虛擬現實應用技術專業實訓課程體系的構建研究

曾 鵬

（湖南科技職業學院 湖南·長沙 410000）

0 引言

時代在進步，科技在發展，計算機技術一直以來回饋給社會的是不斷的驚喜和重大的影響，現如今，不同專業或領域對虛擬現實技術有著不同的要求。該項技術目前最大的優勢是能夠提升計算機硬件的容量，可以滿足現有的教學要求，實現用一臺計算機就能夠進行大部分實驗操作的目的，一定程度上擴大了學習空間，也為教學的硬件、軟件提供了保護，讓整體的實訓課程效果顯著提升。類似建筑設計、環境藝術、動畫以及游戲等具有可視化需求的相關專業，虛擬現實技術的應用已趨近成熟，但具體的實訓課程體系仍有待完善。

1 虛擬現實技術的概念與特點

1.1 虛擬現實技術的概念

虛擬現實技術是指“讓用戶進入計算機創造的虛擬環境當中，實現虛擬與現實的交互”，也被稱為Virtual Reality（即VR），該項技術能夠讓用戶在虛擬空間中實現逼真的現實感知，同時對虛擬世界進行主觀操控，虛擬現實技術本身極具綜合性，作為一種全新的綜合信息處理技術，其涵蓋了多媒體技術、計算機網絡技術、人工智能技術、傳感技術等多領域的先進技術，通過計算機生成的三維環境不斷改造成一個全面的多維信息空間，給用戶良好的效果體驗。根據近些年虛擬現實技術良好的發展情況，不難看出其日后廣闊的應用與發展前景。

1.2 虛擬現實技術的特點

自虛擬現實技術得到廣泛應用以來，其優勢、特點開始逐漸被用戶熟知，具體可分為：交互性、多感知性、浸入性、構想性四種。用戶在虛擬世界的信息可以有效傳達、反饋到現實世界，同時還可以良好的操控虛擬物品，這種特點被稱為交互性，用手觸摸虛擬物品但卻能夠感知其重量、觸感等就是交互性的一種體現；感知性包括聽覺、觸覺、味覺、視覺等，成熟的虛擬現實技術能夠具備目前已知的絕大部分感知功能，但是受當前科技發展的限制，這種完全擬真的虛擬現實技術仍有待完善；浸入性通常也被稱為存在性或臨場性，是指用戶在虛擬世界與現實世界交互的感知程度，性能越優異的虛擬技術越容易讓用戶獲得更高級的擬真程度；最后，也可以將構想性理解成自主性，正是這種特點讓用戶的想象空間進一步提升，使其不光是局限于現實世界和虛擬世界中的環境和物品，能夠根據自我意識進行創造，通過創造和構想來感受未知的環境和事物。

2 虛擬現實技術發展概況

以實際角度來看，虛擬現實技術屬于一種綜合技術，涵蓋了計算機圖形學、三維建模技術、三維顯示技術、人機交互技術以及傳感測量技術等，其通過特殊的設備，為用戶創造了一個完全虛擬的三維交互場景，能夠實現與虛擬世界的自然交互。虛擬現實技術還具有增強現實、混合現實的功能，增強現實技術利用計算機生成的虛擬數據（可以是任何物體）疊加至現實世界來完成增強現實的效果，而混合現實技術主要是將虛擬世界與現實世界合并產生的一種可視化環境，通常與VR技術結合出現。經過多年來不斷的發展，虛擬現實技術已經在人工智能、5G等相關技術的基礎上獲得了良好的口碑，越來越多的行業對虛擬現實設備的需求日益增長，如：共享教育、VR視頻以及遠程醫療等領域。根據中商產業研究院提供的有效數據，在2018年至2020年的兩年之間，我國虛擬現實市場的規模暴增了數倍，預計有望在今年達到新的高度。目前是全新一輪的虛擬現實產業鏈的改革與升級，在5G技術與人工智能等技術的全面普及與融合之后，虛擬現實技術的應用領域勢必會向多元化、信息化發展。

3 虛擬現實技術在實訓課程的應用

3.1 提升軟件維護的可行性

在日常的實訓課程當中，難免會出現一些因學生操作不當導致的計算機軟件或設備的損壞，如果將虛擬現實技術應用到軟件維護當中，就能夠實現學生自主操作的軟件維護行為，這一過程也不必擔心設備損壞情況，因為虛擬環境可以輔助系統的恢復，且不造成任何其他的影響。虛擬現實技術往往由虛擬機來對應計算機的某一個文件，也就是說，所有的軟件維護操作均是在虛擬機（文件）中進行的，就算發生特殊情況也不會對硬件設備造成損傷，而且在維護任務結束之后可以直接刪除，不僅利于系統的恢復，也能有效保障系統的隱私性和安全性。簡單來說，虛擬現實技術可以針對內存和硬盤虛擬出獨立的機器和環境，讓每一臺獨立的虛擬機都擁有單獨運行能力，互不干擾。所以學生可以在實訓課程階段隨意操作計算機的格式化、軟件安裝、分區等功能，即便發生問題也可以通過刪除來解決，不存在任何負面的影響，反之，計算機出現問題也不會對虛擬系統造成干擾，二者相互獨立又互相依存，只需將實際故障進行處理即可繼續操作之前的內容，極大地提高了軟件維護的可行性。

3.2 彌補傳統實訓課程的不足

經過實踐表明，虛擬現實技術在實訓課程的應用，一定程度上彌補了傳統專業在實訓課程中的不足之處，最基本的就是通過驗證具體方案來節省相關的教學資源，以“一機多用”的方法解決了學校經費的問題，同時還將一些難以表達的教學內容輕松地表現出來，讓相關專業的實踐教學更具說服力，不但深化了學生對專業知識的理解程度，也為學生們的學習過程大開方便之門。

作為虛擬現實最重要的組成部分，建模技術在虛擬現實不斷成熟、發展的過程中也逐漸實現了精準度更高的全真模擬，傳統的實訓課程基本達不到這樣的要求，只能通過學生自行發揮想象。現如今的虛擬現實技術只需要簡單的操作就能將原本構想的模型在計算機中具現出來，并且模型的位置、大小、顏色等參數都可以自由控制，獨立性極為可觀，例如室內設計或動畫相關專業的3D軟件，能夠實現全方位的模擬，避免了直接施工可能存在的誤差，也為日后的實際操作積累了大量寶貴的經驗。

3.3 增加實訓課程教學的靈活性

學生可以在虛擬實驗當中對設計條件進行適當更改，有助于觀察設計結果的具體情況。即使是不熟悉程序操作的學生也能通過不斷練習來增強創作的自由程度，這樣一來，學生只通過電腦操作就能放飛思維，隨時開展實踐課程，而不是完全依賴于老師的課堂傳授。一旦學生能夠熟練應用虛擬現實技術軟件，就可以利用場景選擇、數據建模等方式身臨其境般地置身于虛擬空間之中，一些設計缺陷和潛在的問題也能及時進行完善和修改，讓實訓課程充滿自由和靈活性。因此，將虛擬現實技術應用于實訓課程當中有利于改善課堂氛圍，緩解學生的學習情緒，讓學生通過虛擬技術的實踐操作提前預知結果，從而有效提升學生的自主性和實訓課程的靈活性。

4 實訓課程體系構建

我國相關文件有明確規定：除傳統文化、思想政治、軍事理論、體育、高等數學、信息技術、勞動教育、心理健康、創業與職業發展等公共基礎課程以外，一部分專業課程都要涵蓋相關的實訓課程環節，如：專業基礎課程、專業拓展課程、專業核心課程等。虛擬現實技術具體應用要以專業能力為核心，沿著崗位技能的主線打造技術性與藝術性并存的虛擬現實資源，合理地優化、選擇相關課程內容，以視覺設計、全景視頻和程序開發三種類別的課程為主，其他專業課程為輔，根據需求進行課程安排和實訓體系的構建?；A類課程可以設置6到8門，主要包括機器視覺編程語言、用戶界面設計、平面視覺設計、C語言程序等；專業類課程以合作課程為主（或項目開發），包括三維動畫、游戲原型開發、游戲美術基礎以及影視特效與后期合成等；核心課程需要重點配置，其游戲引擎基礎、腳本設計、虛擬仿真引擎技術、三維模型制作等學科都是虛擬現實技術構建實訓課程體系的關鍵因素。

從相關企業對外招聘的崗位視角出發，不難看出目前社會對虛擬現實產業相關技術人才的龐大需求量，無論是前期的硬件、軟件開發，還是后期的服務與應用環節都離不開大量的專業性人才。因此，虛擬現實應用技術在兩年前（2019年）被列入專業獨立的范圍之內，在其良好的發展趨勢下，對于人才水平的要求也在不斷的提高，而良好的科學、職業水平的培養，離不開實訓課程體系的構建，虛擬現實應用技術的發展也和專業實訓課程體系的構建息息相關。

5 結論

由此可見，虛擬現實應用技術在很多專業的實訓課程中具有非常顯著的發展潛力與優勢。不但能夠有效解決教學資源有限導致缺乏實驗設備的問題，還利于打造一流的實訓課程體系，培養學生們的實際操作能力與判斷力，一定程度上也擴大了實驗和教學的空間，給學生帶來更優質的實訓教學體驗。虛擬現實技術作為一種科學、有效的教學媒介，相信會在未來教學領域的發展中得到更多重視，發揮出實訓教學的重要作用。另外，應用虛擬現實技術專業實訓課程體系的構建要結合先進的教學理念與自身定位進行不斷探索，才能徹底發揮其優勢，提升實訓教學的整體質量。