基于虛擬現實技術的高職計算機專業課改革研究

周博沙

【摘要】虛擬現實技術在教學中得到了廣泛應用，具有巨大的應用前景。本文探討了虛擬現實技術的概念、特征、優越性，以及基于虛擬現實技術的高職計算機專業課改革。

【關鍵詞】虛擬現實 高職計算機專業課程

一、虛擬現實技術

虛擬現實技術 VR（Virtual Reality）是利用計算機生成一個逼真的三維虛擬環境，并通過傳感設備與之交互的新技術。它綜合了計算機圖形學、圖像處理與模式識別、智能技術、傳感技術、語音處理與音響技術、網絡技術等多門科學，將計算機處理的數字化信息變為人所能感受的具有各種表現形式的多維信息。

與傳統計算機相比，虛擬現實技術具有 3個基本特征（3I 特征）：強烈的“身臨其境”的沉浸感（Immersion）；友好親切的人機交互性（Interaction）；發人想像的構想性（Imagination）。

以虛擬現實技術創建的虛擬環境，可以使人產生一種身臨其境的近乎完全真實的感覺。同時人與虛擬環境之間可以進行多維信息的交互作用，參與者從定性和定量綜合集成的虛擬環境中可以獲得對客觀世界中客觀事物的感性和理性的認識，從而深化概念和建造新的構想和創意。

二、虛擬現實技術在高職計算機專業課教學中的作用

目前高職學校計算機專業的實踐教學環節大多是采用與企業聯合，借助企業提供的設備和環境對學生進行實踐能力培養。限于各種現實條件，某些內容的實踐教學環節往往不能得到較好地落實，極大地影響了學生動手能力的培養，抑制了學生的創造能力，以致學生畢業不能得到社會的認可。

虛擬現實技術應用于教育是教育技術發展的一個飛躍。就教育理論而言，虛擬現實技術實現了人的臨場化，參與者與虛擬環境是互相作用、互相影響的一個整體的兩個方面，它營造了“自主學習”的環境，由傳統的“以教促學”的學習方式代之為學習者通過自身與信息和環境的相互作用來得到知識、技能的新型學習方式。虛擬實驗既可縮短訓練的時間，又可獲得直觀、真實的效果，還能對那些不可視的結構原理和不可重組的精密設備作仿真實訓，一方面培養學生操作、維護和檢修的技能，另一方面培養學生自我訓練的意識和創新能力。虛擬現實技術在高職計算機專業的實踐教育中的作用主要體現在以下幾個方面。

1.建設基于虛擬儀器的虛擬實驗室

走在科技前端的計算機專業的課程實踐性非常強，設備儀器的升級換代速度非常快，特別是在當前創新教育引領學生發展的環境下，平均不到兩年，設備的配置就已無法滿足學生的創新實驗需要。由于設備儀器的被動淘汰，必然產生大量的更新需求，因此高額的采購費用始終是高職院校實驗教學大踏步發展和改革的瓶頸。相對于實際實訓場所的建設，投資建立一套相應的虛擬現實系統的投資要小得多。通常虛擬現實系統的投資是實際系統投資的幾十分之一，且面對設備更新換代，采用虛擬現實技術的實訓基地在原有基礎上改進、完善的投入更可以大幅度降低。因此，從科學技術上尋求一種新型的、實用的方法來建設基于虛擬儀器的虛擬實驗室，也許是高職教育走出實驗、實訓困境的一條出路。

由虛擬現實技術生成的適用于進行虛擬實驗的實驗系統包括相應的實驗室環境、有關的實驗儀器設備、實驗對象以及實驗信息資源等。虛擬實驗室可以是某一現實實驗室的真實再現，也可以是虛擬構想的實驗室。例如，在城域網和廣域網的網絡建設過程中，不必真正把網絡構建起來就可以親身體驗，猶如進行現場的操作。在數字電路的課程實驗中，可以通過虛擬的電路器件來達到電路設計的目的，而沒有器件問題所帶來的麻煩。在電子商務課程實驗中，可以虛擬商務環境，讓學生進入這個虛擬環境，身臨其境地體驗現場交易的氣氛和參與交易的過程。計算機操作系統的安裝是比較基礎但又是難做好的一個實驗，由于在計算機上安裝新的操作系統不可避免地會對原有的操作系統產生影響，而使用虛擬計算機來進行操作系統的安裝實驗就十分方便。創建的虛擬機有自己的 CPU、內存、硬盤、光驅，在這個虛擬機上，可以安裝 Windows、Linux 等真實的操作系統以及各種應用程序。

通過虛擬的實驗室進行實驗，既可以縮短實驗的時間，又可以獲得直觀、真實的效果，還能對那些不可見的更承擔了輔助藝術設計的重任，所以要求我們的教師不僅是知識傳播者，更是課堂教學的組織者、學生活動（設計競賽）的參與者、學生學習的向導或顧問。“計算機動畫設計”課程操作性、現實性、趣味性、社會性都很強，適合開展知識競賽。可根據教學實踐制定競賽規則，組織學生舉行團體設計競賽。

3.改革考核方式，以考促學

課程考核是檢驗教學質量和教學效果的主要手段。“計算機動畫設計”課程的考核可分成三部分：一是對基礎知識采用閉卷筆試考核，主要考查基本概念、知識點；二是基本技能與操作，指定一些平時做過的例子，規定時間讓學生完成，主要考查學生基本操作能力；三是綜合能力和創造能力的考核，讓學生在一個月內設計、制作一個作品。三方面分別占成績 30%、30%、40%，三種考核相輔相成，相互促進。

對這門課程的教學進行思考和探討，改善教學方法，提高教學質量，培養合格人才，具有極其重要的現實意義。只有這樣，才能更好地使學生掌握現代計算機圖形設計知識，增強他們的創意思維和設計能力，進而培養大學生的現代藝術素質，成為2l世紀的合格人才。

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