某学科专业虚拟仿真教学环境建设与应用研究

李玉霞 陈军 江苏海事职业技术学院

1 引言

随着我国“中国制造2025”和德国“工业4.0”等计划的提出，对高职院校培养学生的实践和创新能力提出了更高要求，直接倒逼学校对传统实训教学模式进行改革和提升。

将VR 虚拟仿真技术应用到实训教学中，可以有效突破当前实训教学困境，提高课堂教学质量，是高职院校教学改革的重要方向。为此，本文主要研究了VR 技术在虚拟仿真教学环境建设与应用中意义及要点。

2 虚拟仿真技术的定义和特点

VR（Virtual Reality）技术是指一种采用VR 眼镜和VR 头盔等辅助工具，将现实世界在虚拟环境下再现的技术，这一技术最先出现在游戏行业中，但由于其技术的先进性被逐渐应用到军事、医疗、工业和教育等众多领域中。

采用VR 技术的虚拟仿真教学主要有如下特点：

(1）沉浸性

VR 技术最重要的特点就是沉浸性，因为只有用户沉浸于虚拟世界中，才能够完成对真实世界的仿真，才能参与到需要模拟的各种活动中，从而获得技能和知识。VR 技术的沉浸性体验有很多种，例如视觉、听觉、触觉和嗅觉等，采用多种沉浸性体验可以让使用者的虚拟体验更为完整。

(2）交互性

交互性是指用户可以通过虚拟设备与虚拟环境中的对象进行交流，如在VR 实训教学中学生可以通过虚拟设备对零件进行加工或拆装，并在此过程中学习零件加工和装配中的相关知识点。

(3）想象性

VR 技术还有一个十分重要的特点就是它虽然是模拟的现实但却可以是超越现实的存在，可以给用户创造许多现实世界中不存在的场景。如消防专业的学生在进行虚拟仿真实训时可以模拟出地震、海啸和火山爆发等自然灾害，让学生在虚拟环境中学习在这些灾害发生时的应对技能。

3 构建虚拟仿真教学环境的意义

3.1 减少资金投入和提高实训效果

在高职院校中进行实训室建设需要采购大量实训设备，但目前我国高职院校普遍经费紧张，这导致了许多学校的实训设备数量较少，无法保证每个学生都能完成操作教学。而采用虚拟仿真技术则可以投入较少的资金完成许多需要复杂设备才能进行的教学实践，并且虚拟仿真设备还可以根据企业的实际要求进行及时升级换代，可以很好的提高实训效果。

3.2 模拟岗位实践，提升职业能力

受现实实训环境的影响，教师会可以避免许多在工程实践中较为重要的工况，如极限工况和较为危险的工况。但应对这些工况的能力确是学生的核心职业能力。采用VR 技术可以有效避免特殊工况给实训活动带来的负面影响，在虚拟平台的应用中，教师可以模拟出各种危险情况供学生学习，在确保学生安全的同时又可以达到身临其境的效果，使得学生的职业能力可以获得有效提高。

3.3 打破时空限制，形成教学闭环

采用VR 技术后可以有效的打破实训环境中时空的限制，受训学生可以根据课程设置的需要进入不同的时空环境进行针对性学习。此外，过去学生只有在实训室内才可以进行相关技能知识的学习，采用VR 技术可以让学生在课前和课后也可以对实训内容进行反复的操作和练习，极大的提高了学生的自主学习能力，从而形成了教学闭环，大大提高了教学质量。

4 虚拟仿真教学环境建设的重点

4.1 统筹布局，技术为先

要建立一个优秀的虚拟仿真教学实训室必须要从学校自身的学科特点和发展规划出发，建立具有前瞻性和示范性的虚拟仿真教学环境。虚拟仿真实训室的建立必须坚持与学校的专业建设相关，必须坚持技术为先，避免引入过时技术，务求软硬件设备的一步到位，避免技术装备的重复投入和浪费。

4.2 摆正虚拟与现实的关系

虚拟仿真技术虽然可以在很大程度上代替现实教学，但是必须认识到虚拟与现实还是有本质区别的，VR 技术说到底只是一种教学手段、辅助工具，不能够取代现实教学。因此，在实训教学中要安排与虚拟仿真紧密结合的实践教学环节，从而有效提高学生的学习热情。

4.3 面向未来，以人为本

虚拟仿真技术在高职实训环境中的应用目前还处于起步阶段，许多工作仍然有待探索，这就要求我们在开展教学服务和进行课程建设时要面向未来。此外，虚拟现实不是冷冰冰游戏空间，在进行虚拟仿真教学时教师应当考虑到学生的实际感受，要以人为本，关爱学生。