计算机虚拟现实技术在技工院校计算机教学中的应用

孙玉杰

平度市技师学院，山东 平度 266700

0 引言

在当今这个信息化时代下，是否具有良好的信息素养，能够熟练地操作和应用计算机辅助完成专业工作，已经成了评价现代化人才的关键指标。此外，信息化时代的到来，给教育教学和人才培养工作本身也带来了很大的影响与改变[1]。在这样的背景下，技工院校应当将虚拟现实技术在计算机教学中的应用作为一项关键课题，积极加强研究、探讨与实践。这一是为了适应信息化的教育改革发展趋势，提高人才教育的信息化水平；二是为了提高计算机教学的成效，帮助学生更好地理解和掌握计算机知识、能力，让学生能够真正成为合格的现代化人才，保障学生的就业与职业发展。

1 计算机虚拟现实技术的基本概念

虚拟现实（Virtual Reality，VR）是一项近年来才真正发展成熟并逐步得到广泛应用的信息化技术，其主要是通过对三维图像生成技术、高分辨显示技术、多传感交互技术等的综合应用，来模拟和创造一个虚拟的“真实空间”，并满足人们在虚拟现实空间当中的各种需求。作为虚拟现实技术的使用者，通过佩戴和使用相应的设备，如虚拟现实计算机、平板、眼镜、头盔、手套、衣服等，便可以进入到虚拟现实中去，观察、感受、操控虚拟现实，完成各种操作和任务[2]。其实虚拟现实技术的概念在20世纪60年代就已经出现，只是当时的硬件、算法以及其他的相关配套性技术都还不尽成熟，所以虚拟现实的效果相当有限。进入到21世纪，尤其是近几年来，随着硬件和算法的完善以及各种配套性技术的进步，虚拟现实技术不仅效果更加真实，而且普及和应用的范围也越来越广，如在电视转播、各种训练、电商以及教育领域当中，虚拟现实技术都得到了高度的关注和有效的应用。

从整体上来讲，虚拟现实技术具有以下优势和特点：①能够给人带来深度的沉浸式体验，在计算机、平板、眼镜、头盔、手套、衣服等虚拟现实技术设备的配合下，人的各种感官都可以受到刺激，如视觉、触觉、嗅觉等，这就可以给人提供一种更加真实的虚拟现实环境，使人获得真正沉浸式的身心体验；②虚拟现实技术具有高度的交互性，依靠先进的显示技术和多传感交互技术，使用者不仅可以接收到丰富的虚拟现实信息，同时还可以根据自己的意愿，与虚拟现实中的事物或他人进行交互，交互对象也会根据客观现实规律或是预先的设定做出回应[3]；③虚拟现实技术能够根据需求模拟各种各样的情景、完成不同的任务，这就使得其具有了广泛的用途和发展前景，在各个行业、领域当中，都可以发挥出相应的作用和价值。

2 虚拟现实技术在计算机教学中的作用和优势

2.1 激发学生的主观学习兴趣

作为现代化人才，不论其所处什么样的专业，即使专业知识、技能再过硬，也必须同时具备良好的信息素养，要能够熟练地操作和应用计算机，在计算机的辅助下更高效率、更高质量地完成自身专业工作。这也就要求技工院校在对学生做好专业知识、技能教学的同时，也要切实做好对学生的计算机教学。特别是对于本身就是计算机专业的学生而言，技工院校更是要将新技术、新方法应用到计算机教学中来，不断提高计算机教学的成效，促进学生更好地学习、成长与发展。但传统的计算机教学方式对于技工院校学生而言，显得程式化、呆滞化，会让学生感到枯燥无聊，因此无法使其对计算机的知识、能力学习产生主观兴趣，在这样的情况下，教学效率就会受到很大的限制[4]。而将虚拟现实技术应用到计算机教学中来，可以一改传统的教学方式，以更加新颖的教学条件、形式，吸引学生的注意力，激发出学生对计算机学习的主观兴趣，增强他们的学习和探究动力，使其更加积极、主动地参与到计算机学习中来，保证计算机教学能够取得更加理想的成效。

2.2 强化学生的学习认知、学习体验

在前文当中提到，如今的虚拟现实技术已经可以非常真实的模拟现实世界的客观环境，给人带来深度的沉浸式体验，满足人交互的各种操控和情景需求。将其应用到技工院校的计算机教学中，学生可以在兴趣的驱使下，全身心地投入到计算机学习中来，在虚拟现实的情景与任务中，进行深度的学习、探究和练习，从而强化学生的学习认知、学习体验，加深学生对计算机知识的理解，巩固学生对计算机能力的掌握[5]。

2.3 提高教学效率、降低教学成本

技工院校计算机教学的开展，涉及了各类计算机方面的知识、能力，需要学生进行大量的操作练习，完成独立的学习任务，这就相当费时费力，不仅教学效率较低，而且教学成本也较高，最关键的是学生还不一定能够真正得到充分的练习。而在计算机教学中，通过对虚拟现实技术的应用，则可以有效地解决这一教学难题，如通过虚拟现实技术，可以创建出各种各样的学习情景、学习任务，让学生在虚拟现实中去进行深度的学习和练习。这可以大量免除学生学习、练习前后的各种准备，只需要在相应虚拟现实技术设备的辅助下，学生便可以立即进入状态，进行高效的学习和练习，从而提高教学效率、降低教学成本。

3 虚拟现实技术在技工院校计算机教学中的应用

3.1 利用虚拟现实技术降低计算机教学的抽象性

计算机是一门理论与实践并重的学科，但是其同时也存在抽象性较高的特点，因此在实际的教学过程中，有部分学生往往会因为教学内容过于抽象，从而理解起来较为困难。这不仅会让学生觉得计算机学习较为枯燥，还会打击到学生学习计算机的信心。为此，在技工院校的计算机教学中，教师必须要注意此问题，要尽量降低教学的抽象性，帮助学生理解和掌握教学内容[6]。虚拟现实技术在降低计算机教学抽象性方面的作用十分突出，因为其可以通过尽量真实的动态模拟，来为学生进行教学演示，使学生更加直观、形象地学习。

以计算机基础知识的教学为例，其中涉及了复杂的计算机结构、计算机硬件组成等知识，虽然这些东西都是客观、实际存在的，但是面对大量的专业术语、功能，学生依然会感到抽象。通过图片展示进行教学，学生观察起来不方便，进行实物展示的话又费时费力，并且同样不利于学生的细致的观察；而通过虚拟现实技术的应用，教师可以将各种计算机元件制作成虚拟现实模型课件，学生在虚拟现实技术的辅助之下，便可以更加细致地观察所有计算机元件，了解它们的结构、组成及其各自的功能。更为重要的是，学生在虚拟现实中观察到的视觉信息是可以根据自己的意愿随意调整的，学生可以控制观察的角度，或是动手在虚拟现实中对这些元件进行组装。如此一来，就大大降低了计算机教学的抽象性，而且可以对学生起到有效的锻炼效果，让学生对计算机结构、计算机硬件组成的理解更加深入和准确。

3.2 利用虚拟现实技术发挥学生学习的主观能动性

在传统的课堂教学中，不论什么专业、学科，教师都占据着课堂的主导权，学生只能被动地参与学习，简而言之就是教师对学生的学习“发号施令”，而学生则只能“得令执行”，这样的教学方式确实在很大程度上保证良好的课堂教学秩序，不过与此同时这也限制了学生学习的主观能动性发挥[7]。导致学生得不到充分的自主思考、自主探究，在计算机这样理论与实践并重的学科当中，这样的教学对学生的学习、发展是非常不利的。为此，技工院校在计算机教学中，应当通过合理的应用虚拟现实技术，克服传统教学的弊端，发挥出学生学习的主观能动性。

虚拟现实技术的终端设备多种多样，如计算机、平板、眼镜、头盔、手套、衣服等，其中计算机、平板在学生当中的普及非常广泛，几乎人人都有，另外部分学生还有其他更为专业的虚拟现实技术终端设备。技工院校在计算机教学中，教师可以将教学内容制作成虚拟现实视频，将课后作业制作成虚拟现实任务，并将这些资源共享到网络上，让学生根据自己的兴趣和意愿去下载资源进行学习。在计算机、平板、眼镜等设备的支持下，如同身临真实的课堂一样，而且此时学生的思维是完全自主的，学习过程也可以由学生自由掌控，使其能够获得自主思考、自主探究的空间，发挥出其学习的主观能动性。

3.3 利用虚拟现实技术搭建实验实训平台

如上所述，计算机教学需要理论与实践并重，如果从实际的就业角度来讲的话，实践会比理论更加重要。因此，技工院校的计算机教学工作必须要重视对学生的实验实训教学。在虚拟现实技术的帮助下，学校可以非常简便、轻松地搭建出虚拟的实验实训平台，让学生得到充分的实践练习。

在实验和实训中，通过对虚拟现实技术的应用，可以轻松创建出各种所需的实验实训环境、条件，当然这些所有的环境、条件都是虚拟存在的，不过学生却可以实实在在地利用这些虚拟现实所创建出来的东西完成相关的学习和实验任务。此外，与客观的现实环境、条件相比较，虚拟现实技术可以根据实验实训的具体要求，创建出完全不同的环境，提供学生所需的任何条件，这也是传统教学所无法比拟的，能够显著提升实验实训的成效，让学生的知识结构变得更加健全、能力更加丰富、眼界更加宽阔[8]。

3.4 利用虚拟现实技术降低教学维护成本

与其他一些学科相比，计算机教学的维护成本相对较高，如学校需要配置专门的计算机教室、计算机教学辅助设备，以及各种各样的计算机软件，而且由于日常使用造成的老化以及软件版本的更替，学校需要不断进行更新，这样才能保证计算机教学工作的开展，始终符合时代的发展趋势。虚拟现实技术的模拟功能非常强大，可以真实模拟出计算机教学中的所有硬件、软件，这样一来就有助于降低教学维护成本。

在技工院校的计算机教学中，不免会出现计算机损坏或是学生担心损坏计算机的现象，而虚拟现实技术则可以从经济性上解决这一难题。在虚拟现实技术的帮助之下，不论是教学过程中需要使用的硬件设备，还是操作系统和软件，都可以被创建出来，不需要专门进行硬件采购和软件安装，也避免了大量的维护工作。例如，可以基于虚拟现实技术创建Windows、Linux、Dos等系统，并安装Word、Photoshop、SQL等各类办公软件、图像处理软件或是数据库，学生可以大胆地进行系统和软件的使用、操作，不需要担心系统或是软件损坏的问题，使学生的好奇心得到满足，鼓励学生大胆地探索[9]。

3.5 利用虚拟现实技术整合教学资源

计算机教学涉及的教学资源非常多，不只是书本上的内容，其扩展性非常强。因此要想保证计算机教学的成效，教师就必须要为学生提供丰富的教学资源，为学生创造更好的学习条件。面对这样的教学要求，技工院校可以在虚拟现实技术的帮助下对计算机教学资源进行有效的整合，让学生可以获得更加丰富、有价值的学习资源。

在实际教学中，通过虚拟现实技术可以将现有的教学课件、动画、微课、影视资源等进行虚拟化，彰显了各类教学资源的特色，融合各种资源的优势，让教学不受时间与空间的限制，教学场景更加形象逼真，弥补了传统教学的不足之处。今后，随着虚拟现实技术的不断发展、性能进一步提升，其将在教学工作当中起到更大的作用，如创建虚拟校园、虚拟实验室、虚拟教室等，对信息化的教学资源进行更加有序的整合，使资源在学生的学习中得到更加充分的应用，帮助教师提高教学成效，促进学生的发展。

3.6 利用虚拟现实技术对学生进行学习测试

在计算机教学中，对学生的学测试也是一大重点和难点环节。通过测试，第一可以客观反映学生对计算机知识、能力的掌握情况，为今后的教学提供参考和指导；第二可以为学生考证做好准备，帮助学生更加顺利地获得相关专业证书。不过，在常规的环境条件下，学生计算机学习测试不便进行，尤其是与专业考证的环境相差较大，无法让学生提前做好相关的身心准备。而通过虚拟现实技术的合理应用，则同样可以有效地解决这一问题。

教师可以根据不同的学习测试内容，设计对应的虚拟现实测试任务，让学生能够全身心地投入到测试中；或是根据真实的考证环境、考证标准，设计对应的虚拟现实情景，让学生在这个情景当中去进行测试和练习。经过这样的训练，考证的通过率也会大大提高，更重要的是学生在训练过程中不仅学到了计算机的实用知识，而且虚拟现实技术让学生更加身临其境，在平时就已经学会适应考试的场景，拥有平时训练当考试、考试当平时训练的良好心态，使学生在考证过程中更加镇定、有信心，最终顺利通过考试并获得证书。

4 结语

在如今的技工院校人才教育、培养中，应当将虚拟现实技术在计算机教学中的应用作为一项关键课题，积极加强研究、探讨与实践。首先，要客观、正确认识虚拟现实技术的概念及其在计算机教学中的优势；其次，要采取科学、合理的虚拟现实技术应用策略，切实发挥出其在教学当中的作用和优势，以提高计算机教学成效，有效提升学生的计算机知识储备和能力水平，从而促进学生在当今信息化时代下的就业与发展。