VR教学共享系统在职业教育中的应用

熊少华，陈 支

（湖南生物机电职业技术学院，湖南 长沙 410000）

VR（Virtual Reality）技术，即虚拟现实技术，20世纪80年代被提出，但由于一些因素的制约，大多理论停留在概念阶段。随着计算机和互联网的使用，各行各业开始运用这项技术，比如军事、交通、医疗、教育、航天等高端行业，在教育方面，基于虚拟现实技术（VR技术）的教学模式，使教育方式更加多样化，使学习者学习效率更高。

VR技术是一种可以创建和体验虚拟世界的计算机系统，它通过对人的视觉、听觉、触觉等作用，使人产生一种身临其境的体验具有独特的沉浸性，使人们通过操作工具如头套、3D眼镜、手套可以进入VR虚拟环境，并且可以对操纵系统中的对象进行交互，体验到现实真实环境的感觉。

1 VR教学共享系统教学特点

传统的职业教育对于技能的培养一般都是学生主动地去交互和被动的灌输，学生学习效果个体差异化很大，容易产生厌学情绪。将VR技术引入高等职业学校无疑更加有利于高素质技能型人才的塑造与培养。VR技术可以为学生营造富有趣味的仿真学习环境，它的“沉浸性”“交互性”与“构想性”让学生去亲身经历和感受比教师抽象的解说，更加直观易懂，从而培养学生自主学习的能力。将传统的以教师为主导、以教促学的教学模式转变为以学生为主体的新型教学模式，学生通过自身与仿真环境的交互体验来获得知识和技能，能有效激发学生的创造力和想象力。

产教融合云平台上VR教学系统可以实现VR教学资源和案例共享，不同的职业学院甚至个人只要配置标准化的VR终端设备，在平台上都可以随时进行VR教学和学习。而学院和产教融合基地则可以满足VR学习系统构成的5个要素：专家、真实世界、认知模型、虚拟世界和学习者。根据这5个要素的相互关系，VR教学系统可以虚拟不同的场景进行概念学习、技能训练、协作学习和科学研究。其架构如图1所示。

图1 VR教学系统的技术架构

平台层：平台层基于云技术，负责VR资源的展示与分发，为使用者提供创作与展示的平台。

内容制作工具层：平台为使用者提供了一个高效便利的VR编辑器、一个海量的VR云素材库以及VR视频创作工具。利用VR编辑器和VR素材库提供的海量素材，普通使用者不需要任何训练即可DIY自己的VR应用。通过VR视频制作工具，用户可以制作、编辑拍摄的VR视频。

引擎层：基于Unity 3D打造的VR引擎，可以将VR平台上的内容高效、高质量的在PC、手机等各种设备上展现出来。

控制器层：通过平台封装的统一硬件控制接口，无缝支持市面上大多数VR设备。

外设：通过VR输出设备，可以浏览平台上的优质资源。借助输入设备，用户可以与虚拟空间中的物件进行交互。

2 VR教学共享系统的主要应用

虚拟教学：虚拟现实技术为学习者和教学者提供了丰富的学习资源以及选择学习材料和学习方式的机会。利用虚拟现实技术，教师和学生一起经历虚拟环境，观察一些关键性问题，还能让学生自己“进入其中”进行详细观察，大大提高了学生的理解能力和掌握能力。

虚拟游览：是用虚拟的方法产生一个教学场景，学生可以根据自己的意愿选择游览路线、速度和视点，通过在创设的虚拟场景中游览来完成所学知识的意义构建。

虚拟缩放：是指用虚拟现实的方法来展示微观世界和宏观世界中的事物，学生通过在可视的范围内观察或操作微观世界或宏观世界中的事物，实现直接从宏观到微观的视觉和学习跳跃。

虚拟实验：利用虚拟现实技术，建立各种虚拟实验室，根据需要随时生成各种“虚拟”新的设备，教学内容可以不断更新，使实践训练能够及时跟上技术的发展，为学生提供生动、逼真的学习环境，从而加速和巩固学生学习知识的过程。

虚拟实物：用虚拟现实的方法来展示教学中用到的实物，学生可以根据自己的意愿对虚拟的实物进行移动、旋转或缩放，通过对虚拟实物的操作来完成对真实实物的全面了解。

虚拟过程：是用虚拟的方法展示现实生活中一些无法看到的变化过程或变化太快、太慢的过程，学生通过自己的操作来控制事物的变化过程，把被动接受型的学习变为主动掌握型的学习。

虚拟角色：让学生在虚拟的教学情境中充当一个角色，充分发挥学生的主动性、积极性和创新精神，通过协作、会话等学习手段，沉浸式体验职业身份或社会角色的转换。

3 VR共享教学系统的优势

3.1 节省教学费用

教学实验实训是职业教育中不可缺少的一部分，但实训设备往往价格昂贵且随着技术的更新不断的被淘汰。职业学校没有财力让每个同学都去尝试体验新设备，在此背景下，学生的实际动手的机会少，对相关设备的认识不深，重要的是学校承受不了如此高昂的代价，时刻需要对设备进行维护及承担设备被淘汰的风险。VR技术的应用，当实验的设备需要更新时，只需重新建立模型即可，不会因为设备过时而造成资源浪费。同时教学系统具有共享性，全国职业教育可以合作共建共享，不仅能节约大量的教学资源，也可以节省大量的开发时间。

3.2 提高学生的学习兴趣

大部分职业教育实训是以现场教学为主，学生的参与度低，没有积极性，达不到理想的效果。一部分学生在实训中有的仅仅局限于参观，无法去亲自实操体验，这极大地降低了受教育者的积极性，也无法锻炼动手能力。

3.3 安全性高

在设备操作实训过程中，由于操作不当会造成学生受伤。而在一个虚拟的环境，则能降低此类情况的发生概率。与此同时，授课教师可以课前对系统进行设置，在实操中一旦出现错误，系统就出现警示，进而提醒学生，让其逐步养成正确的操作习惯。

4 结语

VR教学共享系统在职业教育中有着显著的优势，具有明显的特点，在教学费用、学生兴趣和安全性等方面要比传统的教学更具优势。尽管在目前现实条件下的普及还有一定的难度，但是随着科技的进步，技术的提升，VR教学共享系统在职业教育中的应用推广必将具有强劲的生命力。