虛擬現(xiàn)實與增強現(xiàn)實在高職計算機互聯(lián)網(wǎng)教學中的創(chuàng)新應(yīng)用

廖淑琴

摘要：傳統(tǒng)的高職計算機互聯(lián)網(wǎng)教學方式往往存在教學內(nèi)容抽象、教學方式單調(diào)等多種問題，這些問題很大程度上影響了學生的學習效率。為此將VR與AR技術(shù)引入高職計算機互聯(lián)網(wǎng)教學中，提出虛擬現(xiàn)實與增強現(xiàn)實在高職計算機互聯(lián)網(wǎng)教學中的創(chuàng)新應(yīng)用，以期提高高職計算機互聯(lián)網(wǎng)教學的教學效果。借助科學規(guī)范的教學設(shè)計和實施，能夠有效地提高學生的學習效果和興趣，促進學生的學習積極性和主動性。

關(guān)鍵詞：虛擬現(xiàn)實；增強現(xiàn)實；高職計算機互聯(lián)網(wǎng)教學；創(chuàng)新應(yīng)用

中圖分類號：G42? ? ? 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2024）07-0140-03

開放科學（資源服務(wù)）標識碼（OSID）

虛擬現(xiàn)實技術(shù)通過模擬真實環(huán)境，讓學生能夠身臨其境地體驗相關(guān)環(huán)境，并參與其中。在高職計算機互聯(lián)網(wǎng)教學中，可以利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)創(chuàng)建虛擬實驗室、虛擬工作場景等，使學生能夠在虛擬環(huán)境中進行實際操作和練習，提升學生的實踐能力。而增強現(xiàn)實技術(shù)則是在真實環(huán)境中疊加虛擬信息，使學生能夠通過手機、智能眼鏡等設(shè)備感知和交互虛擬元素。在高職計算機互聯(lián)網(wǎng)教學中，可以利用增強現(xiàn)實技術(shù)為學生提供更直觀、生動的學習內(nèi)容和資源，例如將計算機網(wǎng)絡(luò)拓撲圖投射到真實空間中，讓學生能夠更清晰地理解網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)；或者利用增強現(xiàn)實技術(shù)模擬虛擬實驗，讓學生能夠在真實環(huán)境中進行觀察和實踐，提高學生的學習效果和興趣。因此，虛擬現(xiàn)實和增強現(xiàn)實在高職計算機互聯(lián)網(wǎng)教學創(chuàng)新中具有重要的應(yīng)用價值。

1 虛擬現(xiàn)實技術(shù)在高職計算機互聯(lián)網(wǎng)教學中的創(chuàng)新應(yīng)用

1.1 虛擬現(xiàn)實技術(shù)概述

虛擬現(xiàn)實技術(shù)（Virtual Reality，簡稱VR） 是一種能夠創(chuàng)建和體驗虛擬世界的計算機技術(shù)。它能夠模擬人的感官，如視覺、聽覺、觸覺等，使用戶能夠身臨其境地感知并操作虛擬世界中的各種對象[1]。

1.2 虛擬現(xiàn)實技術(shù)在教學中的創(chuàng)新應(yīng)用

在現(xiàn)代高職互聯(lián)網(wǎng)教學中引入虛擬現(xiàn)實技術(shù)后，高職計算機互聯(lián)網(wǎng)教學的教學內(nèi)容得到了極大的豐富和拓展。在虛擬環(huán)境中，學生可以自由地進行實驗和探索，不斷試錯并從中學習，培養(yǎng)解決問題的能力和創(chuàng)新精神。VR開發(fā)基礎(chǔ)課程學習內(nèi)容如表1所示。

虛擬現(xiàn)實技術(shù)的應(yīng)用也帶來了教學方法的變革，傳統(tǒng)的課堂教學方式往往難以直觀地展示計算機網(wǎng)絡(luò)原理和操作，而通過VR技術(shù)，學生可以在虛擬環(huán)境使用VR眼鏡、VR手柄等設(shè)備，在高度仿真的虛擬環(huán)境中進行操作和實踐。而未來人VR汽車實訓系統(tǒng)等特色教學資源，更是將虛擬現(xiàn)實技術(shù)與汽車教學相結(jié)合，讓學生能夠在虛擬環(huán)境中進行各種網(wǎng)絡(luò)實驗和故障排查，提高實踐操作能力，為學生的實踐教學提供了更多的可能性。

2 增強現(xiàn)實技術(shù)在高職計算機互聯(lián)網(wǎng)教學中的創(chuàng)新應(yīng)用

2.1 增強現(xiàn)實技術(shù)概述

增強現(xiàn)實（Augmented Reality，簡稱AR） 技術(shù)是一種將虛擬信息與真實世界巧妙融合的技術(shù)。它廣泛運用了多媒體、三維建模、實時跟蹤及注冊、智能交互、傳感等多種技術(shù)手段，將計算機生成的文字、圖像、三維模型、音樂、視頻等虛擬信息模擬仿真后，應(yīng)用到真實世界中，兩種信息互為補充，從而實現(xiàn)對真實世界的“增強”[2]。

2.2 增強現(xiàn)實技術(shù)在教學中的創(chuàng)新應(yīng)用

在計算機網(wǎng)絡(luò)教學中，往往需要大量的設(shè)備來進行實踐操作。然而，這些設(shè)備通常價格昂貴，且維護和更新成本也較高。增強現(xiàn)實技術(shù)可以通過虛擬化的方式，將這些設(shè)備呈現(xiàn)在學生的面前。學生可以通過AR技術(shù)，在手機或平板電腦上觀看到與真實設(shè)備一樣的操作界面和過程，將這些抽象概念以可視化的方式呈現(xiàn)出來。

增強現(xiàn)實技術(shù)可以模擬真實的網(wǎng)絡(luò)故障場景，讓學生通過AR技術(shù)在虛擬環(huán)境中進行故障排除操作。在這個場景中，學生將通過AR眼鏡看到一個虛擬的數(shù)據(jù)中心，其中包含多臺服務(wù)器和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。其中一臺服務(wù)器（標記為Server1） 顯示紅色警示，表示它無法連接到網(wǎng)絡(luò)。學生首先走到Server1旁邊，通過AR眼鏡，學生可以看到服務(wù)器的虛擬接線。學生可以檢查網(wǎng)線是否插好，并查看接口是否有損壞。如果網(wǎng)線未插好，則顯示提示“物理連接斷開，請檢查網(wǎng)線是否插好。”學生可以通過AR界面訪問Server1的網(wǎng)絡(luò)配置，檢查IP地址、子網(wǎng)掩碼、網(wǎng)關(guān)等設(shè)置是否正確。如果IP地址配置錯誤，則顯示提示：“IP地址配置錯誤，請修改為正確的IP地址。”在AR環(huán)境中，學生可以查看路由器的路由表，確認是否有正確的路由指向Server1。如果沒有指向Server1的路由，則顯示提示“路由表中缺少指向Server1的路由，請?zhí)砑酉鄳?yīng)路由。”根據(jù)排查結(jié)果，學生可以選擇重新啟動路由器或服務(wù)器來嘗試解決問題。如果重新啟動路由器后故障排除，則顯示提示：“路由器重新啟動成功，故障已排除。”這種真實的故障排除體驗有助于學生掌握故障排除的方法和技巧，提升學生的實踐能力，培養(yǎng)更符合市場需求的高素質(zhì)人才。

3 虛擬現(xiàn)實與增強現(xiàn)實技術(shù)的比較分析

3.1 虛擬現(xiàn)實技術(shù)與增強現(xiàn)實技術(shù)的區(qū)別

高職計算機互聯(lián)網(wǎng)教學中虛擬現(xiàn)實技術(shù)與增強現(xiàn)實技術(shù)的區(qū)別如表2所示。

虛擬現(xiàn)實技術(shù)通過提供完全的虛擬環(huán)境，使學生沉浸在虛擬世界中進行學習，而增強現(xiàn)實技術(shù)則通過在現(xiàn)實世界中添加虛擬元素來強化理論與實踐的結(jié)合。這兩項技術(shù)各有優(yōu)勢，可以根據(jù)具體教學目標和需求來選擇使用。

3.2 虛擬現(xiàn)實技術(shù)與增強現(xiàn)實技術(shù)的優(yōu)缺點比較

高職計算機互聯(lián)網(wǎng)教學中虛擬現(xiàn)實技術(shù)與增強現(xiàn)實技術(shù)的優(yōu)缺點如表3所示。

3.3 虛擬現(xiàn)實技術(shù)與增強現(xiàn)實技術(shù)的應(yīng)用場景比較

高職計算機互聯(lián)網(wǎng)教學中虛擬現(xiàn)實技術(shù)與增強現(xiàn)實技術(shù)的應(yīng)用場景比較如表4所示。

4 虛擬現(xiàn)實與增強現(xiàn)實技術(shù)在高職計算機互聯(lián)網(wǎng)教學中的整合應(yīng)用

4.1 虛擬現(xiàn)實與增強現(xiàn)實技術(shù)的整合方案設(shè)計

本方案的目標是將VR與AR技術(shù)整合到高職計算機互聯(lián)網(wǎng)教學中，創(chuàng)造一個富有互動性、直觀性的教學環(huán)境，促進學生的理解與掌握，并提升學生的實踐操作能力。利用VR技術(shù)，帶領(lǐng)學生進入虛擬的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，直觀展示網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的結(jié)構(gòu)、協(xié)議的工作原理等。兩臺計算機通過一個路由器進行通信[3]，學生可以選擇觀察其中一臺計算機發(fā)送一個TCP數(shù)據(jù)包。這個數(shù)據(jù)包在VR環(huán)境中以可視化的方式呈現(xiàn)，例如一個帶有數(shù)據(jù)的“氣泡”。當這個TCP數(shù)據(jù)包到達路由器時，學生可以觀察路由器如何查找其路由表，決定數(shù)據(jù)包的轉(zhuǎn)發(fā)方向。在數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)到目標計算機時，學生可以觀察目標計算機如何接收這個數(shù)據(jù)包，并返回ACK確認包，發(fā)送計算機在收到ACK后，又如何進行下一步的操作。

TCP的三次握手簡化為：S發(fā)送SYN包到D，經(jīng)過R；D收到SYN包后，返回SYN-ACK包到S，同樣經(jīng)過R；S收到SYN-ACK包后，發(fā)送ACK包到D，經(jīng)過R。在VR環(huán)境中，每一步都可以進行可視化展示，幫助學生更直觀地理解TCP三次握手的過程。結(jié)合AR技術(shù)，讓學生在真實環(huán)境中操作網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，通過AR提示引導(dǎo)學生完成配置、故障排除等任務(wù)。鼓勵學生利用VR與AR技術(shù)進行網(wǎng)絡(luò)創(chuàng)新實驗，在試點成功的基礎(chǔ)上，全面整合VR與AR技術(shù)到計算機互聯(lián)網(wǎng)教學中。

4.2 虛擬現(xiàn)實與增強現(xiàn)實技術(shù)的整合應(yīng)用效果評估

在高職計算機互聯(lián)網(wǎng)教學中，虛擬現(xiàn)實（VR） 和增強現(xiàn)實（AR） 技術(shù)的整合應(yīng)用無疑帶來了教學模式的革新。這兩項技術(shù)為學生提供了更具互動性、更為生動的學習環(huán)境，使抽象、復(fù)雜的概念變得直觀、易懂[4]。

從教學質(zhì)量的角度看，VR和AR技術(shù)的引入顯著提升了教學效果。比如，在網(wǎng)絡(luò)技術(shù)課程中，通過VR技術(shù)，學生可以直接“進入”互聯(lián)網(wǎng)，親身觀察網(wǎng)絡(luò)的運行狀況，這種學習方式無疑比傳統(tǒng)的圖文教學更具吸引力，也更利于學生理解掌握知識。而AR技術(shù)則可以在學生的實際操作中提供實時的提示和引導(dǎo)，使得學生在實踐中學習，在學習中實踐，提高學習的效率。

4.3 虛擬現(xiàn)實與增強現(xiàn)實技術(shù)的整合應(yīng)用案例分析

為了讓學生更直觀地理解互聯(lián)網(wǎng)的運作原理和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的配置，引入VR技術(shù)，讓學生戴上VR頭盔，學生可以“身臨其境”地進入虛擬的數(shù)據(jù)中心，觀察服務(wù)器的運作、網(wǎng)絡(luò)的傳輸?shù)取Ｔ趯嶒炇也僮髦校階R技術(shù)，讓學生戴上AR眼鏡，當操作網(wǎng)絡(luò)設(shè)備時，眼鏡上會出現(xiàn)相應(yīng)的操作提示和指引。這種實時的提示，確保學生在進行實際操作時能夠得到正確的指導(dǎo)，能夠進一步減少操作錯誤，提高試驗效率[5]。

此次整合應(yīng)用在教學中能夠進一步提升教學效率，讓學生能夠更為直觀地感受網(wǎng)絡(luò)。此外，這種教學方式也受到了企業(yè)的歡迎。許多網(wǎng)絡(luò)公司表示，這種模式下培養(yǎng)出的學生，在實際工作中能夠快速適應(yīng)，并且具有一定的實踐經(jīng)驗。

5 結(jié)論

綜上所述，虛擬現(xiàn)實與增強現(xiàn)實技術(shù)能夠深化計算機互聯(lián)網(wǎng)教學內(nèi)容，有效解決傳統(tǒng)教學方式存在的問題，提供具有沉浸感和互動性的學習體驗，拓展學習空間和資源，并激發(fā)學生的學習興趣和潛能。通過科學規(guī)范的設(shè)計和實施，這些技術(shù)有望提高學生的學習效果和興趣，促進學生的學習積極性和主動性，并為高職計算機互聯(lián)網(wǎng)教育帶來新的機遇和挑戰(zhàn)。

參考文獻：

[1] 楊鵬飛，王艷然，張鴻鵬.虛擬現(xiàn)實技術(shù)在高校計算機教學中的應(yīng)用[J].移動信息，2023，45（9）：75-77.

[2] 安兵.虛擬現(xiàn)實與增強現(xiàn)實技術(shù)在高校經(jīng)管教學中的創(chuàng)新應(yīng)用與效果評估[J].中文科技期刊數(shù)據(jù)庫（全文版）教育科學，2023（7）：61-64.

[3] 陶佳慧.互聯(lián)網(wǎng)與計算機技術(shù)在職業(yè)教育中的應(yīng)用[J].集成電路應(yīng)用，2023，40（7）：264-265.

[4] 傅赟.互聯(lián)網(wǎng)背景下翻轉(zhuǎn)課堂模式在高校創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育中的應(yīng)用：評《創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)管理——慕課與翻轉(zhuǎn)課堂》[J].科技管理研究，2023，43（9）：后插13.

[5] 吳凡.增強現(xiàn)實技術(shù)在教學中的應(yīng)用研究[J].科技創(chuàng)新與品牌，2023（5）：76-78.

【通聯(lián)編輯：張薇】