虚拟现实技术在“软件工程”相关课程巾的应用

关键词：虚拟现实技术;软件工程;课程;应用

中图法分类号：TP183 文献标识码：A

VR技术是一种计算机技术，其核心主要是利用数据手套以及传感器头盔等设备为用户营造三维动态环境、增强用户体验。常规情况下，人们通过视觉、听觉等系统实现环境感知，而利用VR技术可以通过人工模拟计算机模拟实施人机对接继而智能化发展。技术应用面逐渐拓宽与教育联合成为目前教学过程中的主流趋势，该教育模式对教学成果以及培养学生的专业能力起到重要推动。本文重点以“软件工程”相关课程教学中VR技术应用为例进行讲解，以VR技术特点分析为切入点，同时讲解“软件工程”相关课程中技术应用的特点，分析“软件工程”相关课程教学现状与应用VR技术教学优势，最后重点介绍VR技术在“软件工程”相关课程教学的主要内容，旨在深化教育和科技联合发展的教育新局面。

1 VR技术的特点与优势

VR技术是20世纪发展起来的一项全新的实用技术。VR技术囊括计算机技术、电子信息技术、仿真技术，其基本实现方式是计算机模拟虚拟环境从而给人以环境沉浸感。随着社会生产力和科学技术的不断发展，各行各业对VR技术的需求日益旺盛。

VR技术的特点包括：沉浸性，该特性属于VR技术的关键特征，可以让用户将自己当成计算机系统的一部分，并且通过技术感知、触觉、嗅觉、味觉、运动感等让人产生思维共鸣，进而产生同理心，如同进入真实世界;交互性，VR技术可以通过内部环境物体的模拟，更加真实地反应自然环境，用户进入虚拟空间后，可以利用模拟环境，体验真实操作。在真实操作的过程中，周围环境同样会发生变化，进而增强体验者的交互性;多感知特点，VR技术利用计算机模拟听觉、嗅觉、触觉;构想性（也称为想象性），VR技术在应用的过程中模拟空间感可以和周围物体进行互动，以此有效增强人的认知范围，同时依据自身直觉对其内部知识进行理解吸收，提升其思维发散性;自主性，当使用者进入虚拟环境中，通过环境的变化，自身感觉、知觉运动情况也会发生变化，一旦受到外力推动，人体会随之发生位移。

2VR技术在“软件工程”相关课程中的应用特点

2.1丰富学习资源

相对而言，“软件工程”相关课程具有一定的抽象性，学生在学习的过程中很难对其内在真实知识以及技能进行掌握。而在开展“软件工程”课程教学的过程中，利用VR技术可以为学生提供较为丰富的学习资源。除此之外，将传统的课堂教学、黑板式教学模式进行改革，可以为学生提供新的学习材料以及学习方式。在这种情况下，可以大幅度提升学生对“软件工程”内部知识的掌握水平，对具有抽象性且操作性强的理论实践知识，提供科学辅助教学，可以让学生理解软件内部的工作原理以及真实的软件应用情况。

2.2加强经验积累

“软件工程”课程在教学过程中具有一定的复杂性，其复杂性主要体现在“软件工程”学科众多上，其中包含程序设计语言、数据库、软件开发工具、系统平台、标准、电子邮件、嵌入式系统、人机界面、办公套件、操作系统、编译器、数据库、游戏等，而且各个方面均与当前新兴行业以及传统行业进行关联，例如工业、农业、银行、航空、政府等部门。学生在学习的过程中需要花费较长的时间参透知识内部的复杂结构，同时需积累自身的学习经验。利用传统课堂教学，需要花费大量的时间才能让学生逐渐接触各种事物，并且进行实践，而利用VR技术，只需要花费较少的时间就能让学生参加丰富的实践活动。

2.3提供实战能力

“软件工程”课程对于学生学习来讲，重点在于实践教学，利用实践教学可有效提高学生的综合素质，帮助其掌握核心技术。学习“软件工程”课程，可以让学生提前掌握真实的就业信息，了解程序的编写运行过程，学会在软件开发的过程中有效地进行数据结构处理，明确软件内部的运行机制，学会如何进行软件开发，最终制作出满足用户需求的软件产品。

3“软件工程”相关课程教学的现状与解决措施

3.1教学内容复杂，教学方法陈旧目前，“软件工程”在不断发展的过程中出现众多新的技术，例如WER技术、软件重用技术、原型开发技术等，这为“软件工程”相关课程的教学增加了一定的难度。高校在开展教学的过程中，知识更新速度以及知识结构和内容取材均存在一定的缺陷，部分高校在开展教学的过程中忽略了目前更适用、更流行的面向对象方法。而且在教学的过程中，涉及的知识点较多，一旦教学方法无法及时更新并且完善，极易导致学生无法掌握软件开发等相关知识。想要进一步改善现“软件工程”课程教学现状，需要不断对教学内容进行更新。

3.2缺乏理论与实践联合教学应用

通常来说，“软件工程”相关课程的理论并非是空洞、无用的，它的内部知识结构以及理论均通过实际经验总结而来，而教学目的及教学需求则是重点培养学生满足用户需求的能力。“软件工程”属于实践性较强的学科，如果单从理论上进行知识教学，学生很难具备从事工程实践的能力。但是在现阶段“软件工程”相关课程的教学过程中，普遍存在理论知识、基础教学占比较大，而课程实践教学占比较小的情况，造成学生在课程知识学习的过程中缺乏理论应用与实践能力。因此，需要充分重视“软件工程”的实践教学发展，并对知识结构进行有效梳理。利用课程设计，使学生进一步学会如何对需求进行分析，并設计编码和测试，提高学生运用“软件工程”的技术工具进行软件开发和软件项目管理的能力，也可以有效培养学生的团队精神。

3.3学生学习的积极性与主动性不强

兴趣是最好的老师同时也是学生产生求知欲的关键，对学生的思维发展起到重要推动作用。“软件工程”相关课程学习起来具有一定的枯燥性，学生很难有效地进行知识学习，并且付诸实践。在这种情况下，学生的积极性、主动性就会受到影响。为改善这一情况，“软件工程”相关课程在教学的过程中需要充分重视多媒体教学、技术应用教学，利用VR技术可以让学生对软件课有更深层次的认知与理解。除此之外，新鲜的教学模式可以进一步吸引学生的注意力，提高其学习的积极性。让学生系统地明确知识点之间的逻辑关系，可以激发学生的学习兴趣，使学生主动进行问题分析、问题讨论、问题解决。

4 VR技术在“软件工程”相关课程中的应用内容

4.1 课程系统类型

VR技术在“软件工程”相关课程中的应用类型通常分为三部分：其一，简易型VR系统;其二，沉浸型VR系统;其三，共享型VR系统。这三种系统类型通常可以实现用户将真实的环境与虚拟环境进行融合，进而形成沉浸式体验。

简易型VR系统的内部结构简单，而且开发难度较低，需要花费的成本也较低，对于社会推广以及大面积普及具有一定的科学性;沉浸型VR系统往往相对于简易型VR系统来说较为复杂，而且很难在社会上进行广泛普及。共享型VR系统通常需要使用远程网络，利用远程网络连接不同区域、不同环境内的不同人群，为这部分人群（空间内容纳人数较多）营造一个虚拟空间，使所有参与者均可以对虚拟环境进行操作并且进行观察，还可以进行相互配合，以此完成相应的任务。

4.2游戏开发应用

前文提到，VR技术具有沉浸性、交互性多、感知性、共享性以及自主性等特点，在目前的游戏开发过程中利用这些特点具有重要价值，而且也更加符合游戲开发的要求。VR技术可以将虚拟与现实的场景进行结合，同时为使用者进行最大化仿真，可以对现实的动态进行模拟，在模拟的基础之上进行不断完善优化，以此吸引更多的参与者。现阶段VR技术已经被广泛应用到游戏开发中，传统的游戏开发往往缺乏对玩家与游戏真实体验感的重视，导致玩家在游戏的过程中无法对其游戏内部场景进行体验。当前，随着VR技术的应用，游戏设计者在游戏开发的过程中更具创新性，使游戏人群能更好地获得交互式体验。

VR技术在游戏开发中同样也分为三部分：其一，影像式;其二，几何式;其三，“影像式+几何式”。VR技术在应用的过程中，通过使用摄像方法对真实场景进行获取，并且在获取真实场景后，利用相关技术进行影片处理，以此获得全方位影像。以该方式进行的游戏开发，往往可以为游戏体验者提供具备高度真实性特点的游戏体验，但是却未能满足立体感设计需求。几何式VR技术在游戏的开发中则可以有效弥补影像式游戏开发的缺点，可以为游戏体验者营造良好的立体感，使体验者可以在虚拟场景下进行运动，获得更好的游戏体验。利用“影像式+几何式”游戏设计方式，可以对虚拟环境内部场景以及人物感知进行深度融合，进一步为游戏体验者提供愉快舒适、过瘾的游戏体验，如图1所示。

4.3影视短片制作

当前，信息技术的快速发展进一步推动了影视制作的发展，而VR技术可以为影视短片的制作过程提供360°全方位的影像制作条件。将影视短片制作与游戏开发进行充分结合，可以实现漫游场景与全方位场景的联合。例如在《二重奏》以及Lost等中，通过VR技术可以进一步为观众提供新的视觉体验。而且，当前VR技术应用于影视作品制作中已经较为普遍。而在影视制作课程中，为学生提供沉浸式观影体验，可以进一步加大学生对技术实践的知识转移能力，提升学生在教学过程中对知识的新鲜感。

5总结

本文针对“软件工程”课程中的VR教学内容进行分析，发现技术应用重点应体现在课程系统类型、游戏开发应用以及影视短片制作过程中，该教学方法可以改变传统的教学理念，为学生提供视觉、感知、触觉等多方面体验。因此，在今后的“软件工程”课程教学中需要进一步深化对VR技术的讲解，同时积极开展VR技术在其他课程教学中的应用，提升学生的专业素质，为“科技+教育”长期发展奠定基础。

作者简介：

张勇强（1980—），硕士，副教授，研究方向：计算机软件、虚拟现实技术、多媒体技术。