VR技術在職業教育實訓裝備市場的應用問題研究

祝新軍++柴科技++裘升東

[摘要]隨著信息化技術在職業教育領域應用的深入，VR虛擬現實與職教實踐教學深度融合是“十三五”時期職教實踐教學資源建設和改革的熱門。VR虛擬現實技術要撬動職業教育實訓裝備市場，應加快硬件升級，推進與職業院校的校企合作，開展職業教育實訓項目的資源建設，便于二次開發，滿足創新人才培養的需要。

[關鍵詞]VR；職業教育；實訓裝備市場

[DOI]1013939/jcnkizgsc201718129

虛擬現實（Virtual Reality，VR）是集實時三維圖形生成、動態環境建模、系統開發工具應用等技術為一體，具有準確性、真實性、交互性和實時性的特點，讓用戶身臨其境感知虛擬環境，從而實現認知客觀事物的目的。[1]相較電視、電腦和手機等傳統電子設備而言，VR突破了二維平面的枷鎖，將讓人類在電子設備上第一次接收了三維動態信息，深刻地改變了人類認知世界的方式，成為重現場景的終極解決方案。按照Digi-Capital預測，虛擬現實的軟、硬件市場將達到1500億美元，未來5年年度增長率達一倍以上。根據游戲行業分析公司Superdata預測，到2017年年底，虛擬現實頭顯累積銷量將達到7000萬臺，VR硬件和軟件盈利分別實現88億美元和61億美元。2016年，據TrendForce市場研究機構分析得出，VR市場總價值已逼近67億美元，到2020年，若美國蘋果公司加入，其價值將達到700億美元。因此，基于各咨詢研究機構的預測數據，未來5年，VR將實現超高速增長。

1VR技術在教育應用中的現狀

VR技術在游戲、房地產等行業領域已經有較廣的應用。早在2015年年底，就有大量的資金、人才以及公司涌入VR領域，而2016年被許多媒體稱為VR元年。VR技術在教育領域的應用也有較多報道，國際上，美國科羅拉多大學與美國Touch of Life技術公司研發的用于虛擬解剖實驗的VH Dissector軟件，不僅用于人體解剖結構教學，還可滿足學生課余時間上網學習的需要。日本NAbe等高校合作開發的機械零部件裝配可行性驗證和設備裝配可視化培訓系統，具備虛擬環境中進行裝配分析和性能評估的功能，初學者在虛擬環境中進行裝配訓練掌握技能，既訓練了實操又把握了細節；瑞典Men-tice公司研制的Procedicus MIST系統，Surgical Science開發的Lapsim系統，德國卡爾斯魯厄研究中心開發的Select IT VEST System系統，均可用于虛擬手術訓練，利用虛擬現實技術，訓練者可以對虛擬對象重復操作而不會造成任何傷害。在國內，北京師范大學基于虛擬空間開發的立體電子線路實驗環境Evlab系統，學生可完成電子線路實驗中常見儀器的操作，實現對基本實驗電路的認識；遼寧師范大學基于電子技術虛擬實驗的教學特點和實際，結合職業教育實踐教學的特點，搭建了電子技術虛擬實驗平臺，促進學生實踐技能的提高；濰坊工程職業學院就VR技術在機械領域中如何實現三維虛擬教學進行了研究；河南農業職業學院就VR技術在農業職業教育中的應用進行了研究；浙江理工大學從VR技術發展對高校實驗教學改革的影響與應對策略方面進行了研究等。綜上所示，VR技術在高校尤其在職業教育領域已經嶄露頭角，但還停留在初步應用階段，雖有專家預測教育將是VR技術的“主戰場”，但從現階段看，在職業教育領域VR技術完全替代傳統的實驗、實訓還為時尚早。

2VR技術在職業教育領域應用的市場分析

職業教育是現代教育的重要組成部分，發展和改革職業教育是我國教育和培訓體系建設的重要內容。職業院校承擔著為社會各行各業培養技術工人的使命，而實踐教學特別是實訓教學是其中的關鍵，實訓教學可以幫助學生形成和發展職業技能。但實驗設備陳舊落后，實訓項目經費緊張、來源單一，實訓教學過程中危險性較高，實訓教學專業教師數量缺乏、師資力量薄弱等問題，都極大地制約著職業教育實訓教學的發展，進而影響到培養具有動手能力、實踐能力和可持續發展能力的人才的職業教育目標。尋找一種新的教學形式來解決職業教育實訓教學中的一些突出矛盾是職業教育改革主要方向，而VR的出現，為解決這些職業教育實踐教學中存在的問題提供可能。

職業院校作為職業技能和技術培訓的主體，中、高職教育分別占普通高中和高等教育總規模的接近一半，為經濟社會發展培養和輸送了大批高素質的技術技能人才。全國擁有中等職校112萬所，在校生16567萬人；高等職校1341所，在校生8496萬人；以高等職業教育為例，根據《普通高等學校高等職業教育（專科）專業目錄（2015年）》對應291個職業類別，設有19個專業大類，747個專業；高等職業教育在公共基礎課和專業課均要加強實踐性教學，實踐性教學課時原則上要占總課時數一半以上。因此，VR技術在職業教育中的應用市場潛力巨大。

同時，信息技術對教育改革和發展影響巨大。以信息技術推進教育公平和創新，構建網絡化、數字化、個性化、終身化的教育體系，是全面實現教育現代化的重要內容。不論是國務院頒布的《關于加快發展現代職業教育的決定》，還是教育部頒發的《高等職業教育創新發展行動計劃（2015—2018年）》，以及各省市區頒發的相關職業教育文件，信息技術尤其是VR技術改造傳統教學，促進泛在、移動、個性化學習方式的形成是基于信息技術教育教學改革的重要內容，如在危險性高的專業領域和現場安排實習困難的領域，針對教學中難以理解的復雜結構、復雜運動等知識內容領域，均為VR技術在職業教育中產業化提供了市場需要和政策保障。

3職業教育領域VR產業化的主攻方向

VR技術在職業教育領域應用具有實戰模擬、身臨其境、方便快捷、安全有效、信息容量巨大等優點，還可有效解決邊遠及危險領域難以進入的問題，有效降低學校實訓成本。但縱觀2016年VR技術在職業教育領域的表現，卻表現得不盡如人意。為何市場潛力巨大，卻表現得不盡如人意呢？主要是VR技術在職業教育領域目前還存在著一些問題，要想開拓和占領職業教育領域VR市場，引發職業院校新一輪VR實訓裝備競賽，“十三五”期間，以下幾個方面是VR技術的主攻方向。

31突破數據“計算”技術上的瓶頸，解決防“頭暈”等技術難題

“頭暈”是目前VR企業普遍存在的問題，除Oculus、HTC等掌握VR核心技術的品牌產品能將產品的時延控制在20ms之內，能有效緩解眩感，但要徹底解決“頭暈”，延遲須控制在10ms之內，目前還未有企業能實現，通過算法優化，IDEALENS公司的新品VR一體機IDEALENS K2將延時控制在了17ms以內，但與延時控制在10ms之內還有一定的距離。除解決“頭暈”的難題以外，還需要進一步解決近距離觀看、雙路渲染、透鏡矯正、復雜交互等技術難題。

32對接職業院校，開發教育虛擬資源

VR想要在職業教育領域落地生根、占領教育實訓裝備市場，定然無法擺脫“內容為王”的市場規律。職業院校是職業教育領域課程的內容和素材的主體，以項目、情景教學為主要內容的職業教育改革，經過多年的發展，已經積淀了豐厚的項目內容和情景案例。VR企業要搶占職業教育實訓裝備市場，必須對接職業院校，深入開展校企合作，甚至入駐職業院校，讓職業院校教師全程參與VR教育虛擬資源的開發和研究，從而解決VR實訓教育“內容為王”的問題。

33方便二次開發，滿足創新人才培養要求

項目化教學是教學模式改革的方向，課程的知識、內容以項目的形式組織，在項目式教學過程中，學生一方面可以掌握專業技能；另一方面也可以培養提高學生的綜合素養。但現有的VR虛擬技術，僅讓學生獲得新奇的體驗，這種體驗便于理解教材內容和接收信息，屬于傳統的“灌輸”模式，但未能讓學生親自參與項目來解決問題，基于VR的教學模式改革要超過和顛覆CDIO工程教育模式，需要方便二次開發，教師和學生可以借助計算機語言或軟件平臺根據課程或實訓課程內容，進行二次開發情景，教師以項目的形式進行教學，學生以項目的形式參與練習與鍛煉，實現創新人才培養的需要。

4結論

隨著我國職業教育的發展，接受中等和高等職業教育的學生占同年齡段在校生比重接近40%，“十三五”期間將會逐步擴張到50%。實踐教學是職業教育的重點，利用VR虛擬現實技術進行教學可讓學生迅速上手操作，通過現代科技讓學生產生新鮮感，增強學習的趣味性。VR技術企業若要撬動并占領職業教育實訓裝備市場，需要解決硬件、圖像處理和數據的瓶頸，并積極開展校企合作，借助職業院校教師的資源，開展VR實訓項目內容的研究和開發，注重以學生為中心的教學模式，融合二次開發技術，發揮學生的積極性和能動性，實現創新型人才的培養目標。

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