虚拟现实技术在中职教学中的应用

贾秀明

(湖北省武汉市第一商业学校 湖北 武汉 430000)

随着多媒体技术的进入课堂，慕课、微课、翻转课堂等各种多媒体教学形式，给我们教学带来极大的便利，提高了我们的教学水平，多媒体已成为教育教学的重要手段。而今天，虚拟现实应用于教育，是教育技术发展的一个飞跃，它营造了“自主学习”的环境，使学习者通过自身与信息环境的相互作用来得到知识、技能，它将为今后的教学形式带来前所未有的冲击。

1.虚拟现实技术的概述

虚拟现实技术是采用以计算机技术为核心的现代高科技手段生成的一种人工虚拟环境，是人类与计算机和及其复杂的数据进行交换的一种技术。在这个利用计算机系统人为创建的虚拟空间，虚拟现实系统具有向用户提供视觉、听觉、触觉、味觉和嗅觉等感知功能的能力，借助特殊的输入输出设备，人们能够在这个虚拟环境中观察、聆听、触摸、漫游，并与虚拟环境中的实体进行交互，从而使用户亲身体验沉浸在虚拟空间中的感受。

虚拟现实技术具有3个特征，分别是沉浸感(Immersion)、交互性(Interaction)和想象性(Imagination)。

沉浸性，是指利用计算机产生的三维立体图像，让人置身于一种虚拟环境中，就像在真实的客观世界中一样，能给人一种身临其境的感觉。

交互性，在计算机生成的这种虚拟环境中，人们可以利用一些传感设备进行交互，感觉就像是在真实客观世界中一样。

想象性，虚拟环境可使用户沉浸其中并且获取新的知识，提高感性和理性认识，从而使用户深化概念和萌发新的联想，因而可以说，虚拟现实可以启发人的创造性思维。

2016年9月3日，国家领导人习近平出席了G20工商峰会开幕式并发表主旨演讲，并提到了VR虚拟现实：“创新是从根本上打开增长之锁的钥匙。以互联网为核心的新一轮科技和产业革命蓄势待发，人工智能、虚拟现实等新技术日新月异，虚拟经济与实体经济的结合，将给人们的生产方式和生活方式带来革命性变化。”当实体遇上VR，虚拟与现实的完美结合！

伴随着互联网和移动互联网大潮的来临，VR技术与实体的结合将成为未来的一种重要发展方向。虚拟现实技术广泛应用在医学、娱乐、军事航天、室内设计、房产开发、工业仿真、游戏、地理、教育等领域，伴随着互联网和移动互联网大潮的来临，“互联网+VR”正极大的助力实体迅猛发展。

2.虚拟现实在中职教学中的应用

现今的教学模式，不再是单纯的依靠书本、教师授课的形式。虚拟现实技术的引入，弥补了传统教学所不能达到的许多方面。例如：在商品推销时，把抽象的商品具体形象化；在讲机械结构的时候，把机械物体拆装组合；在物理课上，模拟物体的运动轨迹；教师通过虚拟环境的设计，让学生产生真实感受，从而更容易接受和掌握这些形象生动的知识。

当前许多中职学校都在积极引进虚拟现实技术及其应用，并相继建起了虚拟现实与系统仿真的实训室。虚拟现实技术能够为学生提供生动、逼真的学习环境，如建造奢侈品营销商城、交通工具运维系统模型、智能家居的安装维修模型、著名旅游景点等。虚拟现实的沉浸性和交互性，使学生能够在虚拟的学习环境中扮演一个角色，全身心地投入到学习环境中去，这非常有利于学生的技能训练。包括营销技能、汽车驾驶、维护技能、教学技能、体育技能、电器维修技能等各种职业技能的训练，由于虚拟的训练系统无任何危险，不需要物品的损耗，学生可以不厌其烦地反复练习，直至掌握操作技能为止。亲身去经历、亲身去感受比空洞抽象的说教更具说服力，主动地去交互与被动的灌输，有本质的差别。在广泛的科目领域提供无限的虚拟体验，从而加速和巩固学生学习知识的过程。

实践教学虚拟仿真技术是一门多学科的综合性技术，它以图形图像、信息技术为核心，以计算机和专用设备为工具，围绕各专业课程的实践操作进行教学设计。它具有以下突出的优点：

2.1 课程专业性。对应课程体系根据具体实践内容进行设置，可真实反映教学过程中的细节知识点，多方面培养学生的实践操作。

2.2 内容多元化。当前虚拟仿真技术，已广泛应用于军事、能源、水利水电、航天、医疗、工程机械等各个专业,在理论培训与实践教学中均发挥了重要作用。

2.3 空间复制性强。在虚拟现实技术基础上的虚拟实践空间，可根据教学培训的要求，适配不同的学生人数、教学情境、课程内容。

2.4 经济价值大。与现场实践不同，虚拟仿真培训无需大量耗材、技术专家指导、专业场地要求，学生的所有操作均可自主独立完成。

例如虚拟商城系统结合硬件系统和软件平台，可以搭建一个虚拟仿真沉浸式交互系统，该系统主要目的是用于市场营销等专业学生实训，可以实现在虚拟的商场中进行各种模拟实训。虚拟的商场场景中有大厅、柜台、收银台等，重点模拟客户进入商场、双方问候、询问客人所需服务和需求、查询确认、商品展示、商品介绍、处理异议、成交和道别等整个销售流程的多个场景模拟训练。

在这里，学生不再一味的去浏览、学习枯燥的课本理论知识，而是彼此之间，通过交互设备，在虚拟环境中进行实战练习，学习如何更好地与客户沟通，怎么很好的推销自己的商品，作为一名合格的营业员，应该具备哪些要求等，让学生与“顾客”在同一个虚拟空间中“面对面”地进行交流。丰富的互动模式，更好的转化客户，让学员乐在其中。

所以，一所中职学校建设一个虚拟现实实训室，搭建好物理硬件，然后根据不同的课程体系，利用虚拟现实开发软件，开发不同的教学场景模型；教师根据教学大纲，设计不同的任务，让学生“真实环境”中学习，轻松的掌握知识和技能。可以说是一次投资，满足多方面的教学需求。从教学效果和经济价值来说，中职学校的虚拟现实教学都是势在必行。

3.虚拟现实技术在教学的问题

虚拟现实技术在教学应用方面的积极性作用是毋庸置疑的,这为虚拟现实提供了广阔的应用前景,但在实际使用过程中也遇到了许多问题：

3.1 计算机硬件要求高：虚拟现实技术应用对计算机硬件条件要求比较高,图形处理是虚拟现实的重要瓶颈。虚拟现实最重要的特性是人可以在随意变化位置的感受到场景的动态特性,随着人的位置的变化，场景不断的转换，图像的数据比较大，计算机处理起来有点卡顿，迫切需要计算机硬件技术的进步，使图形工作站毫无压力的运行，进而输出高清流畅、生动逼真的画面。

3.2 虚拟现实技术实现所需的物理硬件的较多，需要图形工作站+视频处理器+输出设备(例如：3D LED屏、音响功放)+动作捕捉设备，一般的教师操控起来比较复杂，需要专业人员来准备环境。而且出现一旦问题，很难及时得到解决。

3.3 任课教师对虚拟现实技术的开发软件比较陌生，对场景变换及课程任务的设置有难度，需要专业人员进行指导培训。

针对以上问题，需要专业人员着力优化虚拟设备的操作，尽量做到一键开机或简化准备工作；同时开发人员跟任课的教师共同开发虚拟场景，对教师进行培训，使教师能单独根据教学大纲设置虚拟场景和课程任务。

结论

虚拟现实技术是本世纪发展的重要技术之一，作为一门科学和艺术将会不断的走向成熟，在各行各业中得到广泛应用，并发挥神奇的作用。由于其有诸多的优势，它的前景是很广阔的，将会成为21世纪的重要发展技术之一，越来越受到人们的关注。另外虚拟现实作为一门新兴的科学，目前也尚有诸多因素限制它在教育领域的广泛应用(例如：自身技术还不够成熟，用于教育和培训的应用系统依然较少，硬件设备比较昂贵等)，但我们可以肯定地说，VR技术将会是继多媒体、计算机网络之后，在教育领域内最具有应用前景的“明星”技术，它将使21世纪的教育与培训事业发生质的变化。因此，我们应该尽快认识到虚拟现实技术的应用价值，尝试在各个教育和培训领域开发它、使用它。