基于VR技术在网络工程虚拟仿真实训平台的应用研究

梁红艳

[摘           要]  随着我国各行各业技术水平的提升，网络工程作为一门科学技术较强的学科，也得到了越来越多的专家、学者关注，如何为国家培养具有高复合能力的网络工程技术人才，已经成为现阶段的主要目标。深入分析了基于VR技术在网络工程虚拟仿真实训平台的应用，结合实际工作中总结的一些网络工程虚拟仿真实训平台的应用问题，提出基于VR技术在网络工程虚拟仿真实训平台的具体应用分析，为进一步促进网络工程教学改革提供一些可供參考的资料。

[关    键   词]  VR技术;网络工程;虚拟;仿真;实训平台;应用

[中图分类号]  G712               [文献标志码]  A                    [文章编号]  2096-0603（2019）32-0104-02

近年来，随着科学技术水平的不断发展，VR虚拟仿真网络工程实训系统得到了比较广泛的应用[1]。目前，网络工程虚拟仿真实训平台能够全方位调动学习者的视觉、听觉、触觉等，实现身心感受的联结，增强学习者的感受力，激发学习动机、增强学习体验、创设心理沉浸感、实现情境学习和知识迁移等方面的优势。本次研究基于VR技术在网络工程虚拟仿真实训平台的应用进行分析，能够较好地实现模拟中真实的建筑三维环境，让学生在贴近实际的仿真环境中完成相应网络工程项目需求分析、项目设计、工程预算、模拟实施等项目开展的整个工作流程，从而更好地提高实训课程的效率和质量，同时节约实训耗材的成本[2]。目前，基于VR技术在网络工程虚拟仿真实训平台的应用与新一轮教育改革过程中，仍然存在一些有待解决的问题，本次研究将分析目前其应用现状中存在的一些不足，并有针对性地提出一些解决对策，通过应用现状中问题的挖掘，使其进一步得到推广，并在其他专业课程中得到更为广泛的运用。

一、网络工程虚拟仿真实训平台应用现状及存在的问题

（一）实训与真实环境脱节

现有的课程实训施工环境与现实中实际施工环境不符，网络工程当前的实训教学内容是在U型模拟墙板上进行模拟单一的二维、明装实训，与网络工程实训中的实现校园、企业、公寓等园区环境中建筑的网络搭建与配置存在实训与真实环境脱节

问题。

（二）理解困难

学生理解网络工程的结构困难，难以形成整体设计概念。网络工程的设计与施工的教学、实训是分散的，而且模拟网络工程的施工是在U型墙板上完成，导致学生在学习网络工程设计内容时，很难理解平面CAD施工图如何在三维的建筑里施工，平面的网络拓扑结构图与系统布线示意图在现实中的立体结构不知如何实现连接。

（三）设备使用频率和维护成本高

网络工程实训所需要的设备与耗材的成本高，信息时代高速发展，网络设备的更新换代快。因此，网络工程课程实训内容对设备工具、耗材的需求大。由于现在专业人数在不断地增加，现有设备的老化、数量越来越无法满足课程实训的要求，每年的实训耗材费用就达5～6万元的年递增，设备的使用度大，维护成本高，已经成为业界迫切需要解决的问题。传统设备的短缺，以及高额度的维护费用，均使网络工程的实训开展受阻。

二、VR技术在网络工程虚拟仿真实训平台应用及解决问题的对策

（一）强化实训与真实环境的相融合

在实际教学过程中，应利用VR技术在网络工程虚拟仿真平台，结合实际网络工程环境，真实地还原虚拟仿真实训场景，将实训与教学更好地融合在一起，形成更为完善的教学体系。通过网络工程项目现场的真实模拟，将实际的网络工程环境涉及的一切人、物等变化，植入实训教学过程中，从而使学生的应用实践能力增强。加深学生对网络工程项目需求的分析，以及实际动手操作的能力，让学生能够依据真实的场景，给出最为贴切的设计方案，并能够通过动手操作，达到最完美的系统设计[3]。网络工程教学可将教室作为示范观摩室，也可兼作VR模拟教室使用，可以让全班学生集中观摩教师的教学示范。一般在学生VR模拟教学之前，指导教师通过教室内的虚拟仿真进行示范讲解，分析典型课程案例，组织学生观看优秀教师课堂教学录像，给受训学生或教师提供示范，以便效仿。模拟真实的网络工程项目系统的运行，教师要将模拟的真实场景植入学生的内心，实训过程中的提问或回答，要按学生最大的水平进行发挥。将VR技术的虚拟再现更加真实，使学生能够身临其境，面对可能存在的问题，通过动手操作，快速解决，达成实训的真实目的。

（二）增强网络工程虚拟实训教学场景的结构设计

在实际网络工程教学过程中，应该加强网络工程全过程的模拟构建，通过应用VR技术，将网络工程项目的初始规划、项目策划阶段、设计阶段、招投标阶段，以及实际项目的操作运行阶段等，有计划性地形成更为系统的结构，将网络工程的各个阶段教学形成串联，使教学结构更为系统化。通过VR虚拟情景再现规划教学内容，反馈教学内容，使网络工程教学与VR技术等一系列的教学内容更为规范化与结构化，将所要教给学生的网络工程项目内容用场景真实还原，使我们的课堂更为生动化、系统化，立体直观感强烈，更容易让我们的学生接受与吸收知识，从而更好地提高教学质量。基于虚拟现实技术（VR）的虚拟教学场景构建，必须符合网络工程教学内容的要求，并且能够创建生动、丰富、真实的教学场景，所有教学场景的结构布置，具备可变性和适用性。传统的网络工程教学产品是单一的，并且其模式是固定的，但是利用VR虚拟教学场景就改变了以往的教学结构的固定式。使网络工程教学结构更具生动性与丰富性，并且可以随时调换场景的布局，使其更具有适应性功能。虚拟现实场景是一种真实教学场景的还原，它的功能首要就是不可脱离实际，虚拟教学场景，利用三维技术，以真实的教学场景为目标进行虚拟构建，可在系统中进行功能性的改造与调整。传统的网络工程教学实训教室，即真实的教室不可能对各班的学生进行多元化的教学环境设置，以及个性化的打造，而虚拟教学场景的建立，具备相应的教学场景族库，充足的教学场景创设以及相应的数量满足，能够较好地满足网络工程教学实训对不同项目场景的设计，从而更好地为教学实训打下牢固的基础，对于虚拟化教学场景的结构设计，需要个性化打造，使其更具趣味性以及丰富性，真实场景还原的同时，让虚拟化网络工程项目教学环境，能够更易于真实性的技能训练发挥，增强学生的理解能力。

（三）依托VR技术，增强网络工程教学实训虚拟角色构建

依托VR技术在网络工程虚拟仿真实训教学中的应用，各场景均为虚拟，那么，省去传统维护以及网络设备购置的成本，可以通过VR技术建立所需的族库，一切均以虚拟场景为依托，从而更好地提高教学实训质量，降低成本支出。一切均以虛拟角色构建，使所需场景内的一切实训角色，均应用VR技术实现虚拟构建，将最真实的角色形成学生的互动，并且能够最大限度地节约成本。在虚拟网络工程教学系统的构建功能中虚拟角色的构建至关重要，与所实训的网络工程学生，能够身临其境地进入虚拟网络工程教学教室场景内，进行自由走动，网络工程学生可以对场景中的教学设施进行操作，如网络工程教学内的运行、控制等基本操作，进一步形成真实的实训教学环境场景再现，可以通过语言或者手势，使所培训的网络工程学生与项目内的人或物形成角色的互动，而另一方面，教学场景内的角色是通过虚拟构建，环境内的一切处于虚拟现实中，他们与网络工程学生形成角色的互动，这里环境内的角色应该是从外形特征，以及行为特征方面必须符合学生实际应用的真实性角色，包括提问与操作环节，站立于网络匹配所需的教学应答环节等行为，这一角色的构建在虚拟场景中与现实中的网络工程学生形成互动，使教室场景更符合实训需求，这一环节的构建是能否实现网络工程学生技能培训效果的关键。因此，对于网络工程学生而言具有一定的感知意义。在借助虚拟技术开展教学技能实训的全过程中，网络工程学生需要与网络工程教学场景建立合作关系，这种真实教学角色的构建，可以真实地还原学生对课堂知识理解的现实感。那么在具体网络工程学生的技能培训中，使其更好地通过虚拟的真实感知，掌握对学生进行科学上引导的方法，以此来提高学生的学习兴趣。例如在“网络工程“教学过程中，教师就需要借助虚拟技术将网络环境中的网络运动过程形象化地展示给学生，之后再让学生结合教材来分析出现网络运动的主要因素。在虚拟角色教学的过程中，网络工程学生需要与环境内形成良好的互通，从而使网络工程学生的教学技能得到提高。

三、结语

随着我国信息技术的高速发展，高速而又稳定的网络环境是目前及未来网络发展的需求，因此网络技术创新、应用型人才需求将随着网络的发展而不断提高。《网络工程》就是计算机网络技术专业为了培养“网络环境搭建”的高技能人才而设立的专业核心课程，该门课程的教学主要以动手操作实训为主、理论为辅。目前专业建设的网络工程实训室主要以U型模拟墙板为实训环境，学生的操作与理解不够直观，而且整个学期下来实耗材的费用很高。如何解决让网络工程模拟施工更贴近现实网络工程在三维建筑空间环境中施工，让学生从施工过程更好地去理解网络工程设计的内容，提高教学质量，降低耗材成本成为当前亟待解决的问题。

综上所述，基于VR技术在网络工程虚拟仿真实训平台的应用，应从多方面考虑，主要依据学生的实际所需，与网络工程教学实训内容相结合，形成系统性的教学目标。利用VR技术，详细设置教学场景，使其形成结构化、规范化的网络工程教学实训系统，使真实的声景还原，让学生身临其境，加深对网络工程这门学科的理解，将各项内容能够学懂、学透，并且能够将所学所偿应用到实践工作中，真正达到实训的目的，发挥VR技术在网络工程虚拟仿真实训平台的应用价值。

参考文献：

[1]曹彦杰.虚拟现实技术在美国教师教育中的应用研究：以中佛罗里达大学为例[J].比较教育研究，2017（6）：95-104.

[2]张骥先，谢宁，李伟东，等.一种支持云计算虚拟资源分配的可信多需求拍卖机制[J].电子与信息学报，2018，40（1）：25-34.

[3]王军，蒋亚东.室温微测辐射热计太赫兹探测阵列技术研究进展（特邀）[J].红外与激光工程，2019，48（1）：12-21.

◎编辑 张 俐