VR技術在高校實訓教學中的應用—以物流工程專業為例

（西南林業大學，云南 昆明 650224）

1 引言

VR（Virtual Reality）技術，即虛擬現實技術，這個理論在上個世紀80年代就已經被提出來了，但由于當時科技水平的限制和成本過高等一些因素的制約，很多理論僅停留在概念階段。隨著科學技術的迅速發展以及硬件技術的突破，此技術已經大量的應用于各行各業，比如軍事、交通、醫療、教育、航天等高端行業，特別是在教育方面，VR技術更是發揮著巨大的作用，使教育手段更加多元化，使受教育者的學習效率大大提高。這一技術的出現必將會給傳統教育的模式帶來一場新的變革，讓現代的教育方式更具生命力[1]。

2 VR技術概述

VR技術的三大特性如圖1所示。

圖1 VR技術的三大特性

VR技術主要由模擬環境、感知、自然技能和傳感設備等內容組成。模擬環境是要由計算機生成實時動態的三維立體圖像，它模擬的環境更加逼真，并且具有多感知性，除了具有一般的計算機所有的視覺感知外，還具備諸如運動感知、視覺感知、觸覺感知等諸多感知功能[2]。除了具有多感知性，它還具備了交互性，自主性以及存在感等性能。VR技術就是在人機交互的基礎上，操作者可以通過一些硬件設備，諸如頭盔、鍵盤、眼睛、手套等操作工具與計算機進行交互，從而融入到這個虛擬環境之中，成為其中的一份子，能夠較為真實地感知到虛擬世界中的各種對象，并且可以進行一些操作，從而可以很好地達到理解和掌握知識。

3 VR技術在高校實訓中的優勢

3.1 節省教學成本

實訓的相關設備是實訓的基礎，在現代化的高等教育中，進行實訓的設備種類繁多，并且大多價格不菲，而且更新換代的速度較快。例如物流工程專業的倉儲實訓課程，由于每個行業的倉儲系統是不一樣的，并且現如今倉儲設備更新速度較快，高校沒那個經濟能力讓學生都去嘗試體驗。在這種模式下，不僅學生實際操作的機會很少，對相關設施的認識也會理解不深，而且最主要的是一般學校負擔不起這么高的教學支出，還要面臨購買的設備需要維護和被淘汰的風險。VR技術的應用，可以通過在模擬現實場景，利用一些智能穿戴設備來操縱虛擬的設備，跟人在現實世界中操作設備相差無幾。當實訓的設備需要更新時，只需重新建模即可，非常方便，不需要維護，也不會因為設備過時而造成資源浪費。

3.2 教學靈活

實訓教學現已被高校越來越重視，通過實訓既能培養學生的實踐動手能力，也能培養學生的創新能力。比如物流工程專業的學生培養不僅不能只局限于課本理論的教學，而且因為現代物流技術的發展可謂是日新月異，所以就對實訓教學提出了更高的要求。傳統實訓中的教學內容和方式比較固定，沒什么延伸和拓展，將VR技術引入到教學中，可以因材施教，因社會需要，為學生私人訂制實訓內容。在時間和空間上，相較于傳統的實訓教學模式，VR技術使教學更為靈活。

3.3 提高學生的學習興趣

目前的高校工程訓練還是以現場教學為主，學生的參與成度低，沒有積極性，達不到理想的效果。以物流倉儲實訓中的教學為例，我國的高校針對這方面的工程訓練教學大多以去企業現場進行參觀實習為主。不僅組織起來費時費力，而且學生在實習中僅僅局限于參觀，無法去親自實操體驗，這就大大降低了學生學習的積極性，也無法鍛煉學生的實踐動手能力。VR技術是一種更為直接的交互方式，革新了傳統的教學模式，提供了直觀的形象的視覺和聽覺的體驗，將來也很有可能有更多的感官，其真實程度會越來越高，進而使學生參與積極性提高。并且VR技術使復雜的結構簡單并具體化，降低了學習難度。學生也可以不受時間、空間的限制，可以隨時隨地進行反復多次操作練習，同時VR技術作為一種新生的科技成果，也從另一方面提高了學生的使用和學習的興趣。

3.4 實訓安全性高

由于在現實的實訓過程中，難免會出現一些不安全因素，比如在物流設備操作的實訓過程中，由于學生的操作不當等造成受傷。VR模擬教學作為虛擬的環境，可以完全避免此類狀況的發生。并且，老師可以提前通過對系統設置，使學生在實操的過程中，只要一出現錯誤，系統就可以給予其一定的警示，進而讓學生認識到自己的錯誤，并逐步養成正確的操作習慣[4]。

學生在VR環境中進行工程訓練如圖2所示。

圖2 學生在VR環境中進行工程訓練

4 VR技術在高校實訓教學中推廣的關鍵

4.1 前期投入成本

盡管近幾年VR技術得到了迅速的發展，但VR設備及其軟件開發的成本還是比較高昂。如果高校在實訓教學中引進VR技術，需要的設備數量不是一個小數目，引進初期僅在設備購置這一項的投入資金就是相當大的。

4.2 VR場景的建模

VR設備的使用需要虛擬場景的支撐，而虛擬場景的開發離不開虛擬現實建模，所以在實訓教學中，如何根據實訓教學的需要建立合適的模型成為該項技術應用的重要前提。面對不同的學校、不同的專業、不同的教學目的，實訓的種類繁多，根據不同的實訓內容構建不同的VR實訓模型是一項既關鍵又極具挑戰的工作。

4.3 統一標準，共享平臺

上文中提到了VR場景的開發是一項復雜的工作，如果每一個高校都根據自己的要求來開發VR相關的實訓教學內容或系統，從全國范圍來看，就會造成資源的極大浪費。可以由政府牽頭規范，制定一個統一的VR教學開發的標準，全國范圍內的高校可以合作共同開發，并構建共享平臺，這樣不僅能節約教學資源，而且能節省開發時間[3]。

5 VR技術應用在實訓中的教學設計

隨著電子商務的發展，倉儲在物流中所起的作用越來越凸顯，倉儲作業技術的革新也是日新月異。所以，在物流教學實踐中為了能夠讓學生及時了解和掌握這些物流技術，能夠更好的理論聯系實際，并做到與時俱進，建議高等院校在物流實踐教學中引入虛擬現實技術。以物流倉儲實踐教學為例，具體教學課程設計如下：

（1）實訓前的理論教學。在進行實踐教學之前，需要先讓學生了解物流倉儲系統，倉儲是一個系統工程，大致分為入庫、盤點、分揀、包裝、出庫等。先把學生分為幾個組，分別對應這幾個作業流程。讓每個組的學生都認識一下各個流程，為實訓打下理論基礎。

（2）虛擬現實教學。利用VR技術，展示某倉庫的布局及其設施，通過預先的設計，學生可以通過觸摸按鈕，對某一設備進行更具體的觀察和認識，并進行比較。并且每一個設備都會配有對應的說明以及注意事項，從而讓學生對倉儲有個大致的直觀的認識。

（3）安全教育。雖說是虛擬現實環境，但也要按現實生活可能遇到的非安全因素，對學生進行相關的安全教育，利用VR技術先讓學生身臨其境進行觀看易出現狀況的環節和出現狀況后正確的應急處理方式。這樣才能在學生遇到實際情況時，知道該如何處置。

（4）實操訓練。按之前分好的組別，模擬某電商倉庫的日常運營（訓練主題不僅限于此），在進行模擬實訓過程中，對于學生出現的違規操作以及不安全的操作，可以在操作的界面引入警報系統，當出現這些操作時，界面的就會出現紅色閃爍報警，提醒學生出現錯誤，并會扣掉相應的分數，同時也會設有加分環節，來表揚那些操作得當和嫻熟的學生。

（5）實訓總結。最后會在模擬實訓結束后，系統會根據每位學生在實訓過程中的表現，進行評比打分，并打印出實訓成績單包括最終的分數和扣分的原因。實訓結束后，學生要根據成績單和實踐訓練寫實訓報告，交給指導老師，并由老師給予指導建議[4]。

6 結語

將VR技術應用在高校實訓教學中具有顯著的優勢，在教學成本、教學內容、學生興趣和安全性等方面與傳統教學相比具有明顯的優越性。盡管VR技術在高校實訓教學中的普及還面臨諸多挑戰，一是配置VR系統前期投入成本高；二是VR場景的開發難度比較大；三是沒有一個統一的開發標準和規范，沒有能建立有效的合作平臺。但是，隨著科技的發展，引進VR技術的成本會逐漸降低，技術也會越來越成熟，VR技術在高校實訓教學中的推廣應用是大勢所趨。

[1]盧強,童子方,李偉.淺淡虛擬現實技術在教學中的應用[J].科技視界,2016,(26):157.

[2]朱斌,曹漫祥.VR技術及其在現代教學中的應用[J].中國教育信息化,2007,(9):62-64.

[3]許婧.VR技術在物流工程專業實踐教學中的應用研究[J].物流工程與管理,2016,(7):279-280.

[4]林梅彬.虛擬現實技術在汽車拆裝實訓中的應用[J].教育教學論壇,2017,(8):241-242.