虛擬現實技術在“軟件工程”相關課程巾的應用

關鍵詞：虛擬現實技術;軟件工程;課程;應用

中圖法分類號：TP183 文獻標識碼：A

VR技術是一種計算機技術，其核心主要是利用數據手套以及傳感器頭盔等設備為用戶營造三維動態環境、增強用戶體驗。常規情況下，人們通過視覺、聽覺等系統實現環境感知，而利用VR技術可以通過人工模擬計算機模擬實施人機對接繼而智能化發展。技術應用面逐漸拓寬與教育聯合成為目前教學過程中的主流趨勢，該教育模式對教學成果以及培養學生的專業能力起到重要推動。本文重點以“軟件工程”相關課程教學中VR技術應用為例進行講解，以VR技術特點分析為切入點，同時講解“軟件工程”相關課程中技術應用的特點，分析“軟件工程”相關課程教學現狀與應用VR技術教學優勢，最后重點介紹VR技術在“軟件工程”相關課程教學的主要內容，旨在深化教育和科技聯合發展的教育新局面。

1 VR技術的特點與優勢

VR技術是20世紀發展起來的一項全新的實用技術。VR技術囊括計算機技術、電子信息技術、仿真技術，其基本實現方式是計算機模擬虛擬環境從而給人以環境沉浸感。隨著社會生產力和科學技術的不斷發展，各行各業對VR技術的需求日益旺盛。

VR技術的特點包括：沉浸性，該特性屬于VR技術的關鍵特征，可以讓用戶將自己當成計算機系統的一部分，并且通過技術感知、觸覺、嗅覺、味覺、運動感等讓人產生思維共鳴，進而產生同理心，如同進入真實世界;交互性，VR技術可以通過內部環境物體的模擬，更加真實地反應自然環境，用戶進入虛擬空間后，可以利用模擬環境，體驗真實操作。在真實操作的過程中，周圍環境同樣會發生變化，進而增強體驗者的交互性;多感知特點，VR技術利用計算機模擬聽覺、嗅覺、觸覺;構想性（也稱為想象性），VR技術在應用的過程中模擬空間感可以和周圍物體進行互動，以此有效增強人的認知范圍，同時依據自身直覺對其內部知識進行理解吸收，提升其思維發散性;自主性，當使用者進入虛擬環境中，通過環境的變化，自身感覺、知覺運動情況也會發生變化，一旦受到外力推動，人體會隨之發生位移。

2VR技術在“軟件工程”相關課程中的應用特點

2.1豐富學習資源

相對而言，“軟件工程”相關課程具有一定的抽象性，學生在學習的過程中很難對其內在真實知識以及技能進行掌握。而在開展“軟件工程”課程教學的過程中，利用VR技術可以為學生提供較為豐富的學習資源。除此之外，將傳統的課堂教學、黑板式教學模式進行改革，可以為學生提供新的學習材料以及學習方式。在這種情況下，可以大幅度提升學生對“軟件工程”內部知識的掌握水平，對具有抽象性且操作性強的理論實踐知識，提供科學輔助教學，可以讓學生理解軟件內部的工作原理以及真實的軟件應用情況。

2.2加強經驗積累

“軟件工程”課程在教學過程中具有一定的復雜性，其復雜性主要體現在“軟件工程”學科眾多上，其中包含程序設計語言、數據庫、軟件開發工具、系統平臺、標準、電子郵件、嵌入式系統、人機界面、辦公套件、操作系統、編譯器、數據庫、游戲等，而且各個方面均與當前新興行業以及傳統行業進行關聯，例如工業、農業、銀行、航空、政府等部門。學生在學習的過程中需要花費較長的時間參透知識內部的復雜結構，同時需積累自身的學習經驗。利用傳統課堂教學，需要花費大量的時間才能讓學生逐漸接觸各種事物，并且進行實踐，而利用VR技術，只需要花費較少的時間就能讓學生參加豐富的實踐活動。

2.3提供實戰能力

“軟件工程”課程對于學生學習來講，重點在于實踐教學，利用實踐教學可有效提高學生的綜合素質，幫助其掌握核心技術。學習“軟件工程”課程，可以讓學生提前掌握真實的就業信息，了解程序的編寫運行過程，學會在軟件開發的過程中有效地進行數據結構處理，明確軟件內部的運行機制，學會如何進行軟件開發，最終制作出滿足用戶需求的軟件產品。

3“軟件工程”相關課程教學的現狀與解決措施

3.1教學內容復雜，教學方法陳舊目前，“軟件工程”在不斷發展的過程中出現眾多新的技術，例如WER技術、軟件重用技術、原型開發技術等，這為“軟件工程”相關課程的教學增加了一定的難度。高校在開展教學的過程中，知識更新速度以及知識結構和內容取材均存在一定的缺陷，部分高校在開展教學的過程中忽略了目前更適用、更流行的面向對象方法。而且在教學的過程中，涉及的知識點較多，一旦教學方法無法及時更新并且完善，極易導致學生無法掌握軟件開發等相關知識。想要進一步改善現“軟件工程”課程教學現狀，需要不斷對教學內容進行更新。

3.2缺乏理論與實踐聯合教學應用

通常來說，“軟件工程”相關課程的理論并非是空洞、無用的，它的內部知識結構以及理論均通過實際經驗總結而來，而教學目的及教學需求則是重點培養學生滿足用戶需求的能力。“軟件工程”屬于實踐性較強的學科，如果單從理論上進行知識教學，學生很難具備從事工程實踐的能力。但是在現階段“軟件工程”相關課程的教學過程中，普遍存在理論知識、基礎教學占比較大，而課程實踐教學占比較小的情況，造成學生在課程知識學習的過程中缺乏理論應用與實踐能力。因此，需要充分重視“軟件工程”的實踐教學發展，并對知識結構進行有效梳理。利用課程設計，使學生進一步學會如何對需求進行分析，并設計編碼和測試，提高學生運用“軟件工程”的技術工具進行軟件開發和軟件項目管理的能力，也可以有效培養學生的團隊精神。

3.3學生學習的積極性與主動性不強

興趣是最好的老師同時也是學生產生求知欲的關鍵，對學生的思維發展起到重要推動作用。“軟件工程”相關課程學習起來具有一定的枯燥性，學生很難有效地進行知識學習，并且付諸實踐。在這種情況下，學生的積極性、主動性就會受到影響。為改善這一情況，“軟件工程”相關課程在教學的過程中需要充分重視多媒體教學、技術應用教學，利用VR技術可以讓學生對軟件課有更深層次的認知與理解。除此之外，新鮮的教學模式可以進一步吸引學生的注意力，提高其學習的積極性。讓學生系統地明確知識點之間的邏輯關系，可以激發學生的學習興趣，使學生主動進行問題分析、問題討論、問題解決。

4 VR技術在“軟件工程”相關課程中的應用內容

4.1 課程系統類型

VR技術在“軟件工程”相關課程中的應用類型通常分為三部分：其一，簡易型VR系統;其二，沉浸型VR系統;其三，共享型VR系統。這三種系統類型通常可以實現用戶將真實的環境與虛擬環境進行融合，進而形成沉浸式體驗。

簡易型VR系統的內部結構簡單，而且開發難度較低，需要花費的成本也較低，對于社會推廣以及大面積普及具有一定的科學性;沉浸型VR系統往往相對于簡易型VR系統來說較為復雜，而且很難在社會上進行廣泛普及。共享型VR系統通常需要使用遠程網絡，利用遠程網絡連接不同區域、不同環境內的不同人群，為這部分人群（空間內容納人數較多）營造一個虛擬空間，使所有參與者均可以對虛擬環境進行操作并且進行觀察，還可以進行相互配合，以此完成相應的任務。

4.2游戲開發應用

前文提到，VR技術具有沉浸性、交互性多、感知性、共享性以及自主性等特點，在目前的游戲開發過程中利用這些特點具有重要價值，而且也更加符合游戲開發的要求。VR技術可以將虛擬與現實的場景進行結合，同時為使用者進行最大化仿真，可以對現實的動態進行模擬，在模擬的基礎之上進行不斷完善優化，以此吸引更多的參與者。現階段VR技術已經被廣泛應用到游戲開發中，傳統的游戲開發往往缺乏對玩家與游戲真實體驗感的重視，導致玩家在游戲的過程中無法對其游戲內部場景進行體驗。當前，隨著VR技術的應用，游戲設計者在游戲開發的過程中更具創新性，使游戲人群能更好地獲得交互式體驗。

VR技術在游戲開發中同樣也分為三部分：其一，影像式;其二，幾何式;其三，“影像式+幾何式”。VR技術在應用的過程中，通過使用攝像方法對真實場景進行獲取，并且在獲取真實場景后，利用相關技術進行影片處理，以此獲得全方位影像。以該方式進行的游戲開發，往往可以為游戲體驗者提供具備高度真實性特點的游戲體驗，但是卻未能滿足立體感設計需求。幾何式VR技術在游戲的開發中則可以有效彌補影像式游戲開發的缺點，可以為游戲體驗者營造良好的立體感，使體驗者可以在虛擬場景下進行運動，獲得更好的游戲體驗。利用“影像式+幾何式”游戲設計方式，可以對虛擬環境內部場景以及人物感知進行深度融合，進一步為游戲體驗者提供愉快舒適、過癮的游戲體驗，如圖1所示。

4.3影視短片制作

當前，信息技術的快速發展進一步推動了影視制作的發展，而VR技術可以為影視短片的制作過程提供360°全方位的影像制作條件。將影視短片制作與游戲開發進行充分結合，可以實現漫游場景與全方位場景的聯合。例如在《二重奏》以及Lost等中，通過VR技術可以進一步為觀眾提供新的視覺體驗。而且，當前VR技術應用于影視作品制作中已經較為普遍。而在影視制作課程中，為學生提供沉浸式觀影體驗，可以進一步加大學生對技術實踐的知識轉移能力，提升學生在教學過程中對知識的新鮮感。

5總結

本文針對“軟件工程”課程中的VR教學內容進行分析，發現技術應用重點應體現在課程系統類型、游戲開發應用以及影視短片制作過程中，該教學方法可以改變傳統的教學理念，為學生提供視覺、感知、觸覺等多方面體驗。因此，在今后的“軟件工程”課程教學中需要進一步深化對VR技術的講解，同時積極開展VR技術在其他課程教學中的應用，提升學生的專業素質，為“科技+教育”長期發展奠定基礎。

作者簡介：

張勇強（1980—），碩士，副教授，研究方向：計算機軟件、虛擬現實技術、多媒體技術。