VR技术在职业教育实训装备市场的应用问题研究

祝新军+柴科技+裘升东

[摘要]随着信息化技术在职业教育领域应用的深入，VR虚拟现实与职教实践教学深度融合是“十三五”时期职教实践教学资源建设和改革的热门。VR虚拟现实技术要撬动职业教育实训装备市场，應加快硬件升级，推进与职业院校的校企合作，开展职业教育实训项目的资源建设，便于二次开发，满足创新人才培养的需要。

[关键词]VR；职业教育；实训装备市场

[DOI]1013939/jcnkizgsc201719244

虚拟现实（Virtual Reality-VR）是集实时三维图形生成、动态环境建模、系统开发工具应用等技术为一体，具有准确性、真实性、交互性和实时性的特点，让用户身临其境感知虚拟环境，从而实现认知客观事物的目的。[1]相较电视、电脑和手机等传统电子设备，VR突破了二维平面的枷锁，将让人类在电子设备上第一次接收了三维动态信息，深刻地改变了人类认知世界的方式，成为重现场景的终极解决方案。按照Digi-Capital预测，虚拟现实的软、硬件市场将达到1500亿美元，未来5年年度增长率达一倍以上。

1VR技术在教育应用中的现状

VR技术在游戏、房地产等行业领域已经有较广的应用。2015年底，大量的资金、人才以及公司涌入VR领域，2016年被许多媒体称为VR元年。VR技术在教育领域的应用也有较多报道，国际上，美国科罗拉多大学与美国Touch of Life技术公司研发的用于虚拟解剖实验的VH Dissector软件，不仅用于人体解剖结构教学，还可满足学生课余时间上网学习的需要。[2]日本NAbe等高校合作开发的机械零部件装配可行性验证和设备装配可视化培训系统，具备虚拟环境中进行装配分析和性能评估的功能，初学者在虚拟环境中进行装配训练掌握技能，既训练了实操又把握了细节；[3]瑞典Men-tice公司研制的Procedicus MIST系统，Surgical Science开发的Lapsim系统，德国卡尔斯鲁厄研究中心开发的Select IT VEST System系统，均可用于虚拟手术训练，利用虚拟现实技术，训练者可以对虚拟对象重复操作而不会造成任何伤害。[4]在国内，北京师范大学基于虚拟空间开发的立体电子线路实验环境Evlab系统，学生可完成电子线路实验中常见仪器的操作，实现对基本实验电路的认识；[5]辽宁师范大学基于电子技术虚拟实验的教学特点和实际，结合职业教育实践教学的特点，搭建了电子技术虚拟实验平台，促进学生实践技能的提高；[6]潍坊工程职业学院就VR技术在机械领域中如何实现三维虚拟教学进行了研究；[7]河南农业职业学院就VR技术在农业职业教育中的应用进行了研究；[8]浙江理工大学从VR技术发展对高校实验教学改革的影响与应对策略方面进行了研究[9]等。

2VR技术在职业教育领域应用的市场分析

职业教育是现代教育的重要组成部分，发展和改革职业教育是我国教育和培训体系建设的重要内容。职业院校承担着为社会各行各业培养技术工人的使命，而实践教学特别是实训教学是其中的关键，实训教学可以帮助学生形成和发展职业技能。但实验设备陈旧落后，实训项目经费紧张、来源单一，实训教学过程中危险性较高，实训教学专业教师数量缺乏、师资力量薄弱等问题，都极大地制约着职业教育实训教学的发展，进而影响到培养具有动手能力、实践能力和可持续发展能力的人才的职业教育目标。寻找一种新的教学形式来解决职业教育实训教学中的一些突出矛盾是职业教育改革主要方向，而VR的出现，为解决这些职业教育实践教学中存在的问题提供可能。

职业院校作为职业技能和技术培训的主体，中、高职教育分别占到普通高中和高等教育总规模接近一半，为经济社会发展培养和输送了大批高素质的技术技能人才。全国拥有中等职校112万所，在校生16567万人；高等职校1341所，在校生8496万人；[10]以高等职业教育为例，根据《普通高等学校高等职业教育（专科）专业目录（2015年）》对应291个职业类别，设有19个专业大类，747个专业；高等职业教育在公共基础课和专业课均要加强实践性教学，实践性教学课时原则上要占总课时数的一半以上。[11]因此，VR技术在职业教育中的应用市场潜力巨大。

同时，信息技术对教育改革和发展影响巨大。以信息技术推进教育公平和创新，构建网络化、数字化、个性化、终身化的教育体系，是全面实现教育现代化的重要内容。不论是国务院颁布的《关于加快发展现代职业教育的决定》，还是教育部颁发的《高等职业教育创新发展行动计划（2015—2018年）》，以及各省、市、区颁发的相关职业教育文件，信息技术尤其是VR技术改造传统教学，促进泛在、移动、个性化学习方式的形成是基于信息技术教育教学改革的重要内容，如在危险性高的专业领域和现场安排实习困难的领域，针对教学中难以理解的复杂结构、复杂运动等知识内容领域，均为VR技术在职业教育中产业化提供了市场需要和政策保障。

3职业教育领域VR产业化的主攻方向

VR技术在职业教育领域应用具有实战模拟、身临其境、方便快捷、安全有效、信息容量巨大等优点，还可有效解决边远及危险领域难以进入的问题，有效降低学校实训成本。但纵观2016年VR技术在职业教育领域的表现，却表现得不尽如人意。为何市场潜力巨大，却表现得不尽如人意呢？主要是VR技术在职业教育领域目前还存在着一些问题，要想开拓和占领职业教育领域VR市场，引发职业院校新一轮VR实训装备竞赛，“十三五”期间，以下几个方面是VR技术的主攻方向。

31突破数据“计算”技术上的瓶颈，解决防“头晕”等技术难题

“头晕”是目前VR企业普遍存在的问题，除Oculus、HTC等掌握VR核心技术的品牌产品能将产品的时延控制在20ms之内，能有效缓解眩感，但要彻底解决“头晕”，延迟须控制在10ms之内，目前还未有企业能实现，通过算法优化，IDEALENS公司的新品VR一体机IDEALENS K2将延时控制在了17ms以内，但与延时控制在10ms之内还有一定的距离。除解决“头晕”的难题以外，还需要进一步解决近距离观看、双路渲染、透镜矫正、复杂交互等技术难题。

32对接职业院校，开发教育虚拟资源

VR想要在职业教育领域落地生根、占领教育实训装备市场，定然无法摆脱“内容为王”的市场规律。職业院校是职业教育领域课程的内容和素材的主体，以项目、情景教学为主要内容的职业教育改革，经过多年的发展，已经积淀了丰厚的项目内容和情景案例。VR企业要抢占职业教育实训装备市场，必须对接职业院校，深入开展校企合作，甚至入驻职业院校，让职业院校教师全程参与VR教育虚拟资源的开发和研究，从而解决VR实训教育“内容为王”的问题。

33方便二次开发，满足创新人才培养要求

项目化教学是教学模式改革的方向，课程的知识、内容以项目的形式组织，在项目式教学过程中，学生一方面可以掌握专业技能，另一方面也可以培养提高学生的综合素养。但现有的VR虚拟技术，仅让学生获得新奇的体验，这种体验便于理解教材内容和接收信息，属于传统的“灌输”模式，但未能让学生亲自参与项目来解决问题，基于VR的教学模式改革要超过和颠覆CDIO工程教育模式，需要方便二次开发，教师和学生可以借助计算机语言或软件平台根据课程或实训课程内容，进行二次开发情景，教师以项目的形式进行教学，学生以项目的形式参与练习与锻炼，实现创新人才培养的需要。

4结论

随着我国职业教育的发展，接受中等和高等职业教育的学生占同年龄段在校生比重接近40%，“十三五”期间将会逐步扩张到50%。实践教学是职业教育的重点，利用VR虚拟现实技术进行教学可让学生迅速上手操作，通过现代科技让学生产生新鲜感，增强学习的趣味性。VR技术企业若要撬动并占领职业教育实训装备市场，需要解决硬件、图像处理和数据的瓶颈，并积极开展校企合作，借助职业院校教师的资源，开展VR实训项目内容的研究和开发，注重以学生为中心的教学模式，融合二次开发技术，发挥学生的积极性和能动性，实现创新型人才的培养目标。

参考文献：

[1]中国电子技术标准化研究院虚拟现实产业发展白皮书[EB/OL].（2016-4-14）.http：//wwwcesicn/cesi/guanwanglanmu/biaozhunhuayanjiu/2016/0414/12496html

[2]http：//coursezjueducn/rtjpx/jxpt/redirphp？catalog_id=20&object_id=73[Z].2012-12-03

[3]NAbe，et alVerification of Assemble Ability of Mechanical Parts and Visualization of Machinery of Assembly in Virtual space[C].In：Proceedings of International Conference on Virtual Reality and Tele-Existence，Tokyo，1997：41-45

[4]Seymour NE，Gallagher AG，Roman SA，et alVirtual reality surgical laparoscopicsimulators：how to choose[J].Surgic Endosc，2003（17）：1943-1950

[5]车皓阳，余胜泉，何克抗构建基于WEB 的虚拟实验室[EB/OL].http：//vlabcn/lunwe/weblhtm

[6]马雷CAS 理论视角下职业教育电子技术虚拟实验教学的学习环境设计研究[D].沈阳：辽宁师范大学，2006

[7]谢宗华，张丽萍，于婷婷VR在机械领域中如何实现三维虚拟教学探究[J].时代农机，2016（8）：111-112

[8]李敏，郭小粉，王红娟虚拟现实技术在农业职业教育中的应用[J].河南农业，2012（7）：36-37

[9]高东锋，王森虚拟现实技术发展对高校实验教学改革的影响与应对策略[J].中国高教研究，2016（10）：56-59

[10]教育部2015年全国教育事业发展统计公报[EB/OL].（2016-07-06）http：//wwwmoegovcn/srcsite/A03/s180/moe_633/201607/t20160706_270976html.

[11]教育部关于深化职业教育教学改革全面提高人才培养质量的若干意见（教职成〔2015〕6号）[EB/OL].http：//wwwmoe.govcn/srcsite/A07/moe_953/201508/t20150817_200583html

[基金项目]本文系全国教育信息技术研究课题“虚拟现实（VR）技术在教学中的应用研究”（项目编号：166222934）的研究成果。