計算機應用技術專業（VR）實訓室建設探討

摘要：隨著學校現代教育設備和專業的進一步結合，計算機應用技術專業在VR方向上的應用越來越深入，怎樣通過實驗實訓設備建設，提高學生在VR方面認知，從而深化教育改革、提升教育質量，推動學生成才工程。本項目探討計算機應用技術專業（VR）實訓室建設思路。

關鍵詞：VR實訓室; 技術指標; VR軟硬件技術

0.引言

計算機應用技術專業學生培養方向是跟隨現代技術的發展，追蹤計算機應用領域的新熱點，解決新技術帶來的應用新問題，而VR技術是繼計算機、互聯網與移動互聯網之后的又一個信息產業領域的熱點，VR虛擬實訓室技術結合了計算機圖形技術、計算機3D建模、傳感器通訊、顯示技術等于一體的綜合場所，通過構建一個虛擬的三維環境，使用戶具有身臨其境的沉浸感受。虛擬現實（增強現實）技術在近2年，特別是在當前疫情狀況下，獲得爆發式發展，很多傳統項目都移植到網上，各種VR/AR軟件工程師需求量暴漲1400%以上，而隨著5G技術的發展，阻礙虛擬現實技術發展的網絡瓶頸得到突破，各種虛擬現實項目找到現實應用場景。所以建設虛擬現實（VR）實訓室，通過實踐和理論的結合，體驗和動手的結合、方案設計和實際驗證的結合，是提高計算機應用技術專業學生的技能，培養學生能力的一個重要手段。

1.實訓室建設原則

VR實訓室本著“資源共享，驗證與實踐、量與質并重”的建設原則，建設中考慮要從技術要點全面化、具體典型業務化、應用教學化三個方面為指導思想進行建設，具體來說。

技術全面化。主要解決技術知識層面的問題，實訓室內容要綜合考慮VR的相關知識體系，融合產業發展趨勢。VR實訓室需能涵蓋VR專業所涉及的基礎課和專業課，諸如：虛擬現實認知概述、高質量VR素材資源制作、實景VR拍攝、VR場景交互、常用VR引擎、編輯器的使用，VR項目的輸出與優化等。

業務典型化，。通過行業案例，把成熟企業與成熟行業的應用介紹給學生，通過3D游戲、手游、全景拍攝、VR游戲、VR消防安全逃生、VR智能化室內設計系統等，轉化為典型的業務實訓場景，用于支撐VR（虛擬現實）行業應用實訓，使學生能真學、真做，就業上崗零距離。

應用教學化。主要解決應用和培養的問題。僅有典型的VR行業應用，滿足不了院校教學的要求。典型案例可根據需要拆分成若干模塊，每個模塊再進一步分割成相對獨立的并滿足教學的特點的若干個教學單元，每個教學單元再提供對應的資源和代碼，進而結合相應知識點，從而方便按教學單元實施授課，同時還能完成VR行業應用的教學任務，達到既能根據特點掌握各知識點，又能全面體系學習知識的過程。

VR實訓室實現了理論與實踐的結合，感知體驗與動手的結合、方案設計與實踐驗證的結合，提高學生的動手能力，積累實踐經驗，從而提高學生的應用型技能水平。

2.實訓室建設目標

總體目標，通過建立VR實訓室，建設一個集“教學研”的統一實訓平臺，集教學、實訓、雙創和研發功能于一體，圍繞VR主題，同時兼顧當前流行技術的發展趨勢，注重各種技術之間的融合與靈活應用，既可滿足日常教學要求，同時注重項目實訓及創新試驗。學生、教師可以使用VR硬件設備、相關資源、VR引擎等進行創新實驗，實現VR產品及行業應用的設計和打造。

通過虛擬現實（VR）實訓室的建設，為師生搭建了一個集教學、實訓、雙創和研發功能于一體的統一實訓平臺，一方面學校通過聘請企業工程師或講師作為學校的虛擬現實（VR）關鍵技術課程及實訓指導老師，充分利用實訓室已有的虛擬現實相關實訓設備，針對虛擬現實關鍵技術的課程為老師進行相關授課培訓;另一方面以實訓室作為企業項目實踐的平臺，使老師積極參與到企業真實項目中，提高教師的專業實踐經驗，打造一支專業理論扎實、專業技能強、教學水平高、門類相對齊全的“雙師型”教師隊伍，培養一批教學骨干和專業帶頭人，進一步提升學校師資隊伍的能力和水平。

3.實訓室建設具體內容

實訓室建設包括軟硬件建設，既包括實訓所需要的各種硬件設備，包括：主要由工作站、VR眼鏡等組成，滿足院校自行開發的需求。可跨專業聯合作業，提高設備使用率，提升學生的實際動手能力及相關專業能力。也需要包括相關的軟件平臺和素材資源庫建設，缺一不可。

具體來說，硬件建設包括，工作站、便攜式VR高級套裝硬件、頭戴式頭顯（HMD）套裝硬件、特定場景應用套件硬件等：

VR教學圖形工作站。能輕松處理2D、3D角色建模、動畫、影視頻編輯、VR資源開發等資源耗竭型和圖形密集型工作負載，讓用戶快速輕松地應對VR相關資源開發與教學。小巧安靜，節省空間直觀、整潔的內部結構帶來出色的通風效果，便于拆裝組件以輕松進行維護和改動，并且可降低噪音。VR教學圖形工作站結構小巧，節約節省空間，以應對實訓室空間不足的問題，建議采用專業級工作站，穩定可靠，

同時推薦以在圖形工作站塔式工作站為硬件平臺的基礎上，并配置專門的教學硬盤保護與同傳系統的高性能PC主機為配合，以配合達到較好的教學和使用效果。

便攜式VR高級套裝。可采用近年來在虛擬現實開發技術中應用比較廣泛的Gear VR5、三星S8手機的硬件平臺，該平臺能夠不依賴PC機而獨立處理VR相關資源。對于國產設備，可采用小鳥看看這一一體化平臺，既能體現便攜式的優點，套裝外觀簡潔時尚，佩戴輕便，符合人體工程學設計理念，操作簡捷，只需在平滑的觸控板上點選或滑動，便可進行精準操作。使使用者能隨時欣賞生動的圖片與體驗高解析度的立體影像，即刻沉浸體驗VR世界。同時套裝配套無線控制器，模仿手勢動作，結合多功能觸摸板、雙層扳機和抓握按鈕，實現和操作對象的流暢互動響應。

現實交互式頭戴式頭顯（HMD）套裝。是個基于PC處理的VR顯示頭盔（即PC VR）套裝，實現VR資源的沉浸式顯示。交互式HMD套裝與圖形工作站相配合，VR項目經過工作站的計算與渲染后輸出到交互式HMD套裝進行顯示。交互式HMD套裝內置陀螺儀傳感器、加速度計、激光定位傳感器等，能在兩個軸線方向上精確捕捉頭部動作反饋給工作站，從而實現自然地觀看VR資源。由于采用了計算機的運算能力，可以進行較高的運算，提供較高的分辨率，極大降低畫面的顆粒感，使觀看幾乎感覺不到紗門效應。屏幕刷新率為90Hz，延遲可控制在22ms以內，實現超逼真的沉浸式VR觀看體驗;套裝具有抗抖動技術，能有效的防止VR暈眩;交互式HMD套裝兼容市面上主流的開發系統與動作捕捉設備，可實現高精度的動作捕捉與動作反饋。

特定場景應用套件硬件。如賽車套件、多領域萬向跑步機、VR展覽展示VR電腦互動一體機等，這些設備的特點是應用場合高度聚焦，提供一體式的沉浸解決方案，通過二次開發，可以應用在一些典型應用中。

軟件建設包括各種開發插件和功能擴展包，各種資料庫，完成項目的發布平臺等。

開發插件，為提高開發者的開發效率，在Unity引擎的基礎上，收集部分開發插件，如地形場景、水插件、公路插件等，在主體功能框架的基礎之上，根據開發的需求，提供快速開發的插件，便于客戶使用。

功能拓展模塊，VR項目可以根據現有的功能，逐步建設完善的拓展接口，無論是基礎模塊還是高級模塊，都可以根據建設過程，不斷拓展新的功能，進一步完善開發引擎，不斷提出新的要求，開發新的插件，進一步提高開發效率。

各種素材資源庫，包括從圖形、音樂、模型、人物、骨骼等基礎素材，從而加快VR項目開發的素材準備進度。

VR項目的發布平臺，提供一個共享的發布平臺，可以借鑒和整合已由的項目，并加快開發進度。

結束語

計算機應用技術專業（VR）實訓室建設，是以蘇州經貿職業技術學院信息技術學院現有的實驗實訓室建設為研究對象，將學校的設備升級提升與專業建設等資源優勢相結合，項目本著可行、經濟又有前瞻性的原則，既能滿足學生在VR知識的需求，又能滿足學生項目開發的需求，實訓室既能滿足專業課程的教學，由需要能支持實訓課程的環境，同時也可以成為老師同學進行創新性實驗，技術研討的場地，支持學生進行創新創業訓練，項目建設總體設計良好，體系規劃合理，應用成熟，具有一定使用與推廣價值。

參考文獻

[1] 陳銳浩 王瑛 蔡鐵峰 仵博. 職業院校 VR/AR 資源建設及教學應用模式研究[J]. 教育園地.2020（23）

[2] 魯麗彬. 高職院校虛擬現實 （VR） 科普基地建設探索與實踐[J]電腦編程技巧與維護. 2020（11）

[3] 王穎. VR教學在職業教育實訓環節中的發展與思考[J]湖北農機化. 2020 （14）

[4] 李歡歡. 高職院校VR實訓室建設與應用研究[J] 南京廣播電視大學學報備. 2018 （06）

作者簡介：

顧宇紅（1970-），蘇州經貿職業技術學院教師，本科，講師，專業方向是軟硬件信息系統部署，虛擬現實與動畫設計。

（蘇州經貿職業技術學院 江蘇 蘇州 215009）