VR技術在高職院校培訓教育中的應用探索

梁玉鳳

摘 要：文章基于目前高職培訓教育中所使用的虛擬仿真系統硬件精密程度及軟件仿真程度的不同，而帶來的VR系統“沉浸性”程度高低以及“交互性”交互程度的不同，積極探索四種類型的VR技術在高職院校培訓教育中的應用。

關鍵詞：培訓教育；VR技術；沉浸性；實訓

中圖分類號：G642；G712 文獻標志碼：A 文章編號：1008-3561（2017）36-0016-01

當前，不同類型VR技術的出現和在高職院校培訓教育中的廣泛應用，可以使受培訓者通過虛擬現實系統“身臨其境”般地深入真實的工作環境中進行操作，提前獲得在傳統課堂中無法親身體驗到的真實世界工作經歷。

一、什么是VR技術

所謂VR技術，即虛擬現實技術，是隨著傳感器技術和計算機技術的發展孕育而生的一種嶄新的人機交互手段，是指在觸、嗅、視、聽、味覺等方面高度逼真的計算機模擬環境，其最主要的技術特征分別是“沉浸性”和“交互性”。VR技術的“沉浸性”和“交互性”特征分別代表了用戶使用系統提供的交互設備，通過自我的感知系統，對計算機軟件虛擬出來的環境的實際介入程度以及用戶在計算機虛擬環境中進行操作的容易程度和由此操作獲得反饋的自然程度。基于目前在高職培訓教育中所使用的虛擬仿真系統硬件精密程度及軟件仿真程度的不同而帶來的VR系統“沉浸性”程度高低以及“交互性”交互程度的不同，大致可將VR系統劃分為桌面式虛擬現實系統、增強式虛擬現實系統、沉浸式虛擬現實系統、分布式虛擬現實系統四類。四類VR系統適應不同學科領域的培訓教育情景，擔當著不同的角色，發揮著各自不同的作用。

二、四類VR系統的作用

桌面式虛擬現實系統是目前高職院校培訓教育中操作最簡單、使用最廣泛的一類虛擬現實系統。它的結構簡單，在由計算機軟件獨立構成的虛擬仿真環境中，用戶通過使用傳統的鼠標、鍵盤、手寫板等硬件輸入設備對虛擬仿真系統進行數據輸入，系統反饋的操作及運算結果主要由計算機輸出設備電腦顯示器進行輸出，不需要額外的硬件設備和精密傳感器，即系統為“純軟件虛擬現實系統”。桌面式虛擬現實系統基本不對計算機系統提出額外的硬件要求，軟硬件實現成本較低，易于普及推廣，然而系統僅為操作計算機模擬，使用過程中用戶體驗代入感較弱，沉浸性相對較低。在計算機操作員的培訓教學中，計算機操作系統安裝實訓是學員最重要的學習內容，然而傳統計算機實驗室是禁止對計算機系統進行任何改動的，這就無法給學員提供真實安裝環境。學校在實驗室現有計算機上安裝虛擬仿真軟件，由計算機虛擬出另外一臺計算機，學員可在虛擬出來的計算機上進行安裝操作系統等實驗，完整實現實際安裝操作系統的工作過程。實驗給用戶帶來最真實的體驗，在不增加、不損害實驗設備的基礎上，順利完成了培訓教學內容。

在增強式虛擬現實系統中，用戶在接觸現實環境中真實物體的同時，可將虛擬畫面通過佩戴的專業頭盔顯示器疊加在現實物體上，使計算機虛擬生成的圖形和用戶周圍實際環境有效重疊在一起，是一種“真實環境”+“虛擬圖形”的仿真方式。培訓汽車等機械類設備構成原理及維修維護時，增強式虛擬現實系統可在構造虛擬環境的同時采集并反映現實設備及零部件的位置、大小、相關維修工具等數據，結合實物操作，讓用戶在培訓中直觀了解設備及其零部件構成、維修工具，角色代入感較強，可通過培訓掌握相關知識。如2014年，寶馬公司推出一款增強現實眼鏡用于汽車維修培訓，系統通過智能眼鏡可以按步驟向用戶顯示所要維修的車輛故障處的具體操作，甚至具體到用哪一個工具、擰哪一顆螺絲，用戶在戴上它之后只需按照指示就可以解決包括發動機在內的汽車故障，并可以清晰、直觀地學習裝配結構和運作原理。

沉浸式虛擬現實系統利用頭盔顯示器暫時隔離用戶在真實世界視覺和聽覺的同時，利用數據手套封閉用戶的手感通道，通過計算機虛擬視覺畫面及模擬物體接觸感，提供給用戶完全沉浸的感官體驗，使用戶暫時隔離真實環境感受，進入一個虛擬的感知空間，體驗完全置身于虛擬世界中的真實感覺。在沉浸式虛擬現實系統中，用戶通過手控輸入設備、位置跟蹤器、眼睛視向跟蹤器、聲音等與虛擬系統進行交互并下達操作命令，系統將實時對各類型操作進行視覺及觸覺反饋，使用戶獲得身臨其境的感受，有較好的沉浸效果及用戶體驗。

分布式虛擬現實系統實際上是建立在VR技術與網絡技術深度融合的基礎上，使網絡上多個用戶通過共同進入到虛擬現實環境中，進而實現實時交互、資源共享及用戶互動。用戶可通過網絡與其他用戶進行交互和共享信息，并通過網絡對虛擬世界進行觀察和操作，以達到協同工作和復雜任務研究的目的。利用分布式虛擬現實系統，可打破空間的限制，讓學員在網絡虛擬課堂上和任意地點的老師、同學進行“面對面”的交流互動。

三、結束語

VR技術已經成為高職院校培訓教育領域內最具應用前景的一項技術，為培訓教育過程提供了豐富的現實化方法，也為實訓教學提供了更加真實的實訓環境。隨著VR技術的日臻成熟、設備成本的不斷降低，該技術在高職院校教育教學過程中的應用將會更加廣泛。

參考文獻：

[1]孫略.VR、AR與電影[J].北京電影學院學報，2016（03）.

[2]王靦.基于VR展示與交互的教學系統設計與實現[D].上海交通大學，2013.endprint