虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在測(cè)控專(zhuān)業(yè)課程中的應(yīng)用研究

王明建

摘要：針對(duì)測(cè)控專(zhuān)業(yè)課程存在內(nèi)容多、原理抽象、教學(xué)設(shè)備不足且難以更新?lián)Q代跟上科技發(fā)展的現(xiàn)象，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用為測(cè)控專(zhuān)業(yè)教學(xué)提供了一個(gè)較好的解決方案。文章簡(jiǎn)單介紹了虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)及其應(yīng)用于教學(xué)的方法。分析了虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的影響。

關(guān)鍵詞：虛擬現(xiàn)實(shí) 測(cè)試專(zhuān)業(yè) 教學(xué)

一、引言

測(cè)控專(zhuān)業(yè)課程涵蓋了理論知識(shí)的學(xué)習(xí)和操作技能的掌握，學(xué)員在加深對(duì)理論認(rèn)識(shí)的同時(shí)，還要通過(guò)技能操作培養(yǎng)學(xué)員的創(chuàng)新意識(shí)和科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)淖黠L(fēng)。目前，許多學(xué)校普遍存在測(cè)試設(shè)備不足、型號(hào)落后、難以更新?lián)Q代跟上武器型號(hào)發(fā)展的問(wèn)題，為實(shí)現(xiàn)培養(yǎng)人才培養(yǎng)方案的目標(biāo)，投入了大量資金研發(fā)和購(gòu)置相關(guān)設(shè)備，但仍跟不上培訓(xùn)任務(wù)增加、測(cè)試設(shè)備的迅猛發(fā)展和新技術(shù)更新的速度，因而在一定程度上影響測(cè)控專(zhuān)業(yè)學(xué)員對(duì)于相關(guān)專(zhuān)業(yè)知識(shí)的認(rèn)知和理解。

利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在測(cè)控專(zhuān)業(yè)相關(guān)課程教學(xué)中使用，使學(xué)員可以利用虛擬設(shè)備，身臨其境般地操作虛擬儀器，操作結(jié)果可以通過(guò)儀表顯示，反饋給學(xué)員來(lái)判斷操作是否正確。這種教學(xué)模式既不消耗器材，也不受場(chǎng)地等外界條件限制，可重復(fù)操作，直至得出滿(mǎn)意結(jié)果。

二、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)及其教學(xué)應(yīng)用

虛擬現(xiàn)實(shí)（Virtual Reality，簡(jiǎn)稱(chēng)VR；又譯作靈境、幻真）是近年來(lái)出現(xiàn)的高新技術(shù)，也稱(chēng)靈境技術(shù)或人工環(huán)境。VR以計(jì)算機(jī)技術(shù)為核心，綜合集成技術(shù)，涉及計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、人機(jī)交互技術(shù)、傳感技術(shù)、人工智能等領(lǐng)域，其基本方法和目標(biāo)是集成并利用高性能的計(jì)算機(jī)軟硬件及各類(lèi)傳感器創(chuàng)建一個(gè)使參與者身臨其境、具有完善的交互能力、能幫助和啟發(fā)構(gòu)思的信息環(huán)境，即讓用戶(hù)在人工合成的環(huán)境里獲得角色的體驗(yàn)。在這個(gè)虛擬世界中，能實(shí)時(shí)產(chǎn)生與真實(shí)世界相同的感覺(jué)，使人與虛擬世界融為一體，人們可以直接觀(guān)察周?chē)澜缂拔矬w的內(nèi)在變化，與虛擬世界中的物體進(jìn)行自然的交互。

虛擬現(xiàn)實(shí)具有三個(gè)基本特征：沉浸性，是指觀(guān)察者對(duì)虛擬世界的情感反映，這種感覺(jué)能使用戶(hù)全方位地投入這個(gè)虛擬世界，這是虛擬現(xiàn)實(shí)的首要特征；交互性，是指虛擬現(xiàn)實(shí)是一個(gè)開(kāi)放的環(huán)境，能對(duì)用戶(hù)的輸入做出響應(yīng)，并能通過(guò)監(jiān)控裝置來(lái)影響用戶(hù)和被用戶(hù)影響；想象性，是指虛擬現(xiàn)實(shí)不僅是一個(gè)媒體、一個(gè)高級(jí)用戶(hù)界面，還是一個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)，它以生動(dòng)形象的形式反映設(shè)計(jì)者的思想。虛擬現(xiàn)實(shí)的三個(gè)基本特征強(qiáng)調(diào)了人在這個(gè)系統(tǒng)中的主導(dǎo)作用。

虛擬現(xiàn)實(shí)專(zhuān)業(yè)教學(xué)系統(tǒng)通常由硬件與軟件兩部分組成。主要的硬件設(shè)備有計(jì)算機(jī)、跟蹤設(shè)備、觸覺(jué)器與運(yùn)動(dòng)反饋設(shè)備等。主要的軟件有操作系統(tǒng)和窗口系統(tǒng)，有圖形圖像處理與開(kāi)發(fā)、語(yǔ)言識(shí)別系統(tǒng)、虛擬現(xiàn)實(shí)處理等工具軟件。

基于虛擬現(xiàn)實(shí)的測(cè)控專(zhuān)業(yè)課程教學(xué)具有教學(xué)手段先進(jìn)，辦學(xué)成本低廉等優(yōu)點(diǎn)，不僅能夠提高學(xué)員的學(xué)習(xí)效果，還能增強(qiáng)學(xué)員的學(xué)習(xí)興趣，提高教學(xué)地針對(duì)性和有效性。

三、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)對(duì)測(cè)控專(zhuān)業(yè)課程的影響

（一）教學(xué)管理系統(tǒng)虛擬化

用于專(zhuān)業(yè)課程教學(xué)的教學(xué)管理系統(tǒng)包括：教學(xué)管理模塊、儀器設(shè)備模塊、教學(xué)指導(dǎo)模塊、教學(xué)反饋模塊、教學(xué)答疑模塊、討論交流模塊、虛擬實(shí)驗(yàn)?zāi)K等組成。各教學(xué)模塊內(nèi)容根據(jù)專(zhuān)業(yè)學(xué)習(xí)的具體情況及專(zhuān)業(yè)建設(shè)條件，可不斷增加。

（二）操作技能訓(xùn)練虛擬化

利用虛擬現(xiàn)實(shí)的沉浸性和交互性，使學(xué)員能夠在虛擬的學(xué)習(xí)環(huán)境中扮演相應(yīng)操作號(hào)手角色，全身心地投入到操作技能訓(xùn)練中去，這非常有利于學(xué)員的技能訓(xùn)練。在學(xué)員上崗接觸裝備之前，利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)對(duì)操作技能進(jìn)行針對(duì)性訓(xùn)練，有助于崗位任職能力快速生成，縮短訓(xùn)練時(shí)間。

（三）教學(xué)場(chǎng)所環(huán)境虛擬化

利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)制作的教學(xué)場(chǎng)所虛擬系統(tǒng)，通過(guò)電腦可以逼真地模擬現(xiàn)實(shí)的操作訓(xùn)練環(huán)境，教員或?qū)W員可以在虛擬環(huán)境里精確地操作各種設(shè)備，達(dá)到與實(shí)裝近似一致的逼真效果。利用虛擬化的教學(xué)場(chǎng)所環(huán)境進(jìn)行學(xué)習(xí)，有利于激發(fā)學(xué)員的創(chuàng)造性思維，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。

（四）專(zhuān)業(yè)教學(xué)手段虛擬化

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)為測(cè)控專(zhuān)業(yè)教學(xué)提供了全新的教學(xué)方法手段，其突破了傳統(tǒng)教科書(shū)和教學(xué)場(chǎng)所的限制，創(chuàng)建出了一個(gè)虛擬的環(huán)境，使學(xué)習(xí)者在具體情境中通過(guò)主動(dòng)的探索獲得知識(shí)，大大提高了教學(xué)效果。

四、結(jié)束語(yǔ)

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的出現(xiàn)，給測(cè)控專(zhuān)業(yè)教學(xué)提供了一種有效的輔助工具，它充分挖掘了計(jì)算機(jī)等技術(shù)的潛力，提高了現(xiàn)有系統(tǒng)的利用率，既緩解了當(dāng)前教學(xué)設(shè)備和場(chǎng)地不足的問(wèn)題，又提高了教學(xué)設(shè)備的安全性，降低了專(zhuān)業(yè)教學(xué)設(shè)備的管理難度，增加學(xué)員的實(shí)踐動(dòng)手機(jī)會(huì)，提高學(xué)員的實(shí)踐技能。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)進(jìn)入測(cè)控專(zhuān)業(yè)教學(xué)的研究和探索，對(duì)改善教學(xué)實(shí)訓(xùn)環(huán)境、優(yōu)化教學(xué)過(guò)程，培養(yǎng)具有創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新能力的人才具有積極的影響。