MOOC教學(xué)模式與虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在工科教育中的綜合運(yùn)用淺析

王栓杰 李華 陳智博

摘要：當(dāng)前，由于受計(jì)算機(jī)及互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展的影響，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用到游戲娛樂、建設(shè)設(shè)計(jì)甚至航空航天等重要領(lǐng)域。在教育領(lǐng)域中，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)也有了廣泛的功用。本文主要從MOOC教學(xué)模式及虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的概念及特點(diǎn)入手，重點(diǎn)闡述了MOOC教學(xué)模式與虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在工科教育中的綜合運(yùn)用及未來(lái)面對(duì)的挑戰(zhàn)，希望給行業(yè)相關(guān)人士一定的參考和借鑒。

關(guān)鍵詞：MOOC；虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)；工科教育1虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的概念

所謂的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，實(shí)際上是一種可以建立和感受虛擬世界的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，是一種網(wǎng)絡(luò)科普宣傳的技術(shù)手段，其主要利用計(jì)算機(jī)技術(shù)形成一個(gè)具有視覺、聽覺、觸覺等感知的虛擬環(huán)境，用戶主要是通過(guò)各類設(shè)備在這種環(huán)境中實(shí)現(xiàn)相互間的交流與感知，從而產(chǎn)生身臨其境之感。與傳統(tǒng)的模擬技術(shù)比較，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)主要有以下四個(gè)方面的特點(diǎn)：

1.1 交互性

虛擬現(xiàn)實(shí)與三維動(dòng)畫最大的區(qū)別就是交互性，即使用者通過(guò)運(yùn)用輸入及輸出設(shè)備及人類的自然技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)模擬環(huán)境的操作程度。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)中的人機(jī)交互是一種與自然技能非常接近的交互，使用者充分利用視、聽、觸、嗅等感官功能，通過(guò)對(duì)話、手勢(shì)等自然技能對(duì)虛擬環(huán)境中的實(shí)體進(jìn)行交互操作，因此其是一個(gè)開放的動(dòng)態(tài)環(huán)境，而非靜態(tài)世界。

1.2 沉浸感

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)最主要的技術(shù)特征是沉浸感，主要指的是作為人機(jī)環(huán)境主導(dǎo)者的計(jì)算機(jī)操作人員也存在于虛擬環(huán)境中，并借助各種設(shè)備及自身的感知系統(tǒng)進(jìn)行交互，使體驗(yàn)者完全沉浸在由計(jì)算機(jī)技術(shù)所形成的三維虛擬環(huán)境中，因此，此時(shí)的體驗(yàn)者可以從視、聽、嗅、觸等多方面感知虛擬世界中的一切。

1.3 構(gòu)想性

所謂的構(gòu)想性主要指的是借助虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，使抽象的思維具體化。而虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)正是為解決培訓(xùn)、建筑、衛(wèi)生及軍事等方面問題而研發(fā)出來(lái)的計(jì)算機(jī)軟件，其以夸張的形式反映出設(shè)計(jì)者的抽象思想。

1.4 全息性（多感知性）

所謂的全息性指的是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)所能提供的感知通道及獲得信息的深度與廣度。在虛擬現(xiàn)實(shí)中，體驗(yàn)者可通過(guò)全息傳感及各類反應(yīng)裝置獲得視、聽、觸、嗅等多種感知，從而達(dá)到身臨其境之感。

2MOOC教學(xué)模式與虛擬現(xiàn)實(shí)在工科教育領(lǐng)域的綜合應(yīng)用

2.1 電力系統(tǒng)教學(xué)應(yīng)用

在電力系統(tǒng)的教育教學(xué)領(lǐng)域中，電力操作培訓(xùn)是一項(xiàng)極為重要但是危險(xiǎn)性又很高的的實(shí)踐項(xiàng)目。由于電力網(wǎng)絡(luò)在全國(guó)范圍內(nèi)遍布，而電力設(shè)備卻集中設(shè)置，因此在電力系統(tǒng)中遠(yuǎn)程操作成為必然。而準(zhǔn)確性低與電力系統(tǒng)操作精度高則成為電力系統(tǒng)中極為尖銳的矛盾對(duì)立，因此這就要求我們?cè)趯W(xué)習(xí)過(guò)程中，加強(qiáng)對(duì)電力設(shè)備的操作訓(xùn)練。

2.2 建筑規(guī)劃與城市規(guī)劃教學(xué)

利用MOOC教學(xué)模式及虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)就能夠以可見的、動(dòng)態(tài)的手段全面的將建筑物所處的周邊環(huán)境展示出來(lái)，同時(shí)設(shè)計(jì)人員在虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境中還可以在建筑物內(nèi)漫游，及時(shí)獲得一手資料。眾所周知，在建筑設(shè)計(jì)過(guò)程中，除了要考評(píng)建筑物的強(qiáng)度、結(jié)構(gòu)之外，其采光、隔音、通風(fēng)等問題也在設(shè)計(jì)師的考慮范圍之內(nèi)。利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)逼真的模擬建筑物及內(nèi)部環(huán)境，可以讓設(shè)計(jì)師充分感受室內(nèi)環(huán)境，便于前期設(shè)計(jì)及方案的修改。

2.3 計(jì)算機(jī)專業(yè)教育教學(xué)

采用MOOC教學(xué)模式可以方便的模擬那類現(xiàn)實(shí)中存在的但是難以在課堂環(huán)境中展示的各種事物，特別是對(duì)于較難懂的機(jī)械裝置教學(xué)過(guò)程中，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)不僅可以向?qū)W生直觀展示機(jī)械運(yùn)行的復(fù)雜原理，還能逼真模仿其各個(gè)部件出現(xiàn)問題時(shí)的狀態(tài)及原因，為學(xué)習(xí)者提供全方位的觀察視角，從而使教育教學(xué)達(dá)到事半功倍的良好效果。

3虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用于工科教學(xué)的局限

總體來(lái)說(shuō)，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在工科教育領(lǐng)導(dǎo)還是存在一定的局限性，主要表現(xiàn)為虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的交互性存在一定問題，其未能完全替代具體真實(shí)的操作，建議在教育教學(xué)過(guò)程中還是要加強(qiáng)理論研究性的學(xué)習(xí)，并對(duì)現(xiàn)有MOOC教學(xué)模式進(jìn)行革新。眾所周知，在虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境中，學(xué)生所做的試驗(yàn)大部分都是重復(fù)前人的試驗(yàn)過(guò)程，其主要原因是學(xué)生進(jìn)行試驗(yàn)的前提和程度都是計(jì)算機(jī)預(yù)先設(shè)置好的，學(xué)生無(wú)法進(jìn)行創(chuàng)新，其試驗(yàn)的結(jié)果也是固定的。所以，在虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)下進(jìn)行的試驗(yàn)并非真正意義上的試驗(yàn)，其只能在一定程度上替代工科教學(xué)中的一些重復(fù)性的試驗(yàn)，而不能完全取代實(shí)踐教學(xué)，特別是一些有創(chuàng)造性意義的試驗(yàn)。

4結(jié)語(yǔ)

作為一門新興科學(xué)，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)及MOOC教學(xué)模式應(yīng)用非常廣泛，但仍舊因其自身技術(shù)尚未成熟、硬件設(shè)施比較昂貴等問題限制了其在工科教育領(lǐng)域中的普及應(yīng)用。但是毫不猶豫的說(shuō)，MOOC教學(xué)模式將會(huì)是繼互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、多媒體之后，在教育領(lǐng)域最有應(yīng)用前景的技術(shù)，其將使未來(lái)的教育與培訓(xùn)工作發(fā)生革命性的變化。

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