象和难以理解。通过使用虚拟现实技术，可以将这些抽象概念转化为具体的情境，让学生身临其境地感受到相关知识的应用场景。在学习电路原理时，学生可以通过虚拟现实设备进入一个模拟的电路实验室中，亲自操控电路元件，观察电流的变化，从而更加直观地理解电路原理。这样的教学环境能够增强学生对知识的理解和记忆，提高学习的效果。

虚拟现实技术还可以提供多样化的教学资源，丰富教学内容。传统的教学资源主要是教科书和教师的讲解，比较单一和有限。而通过使用虚拟现实技术，可以创造出各种各样的虚拟情境和场景，为学生提供更加丰富多样的学习体验。在学习机械加工工艺时，学生可以通过虚拟现实设备进入一个模拟的机械车间中，观察和学习各种不同的机床操作和加工工艺，提高学生的技能和技术水平。这样的教学资源能够使学生更加主动地参与学习，激发学生的学习兴趣，提高学习的积极性和主动性。

虚拟现实技术在高职教育中的机电类专业课程中具有广泛应用的潜力。它可以提供实验室模拟环境，帮助学生进行实践操作；提供情境化的教学环境，增强学生的学习体验；提供多样化的教学资源，丰富教学内容。虚拟现实技术的应用将有助于提高学生的学习效果和能力，培养学生的实践操作能力和创新能力，为他们未来的就业和发展奠定坚实基础。

虚拟现实技术在高职实践训练中的应用

摘要：改革传统的实践训练模式，优化实践训练的环境和方法，是提高应用型人才培养规格和质量的迫切要求。虚拟现实技术应用于高职教学可以使学生身临其境、主动交互学习，提高学生的学习兴趣，培养学生自主探索问题的能力和创新能力。充分利用现代教育技术，运用虚拟现实技术改革教学，尤其是实践教学，是解决当前实践教学困境和提高教学质量的有效途径。

关键词：虚拟现实；高职；实践训练 “实践能力薄弱，应用能力差”是当前人才培养和高职教育中普遍存在的问题。高职教育如何提升学生的能力效能?如何检验学生的知识效能?如何发展学生的创造效能?这就要求高职教育必须为学生提供良好的知识获取、加工、交流、探索和实践的环境和条件，为学生创设丰富真实的尝试探索的情境和氛围，为学生营造积极自由的时空环境和创造型思维的发展空间。传统的高职教育教学方式对这一切是无能为力或力所难及的，而基于多媒体计算机技术、仿真技术、传感器技术和人工智能技术基础之上的虚拟现实技术有效地解决了这一问题，为学生提供了良好的实践的空间和平台。由于虚拟现实技术具有其他媒体不可比拟的“真实性”优势，它应用于职业教育，可以为动态的过程仿真、复杂的技能培训、微观的解剖分析、直观的效果设计等方面带来变革，高职院校越来越重视它的研究和应用。虚拟现实应用于教育是教育技术发展的一个飞跃。

一、虚拟现实技术

“虚拟”与“现实”两词具有相互矛盾的含义，但科学技术的发展却赋予了它新的含义。按最早提出虚拟现实概念的学者niar的说法，虚拟现实(Virtual

Reality，VR)，又称假想现实，他定义为“用电子计算机合成的人工世界”。虚拟现实是20世纪末才兴起的一门崭新的综合性信息技术，是一种综合计算机传感器技术、图形技术、网络技术、多媒体技术、人机交互技术、仿真技术以及立体显示技术等多种科学技术而发展起来的计算机领域的新技术。虚拟现实技术能为使用者提供身临其境的主体沉浸性、自然交互性、物体自主性、全面感知性。