段永平 陈荣强
摘 要
本文以实训教学为研究对象，围绕虚拟现实技术在实训领域中的应用展开研究，通过对虚拟现实技术相关内容的概述，分析了目前高校实训教学存在的不足，并从虚拟现实技术在实训中的优势作用出发对虚拟现实技术在实訓领域中的应用进行了详细的介绍。希望能够借助以下研究和探讨，对进一步促进虚拟现实技术优势作用在实训领域中的发挥具有一定的借鉴意义。
关键词
虚拟现实技术;实训教学;优势;应用
中图分类号： G712;G434 文献标识码： A
DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2020.16.028
一直以来，高校教学改革都被作为我国教育领域的一项头等大事来对待，而作为关系到高校职业技术人才培育关键一环的实训教学，则更是成了重中之重。基于深化高校实训教学改革的需要，虚拟现实技术逐渐被应用到实训教学领域当中，并凭借其优势作用的发挥，有效弥补了传统实训教学在教学设施、场景构建、教学资源等方面存在的不足和弊端。与此同时虚拟现实技术在实训教学中的应用更是充分的满足了实训对学生动手能力的侧重，这使得虚拟现实技术已经成为目前实训教学研究领域一项重要议题。作为一名高校教学工作者，我们有责任也有必要结合自身实训教学实际，针对虚拟现实技术在实训领域中的应用展开一番深入的研究与探讨。
1 虚拟现实技术概述
虚拟现实亦称作虚拟环境、虚拟技术，简称VR，是于20世纪随着计算机技术的发展而衍生出来的一项全新技术，它通过对计算机模拟技术的运用，在视觉模拟、感官模拟的共同作用下，结合实际需求构建出一个三维虚空间世界，为用户提供一种如身临其境的真实感受。从技术构成的角度来看，虚拟现实技术是一种多技术综合体，它包含了三维计算机图形技术，语音输出输入，网络传输，立体声，以及对观察者肢体眼睛的跟踪技术，广角立体显示技术，触觉回馈技术等各项技术。
2 当前高校实训教学存在的不足
人才培育的最终目的是要赋予人才走向社会、走向工作岗位，使其能够借助自身知识、技能、素质等各方面优势来做好本职工作，为企业、为社会发展做出贡献。正是在这一思维的引导下，高校针对各专业特点开设了实训教学，通过理论、实训教学之间的相互配合来达到综合技能型人才培育目标要求。因此，一直以来高校都十分重视实训教学，并将实训教学作为新时期教学改革重点项目来实施。但基于传统教学理念的限制，目前高校实训教学与理想目标仍存在一定的差距。
其问题主要表现在以下几个方面：一是，实训设备陈旧。实训设备的构建需要消耗大量的人力、物力和财力，况且高校各专业基于其教学内容的不同都需要建设相应的实训教学设备。而大多数高校的实训设备多有一定年代，虽然在高校的发展进程中也陆续进行了设备的整改和更新换代，但大多都是在原有设备的基础上而进行的。高校实训设备陈旧的现实情况仍然存在。面对实训教学创新改革的要求，高校无力对每个专业的实训教学作出彻底的更新换代。近年来高校扩招政策影响下，高校在校学生逐年激增的现实情况，更是导致学生数量与有限、陈旧的实训设备之间出现了严重的供需矛盾。严重抑制了高校实训教学活动的开展。二是，实训技术、设备、管理等各方面的局限性，都使得实训教学无法将实训教学内容完全呈现在学生面前。尤其是对于那些存在潜在危险的专业，如机电、建筑、电气焊等，教师出于安全问题的考虑，在实训内容的呈现上多有所保留。虽然这大大降低了学生人身安全事故的发生率，但也导致实训教学的不彻底、不完善，使得学生无法通过亲手操作来感受技术上的运用情况，由此使得实训效果被打折。
3 虚拟现实技术在实训教学中的优势
虚拟现实技术在实训教学中的运用需要借助一定的硬件设备来实现，其中就包括了用于显示和操作虚拟现实系统的桌面式VR设备、用于虚拟现实图像仿真的VR头盔、用于实现现实世界与虚拟世界互动的AR眼镜、用于360度全景构图的大场景显示系统。在这些设备的共同作用下，能够有效结合教学需要，为师生的实训教学构建起一个高度模拟的虚拟实训世界。结合虚拟现实技术特点以及实训教学需求，我们特将虚拟现实技术在实训教学中的应用优势总结如下。
3.1 有助于教学情境的构建
虚拟现实技术凭借其先进的技术设备能够结合教学需要，为学生构建起一个集合了触觉、视觉、听觉等为一体的多感官世界，使师生可以在三维虚拟环境下感受到如真实实训场景一般的感官体验。在虚拟现实技术的作用下，传统显示屏幕以及实训设备逐渐退出实训环节，取而代之的是以三维控制器、数据手套，以及上述我们提到的AR头盔、眼镜等虚拟设备，以便于学生在虚拟环境中进行敲击、移动、安装、抓取等一系列操作。甚至于在虚拟环境中学生手中的物体滑落在地，学生也可以听到掉落的声音，即便是在学生转动头部时，也可以在360度全景构图的效用下，实现场景随着学生身体的变化而自然转变。学生感受到的是一种更加真实、更加具体、更具感染力的虚拟实训世界。同时基于虚拟现实技术强大的情境构建功能，将学生与外界之间进行了彻底的隔绝，有效降低了外在环境对学生实训效果的影响。
3.2 有助于增强教学趣味
虚拟现实技术凭借其功能的多样性为我们的实训教学提供了更具多变性的实训教学方式方法，使师生可以结合教学所需进行随意的展示和变幻;尤其是在强大的虚空间交互性、多感知性的共同作用下，达到了多人协同作业的效果，能够使多个学生在同一实训场景下借助头盔、眼镜、手套等设备进行实际岗位演练。这对于习惯了传统实训教学模式的学生而言，极具吸引力，同时在内容和形式上也更加符合当今时代大学生的行为特点和心理特点，能够准确抓住学生兴趣点，使学生积极地参与到课堂虚拟实训教学当中。
3.3 有助于节约资源
虚拟现实技术平台搭建好后，可以很好地节约实物成本和减少实训中的危险性。比如动物解剖学，借助虚拟现实技术平台，让每个同学都身临其境地体验，而不是每个同学找一具动物活体来解剖，既浪费了实物成本，又有危险性。同一个实验，通过虚拟现实平台，学生可以感受无数次也可以让无数学生体验;换不同的动物，就有不同的体验。而不同动物的解剖，只要平台搭建好后，换场景就能够实现。
4 虚拟现实技术在实训领域中的应用
通过上述研究，我们对实训教学现实需求以及虚拟现实技术优势等都有了一个较为全面的了解。在运用虚拟现实技术开展实训教学过程中，我们既要综合考虑各项因素，又要做好相应的保障性工作，以此来确保虚拟现实技术优势功能的发挥，使实训教学达到最佳效果。
4.1 构建虚拟教学情境
上面我们已经提到虚拟现实技术的一大优势就是虚拟场景的构建，在运用虚拟现实技术开展实训教学过程中，我们可以借助其优势特征，结合各专业实训教学内容，进行不同实训场景的构建。具体而言，一是，要借助虚拟现实技术将那些我们现实生活中无法观察到的事物、景象进行情境再造。如，对于建筑、艺术专业学生的实训教学，我们可以借助虚拟现实技术再现颐和园为代表的已经流失的物质文化遗产，使学生能够一睹传统建筑文化的魅力;二是，借助虚拟现实技术将那些无法详细描述的抽象理论、概念进行3D展示，以此来便于学生理解。如，对于机电专业学生的实训而言，我们可以借助虚拟现实技术直观展示导体内电流的定向流动情况，使学生切实感知电流工作原理。
4.2 开展虚拟教学实验
虚拟现实技术的加入为师生专业实验实训教学活动的开展提供了一个良好的平台。上文中我们也提到了，许多专业的实训教学是带有一定危险性的，教师为确保学生的安全，往往会有所保留，这造成了学生实训经验的不足。而虚拟现实技术凭借其真实的情境构建功能，能够动态、逼真的将这些具有一定危险性、激烈性的实训场景呈现在学生面前，能够在确保实训效果的同时保障学生的安全性，可以大大消除教师在实训安全性方面的顾虑。例如，铁路专业学生可以在虚拟现实技术的作用下进行机车的实际操作训练，使其真正感知机车操作失范所带来的危险性。与此同时，虚拟现实技术构建出来的实验室是一种虚拟化且功能齐全的实验室，在降低学校实验设备投入的情况下，又能最大程度上确保学生多样化实验活动的开展。如，物理专业的学生在虚拟实验室中，进行各种理想状态下的电路、阻力运动实验;医学专业学生也能够进行高度模拟的医学实验，不用再为实验素材、设备的匮乏而苦恼。此外，完整的虚拟现实实训系统，能够为各专业学生的技术、技能训练提供一个最优的平台，使学生可以在虚拟现实环境下进行反复的技术训练，并在虚拟现实技术多感知性、交互性的作用下，使学生亲身感受技术操作之后的反應情况。如，汽车驾驶、医学手术、飞机机车驾驶等。
4.3 做好虚拟实训教学保障工作
虚拟现实技术作为一项新兴技术其在实训教学中的应用需要我们在做好一系列保障工作的前提下来开展，以此来确保虚拟现实技术优势功能的发挥。为此，学校应从以下几方面做起：一是，学校方面要积极构建虚拟现实实训教学体系。结合虚拟现实技术特点以及各专业实训教学需要，制定完善的虚拟现实实训教学标准，包括其中涉及的教学理念、教学模式、教学方式方法。与此同时更需要在对虚拟现实技术实训教学资源以及潜在优势进行深入挖掘的基础上，推动虚拟现实技术与专业实训资源、模式之间的深度融合;二是，政府方面要加大对虚拟现实技术的研究和推广，以此来达到降低虚拟现实技术设备价格的目的，提升虚拟现实技术在各高校实训教学中广泛应用的可能性。同时还要结合区域高校实训教学现实情况，设定虚拟现实技术教学专项基金，对于有需求、有意向建设虚拟实验室的学校予以一定程度的经费支持;三是，学校要加大人才培育力度，结合虚拟现实实训教学要求，对各专业实训教师的素质建设予以完善，通过培训和再学习等办法来提升专业教师的虚拟现实技术掌控能力，使其能够实现对虚拟现实技术的灵活运用，能够自主进行虚拟实验资源的开发。
5 小结
综上所述，虚拟现实技术凭借自身多人协同作业以及良好的交互感、真实感等一系列优势，使其成为了当今高校应用技能型人才培育过程中一种主流教学技术，并被广泛地应用到高校各专业的实训教学当中。在未来的工作中，我们要继续加强对虚拟现实技术各项实训教学潜力功能的挖掘，并结合不同专业的实训教学制定出极具针对性的最优教学计划，确保各专业应用技能型人才培育目标的实现。
参考文献
[1]陈燕.浅谈虚拟现实技术在高职院校实训教学中的应用[J].计算机产品与流通，2020（02）：209.
