“互联网+”模式下基于VR技术的实践教学研究

李 峰

(东北石油大学，河北 秦皇岛 066004)

“互联网+”模式下基于VR技术的实践教学研究

李 峰

(东北石油大学，河北 秦皇岛 066004)

在“互联网+”模式下利用移动智能终端实现现实中的事物与虚拟物体完美融合，通过现实与虚拟相结合的微机组装实验，使学生不受到时间与空间的限制，随时随地可以通过智能移动终端进行实验学习来提高学生的学习兴趣、动手能力，减少计算机贵重硬件的浪费，使用VR技术进行实践教学深受学习者喜爱。

互联网+；VR；实践教学

目前，增强现实技术作为近年来刚刚兴起的热门技术之一，已经逐渐的走进了人们的生活，特别是“互联网+”的概念与思想越来越融入社会的各行各业，“互联网+教育=智慧教育”这一观点得到了社会的普遍认同，大学生在QQ、微信中谈论学习问题已经不是什么新鲜的内容。随着智能移动终端的普及，利用互联网高效、方便、快捷的特点学习已经成为当代大学生的一项基本技能，传统教育所无法比拟的优点逐渐在“互联网+教育”当中体现出来。教育界正在缓缓酝酿着一场信息化颠覆性的变革。

1 国内外研究现状

根据被视为教育信息化建设与发展的风向标《国际教育信息化地平线报告》预测，近两三年来能够对教学和创造性研究产生重要推动作用的六项主流应用信息技术中，移动应用、增强现实、3D打印等占据主要部分。英国的开放大学开放科学实验室已经实现了线上实验功能，学生下载实验所需虚拟的仪器硬件后即可进行线上实验。印度甘露大学的在线实验室(OnLineAabs)也已经为印度大学生提供网上虚拟实验功能。美国耶鲁大学教师正在通过Ipad等移动智能终端为学生讲授实验操作课程。英国开发大学从2006年开始就开展了基于互联网的三维虚拟世界“第二人生”的教学活动。加拿大维多利亚大学建设了3D实验室和人类学创客实验室也是配备了各种基于增强现实技术的软、硬件。

我国在《国家中长期教育和改革发展刚要2010—2020》中明确指出要大力发展虚拟实验室，用虚拟实验教学弥补真实实验、训练中所存在的高污染、高风险、高损耗、长周期等诸多问题。建立一所科研虚拟实验室是目前国内许多高校努力的目标。仅2014年就有大连理工大学、厦门大学、武汉理工大学、山东建筑大学等十余所高校及科研机构申请建设国家级虚拟仿真实验室。虚拟仿真技术在我国也有十余年的发展历程，虚拟仿真实验室案例有很多，例如清华大学的“电力系统及大型发电设备安全控制和仿真”实验室。随着“增强现实技术”与“互联网+”的发展，也有一些相关机构对教育应用有所开发，但大多应用于中小学教育，基于“互联网+增强现实”技术的硬件虚拟实验室目前尚无案例可循。

2 VR虚拟现实技术技术现状分析

VR虚拟现实技术起源于美国，第一个虚拟设备为“全传感仿真器”，是由Morton Heiling 于1962制造。该仿真器的主要作用是对人骑车通过纽约所产生的感受，包括风、路面颠簸甚至方向等。随后，VR虚拟现实技术高速发展。在我国，尽管VR虚拟现实技术起步晚，但发展迅速。譬如，以北京航空航天大学为代表的学院派，在VR虚拟现实技术的接口部分、硬件部分、算法及实现部分，均取得长足进步。目前我国已可以基于分析事物的物理特性设计分布式虚拟环境，可以合成特定人脸图像、表情、唇动等。我国的国家光盘工程研究中心，基于布达拉宫，提出了Quick Time技术，在此基础上，实现了大全景虚拟现实的制作。以腾讯、乐视为代表的公司，在VR虚拟现实技术方面也取得了很大的发展，在体感输入、触觉反馈、VR一体机等都取得了极大发展，并有部分产品已投入市场应用。

尽管VR虚拟现实技术在技术方面取得了很大的发展，但还存在很多问题，包括：VR虚拟现实技术的技术标准不统一，现有的技术容易造成使用者的疲劳感，VR虚拟现实技术的输入方面还没有解决等。针对目前VR虚拟现实技术存在的问题，未来的技术必将朝着技术标准统一化、技术应用轻松化，技术输入可行化等方向发展。此外，为满足社会发展需要，VR虚拟现实技术将会遵循低成本、高性能的发展准则进行发展，譬如：动态环境建模技术、大型网络分布式虚拟现实技术的研究及应用、智能化人机交互设备研制等研制。

VR虚拟现实技术，在某种意义上可以改变人们的思维模式以及生活方式，其属于新型的技术，应用前景极为广阔。VR虚拟现实技术可以通过与Internet技术结合，建立真正的远程教室、开放性大学，促使教育产生翻天覆地的改变。

3 VR技术在实践教学中的应用

现如今，我国大学生的理论学习能力普遍较强，而实际动手操作能力却与国外大学生有很大的差距。产生这个问题的原因一方面是受到我国教育体制的影响，另一方面也是因为在大学中，大多数需要实际动手操作的实验受到了客观条件的限制。上述第二点原因在大学的硬件试验中体现的尤为突出。以计算机硬件实验为例，微机的硬件组装是《计算机安装与维护》这门课中核心的组成部分，是学生在大学学习中难得的亲自动手组装计算机的机会。但由于这项操作技术要求较高，计算机硬件价格又比较昂贵，尽管教师在实验课之前讲得非常仔细，在学生亲自动手操作的过程中也难免造成各种损坏。而且我国部分高校还没有专门的微机组装与维护实验室，大部分高校所具备的实验室也都是使用一些淘汰过时的旧计算机供学生做拆装实验，即使这样也不能做到实验学生人手一台计算机，更不用提机器硬件能够完好无损正常运行。

基于上述，课题组以互联网+教育为指导思想，依靠增强现实技术与移动互联网相结合，从解决实际问题的角度出发，以“微机组装与维护虚拟实验室”建设为例，利用移动互联网与增强现实技术相结合，提出了《“互联网+”模式下基于VR技术的实践教学研究》这一课题，目前移动互联网+增强现实技术应用于虚拟实验室建设在国内外尚处于起步阶段，在各种数据库当中也很难查找到同类科研项目的相关论文和材料，更没有现成的实例以供课题组参考。这是一个计算机技术的新领域，通过对该项目的研究有助于我们在当前信息社会的新环境下对基于“互联网+教育”方面有更加深刻的认识，为一种全新的教育方式提供经验和参考，具有较高的社会价值与经济价值，值得人们投入精力去研究探索，以便以后渗透到其他的各个领域当中。

在计算机实训实验中，可以由VR 技术生成适用于进行虚拟现实实验的系统，包括有关的实验仪器设备、实验环境、实验对象以及实验信息等资源。进行实验时，根据现实环境中需要的设备，通过VR 环境中完成器件的选择，完成实训要求。这样既能真实的反映计算机组装现场操作，也能达到教学目的和节约购买设备的资金。通过VR 技术实现“模拟”实训，不仅缩短了实验的时间，学生也能获得直观、真实的效果。为后期进行真实设备操作做好铺垫，做到虚实结合，提高教学效果。

4 结语

“移动互联网+增强现实”的教育模式可以推广到其他教学实验领域，如石油、地质、旅游、机械等。更可以将其延伸到其他领域，如能源、医疗、军工、机械制造等都可以采用此模式进行快捷、高效的增强现实仿真操作，以创造出更大的经济效益与社会价值。

[1] 陈超良.刍议VR虚拟现实技术[J].电子技术与软件工程，2016，(16)：22-23.

[2] 郭晓红.将虚拟现实技术用于微机原理实验教学[J].山西电子技术，2016，(04)：56-58.

[3] 李方正，刘春英.基于VR-Platform的虚拟现实技术在教学中应用[J].科技信息，2012，(09)：186-187.

Practical teaching research under the mode of “Internet+” based on VR technology

LI Feng

(Northeast University of Petroleum, Qinhuangdao 066004, China)

To achieve the perfect fusion of reality of things and virtual objects by the use of mobile intelligent terminal in the “Internet+” mode, through the combination of reality and virtual computer assembly experiments, so that students are not subject to time and space constraints. Intelligent mobile terminal can be used anytime and anywhere to improve students′ interest in learning, practical ability so as to reduce the waste of expensive hardware. The use of VR technology for practical teaching is popular among students.

Internet+; VR; Practice teaching

2016-09-17

课题项目：2016年度黑龙江省教育科学规划课题(GJC1316046)成果

李峰(1981-)，男，副教授。

G712

B

1674-8646(2016)24-0100-02