高職實訓教學中虛擬現實技術的應用

許晶 楊曉輝

【摘要】本文主要研究虛擬現實技術在高職院校機械制造專業實訓中的運用方法，通過分析已有的虛擬現實技術在教學或者生產中的應用，結合高職院校機械制造專業實訓的特點和內容，探討研究面向高職院校機械制造專業實訓的虛擬現實技術的框架體系和教學平臺。

【關鍵詞】虛擬現實技術 高職院校 機械制造 實訓教學

【中圖分類號】G71 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2018）03-0246-02

前言

我國高職院校的教學目標，就是培養在生產、建設、管理和服務第一線的高技能專門人才。操作技能的培養是高職院校教學活動區別于其他院校教學活動的特點。操作技能的要領只能在反復實踐中逐漸加強。然而，由于機械制造專業實訓開支較大且具有一定的危險性，還存在師資力量受限的問題，老師不可能對每一個學生作針對性指導，故實訓教學的實效性并不強。鑒于虛擬現實技術有其諸多優點，探索將其應用到高等職業學校機械制造專業實訓當中，通過虛擬現實的方法，學生可以根據自己的基礎知識及動手情況對于實訓進度和內容進行側重和把握。這樣一方面是讓學生更好地結合自己的實際情況進行學習，有更為穩固和踏實的學習過程，另一方面節約了教學成本、減小了教學危險性。

一、高職實訓教學發展現狀

高職院校是培養基層第一線的高級技術應用型專門人才的基本平臺。在人才培養過程中，或者說是實現人才培養目標，其主要實現手段是依托課程學習體系。隨著教學手段和教學方法的變革，以及高等院校教學手段的豐富化、多樣化，高職教育的發展也步入一個嶄新的階段，各個高職院校在師資力量、教學設備、教學環境等方面投入了大量的精力和財力，且成效顯著。但從實訓教學方面來看，依舊存在以下問題：

1.教學場地有限，教師在講解過程中，由于設備器材有限，只有部分學生能較為清楚地看到設備器材；

2.實訓教學所用器材種類多、成本高，大量設備器材磨損折舊量大；

3.由于科技發展迅速，教學器材的更新換代無法趕上技術的進步；

4.在車間教學時，學生在操作中存在一定的危險性；

5.由于學生是學習，對于儀器設備不夠熟悉，在實踐中誤操作較多，容易導致儀器設備故障甚至無法使用，因此也存在一定的安全隱患。

近幾年，由于高職院校招生人數大幅度增加、實踐教學經費缺乏、實訓設備陳舊落后，以及真正建立企業實習基地難度大等原因，實訓教學難已經成為長期困擾高職院校實踐教學的普遍性問題。

實踐表明：運用虛擬現實技術開展實訓教學有利于調動學生學習的積極性，為每個學生提供在虛擬崗位中的動手操作機會，進而達到預期教學目的。因此，構建基于虛擬現實技術的機械制造專業實訓平臺，創設學習型崗位和相應的崗位場景，實現實訓教學與職業崗位的無界化具有重要意義。

二、虛擬現實技術在實踐教學中的優勢

將虛擬現實技術應用到機械專業課程體系中，利用其優秀的沉浸性和交互性，擺脫了學生過度依賴課本的現實，突破了傳統的教學方法，實現了將課堂從“二維”擴展到“三維”。將學生被動式學習變為互動式學習，有效地幫助學生理解教學內容，最大限度地調動學生的學習積極性，培養其動手能力和創新能力。使教學內容更加逼真形象，教學過程更加生動靈活。虛擬現實技術既能改進教學內容，又能改善教學實踐，同時還能激發學生學習興趣。它對于增強實訓教學的實效性有明顯的作用：

1.高度激發學習動機。虛擬現實提供了一種寓樂于學的學習形式，這有利于激發學生的學習熱情。在虛擬現實中，基于自然方式的交互作用和個性化學習環境提高了學生的學習積極性，學生不僅僅是一個觀察者，還是動作積極參與者。在這種虛擬的環境中，學生的各種感覺與虛擬的學習情境相互聯系和作用。

2.突破時間和空間限制。建構主義主張學習情境與實際情境相結合，因為實際情境領域具有生動性和豐富性，能使學生掌握高級知識。然而有些情景在現實生活中不是時時刻刻都存在的，有時間上的限制。有些情境有其特定的時代背景，在不同的時代背景下，學習者就會有不同的感受，就容易造成感知上的偏差。而虛擬現實技術不僅僅可向學生提供一種可在實際生活中可以找到的情境和體驗，還可以再現特定的時代環境。另外，一些事物的發展需要漫長的時間，甚至在現實的生活中無法觀測到全過程，而通過虛擬現實技術一些需要幾十年甚至上百上千年才能觀察的變化過程可以在很短的時間內呈現給學生。

3.為學生提供個性化的教學服務。使用虛擬現實可給學生提供機會去嘗試不同的選擇，但沒有做“真實的事情”的危險、費用或時間消耗。人們還可嘗試在現實世界里不可能做的各種方案，對于不同方案進行比選。這樣既可使學生免受傷害，也可較為方便、小耗費地得到最佳實驗結果。

基于虛擬現實的虛擬測試技術是通過將虛擬現實仿真技術拓展到測試分析的一般領域而形成的適用于通用的測試目的的一種新型的測試技術，使得在由計算機軟件生成的虛擬測試環境中對產品性能進行仿真和測試成為可能。

參考文獻：

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[2]徐紀濤，李鑫.虛擬現實技術的教學應用探析[J].武警學院學報，2008，（1）：52～55.