VR技術(shù)在高職教學(xué)中的應(yīng)用論文
vr技術(shù)其實(shí)就是VR，中文的意思就是虛擬現(xiàn)實(shí)，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是一種能夠創(chuàng)建和體驗(yàn)虛擬世界的計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)，它利用計(jì)算機(jī)生成一種交互式的三維動(dòng)態(tài)視景，其實(shí)體行為的仿真系統(tǒng)能夠使用戶(hù)沉浸到該環(huán)境中。下面小編整理的VR技術(shù)在高職教學(xué)中的應(yīng)用論文，歡迎閱讀收藏。
論文摘要:多媒體技術(shù)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的出現(xiàn)給傳統(tǒng)的教學(xué)模式帶來(lái)了革命性的影響，VR技術(shù)在高職教學(xué)中的應(yīng)用，可以大大地提高教學(xué)質(zhì)量，促進(jìn)學(xué)生實(shí)踐能力的發(fā)展和提高。
目前各大高校的辦學(xué)規(guī)模均在逐步擴(kuò)大，多個(gè)校區(qū)并存的現(xiàn)象已成為現(xiàn)實(shí)，加之各個(gè)校區(qū)地理位置又較遠(yuǎn)，原有的教學(xué)資源就顯然不能滿足教學(xué)的需要，尤其是實(shí)驗(yàn)課存在的問(wèn)題更為突出。教育部《關(guān)子全面提高高等職業(yè)教育教學(xué)質(zhì)量的若干意見(jiàn)》中指出要充分利用現(xiàn)代信息技術(shù)開(kāi)發(fā)虛擬工廠、虛擬實(shí)驗(yàn)。因此將VR技術(shù)和職業(yè)教育結(jié)合起來(lái)就成為必要。VR技術(shù)進(jìn)人高職院校能有效地營(yíng)造教學(xué)環(huán)境和實(shí)驗(yàn)環(huán)境，提高學(xué)生掌握知識(shí)技能的能力。本文闡述VR技術(shù)在高職教育中的應(yīng)用。
1．VR的概念和特征
VR(VirtualReality，虛擬現(xiàn)實(shí))是利用計(jì)算機(jī)、電子技術(shù)、圖像技術(shù)、傳感器技術(shù)、多媒體技術(shù)、人機(jī)接口技術(shù)及仿真技術(shù)等多種科學(xué)技術(shù)發(fā)展起來(lái)的計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的最新技術(shù)，是一種可以創(chuàng)建和體驗(yàn)虛擬世界的計(jì)算機(jī)仿真系統(tǒng)。虛擬技術(shù)是一門(mén)富有挑戰(zhàn)性的交叉技術(shù)、前沿科學(xué)和研究領(lǐng)域。目前虛擬技術(shù)已涉及到軍事、教育、醫(yī)學(xué)、心理學(xué)、商業(yè)、影視等領(lǐng)域，是21世紀(jì)的重要發(fā)展學(xué)科。
虛擬環(huán)境是利用計(jì)算機(jī)生成并控制的，因此人處在利用VR技術(shù)創(chuàng)建的虛擬環(huán)境之中和真實(shí)環(huán)境是沒(méi)有差別的。VR具有3個(gè)最突出的特性:沉浸性(IllusionofImmersion)、構(gòu)想性(Imagination)和交互性(Interactivity)。
1)沉浸性(IllusionofImmersion)沉浸感是指用戶(hù)在純自然的狀態(tài)下借助交互設(shè)備和自身的感知覺(jué)系統(tǒng)對(duì)虛擬環(huán)境的投人程度。虛擬世界給人一種身臨其境的感覺(jué)。
2)構(gòu)想性(Imagination)指借助虛擬技術(shù)可以使用戶(hù)沉浸其中并獲得新的知識(shí)，從而使用戶(hù)深化概念和萌發(fā)新意。因此說(shuō)VR可以啟發(fā)人創(chuàng)造性思維，使抽象概念具體化。
3)交互性(Interactivity)人們可以通過(guò)使用專(zhuān)門(mén)的輸人和輸出設(shè)備(主要通過(guò)數(shù)據(jù)手套、頭盔、數(shù)據(jù)衣等)以自然地方式(如自身的語(yǔ)言、動(dòng)作等)和虛擬世界中的對(duì)象進(jìn)行交互操作和交流。
2虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在職業(yè)教育中的應(yīng)用
職業(yè)教育不僅要給學(xué)生傳授文化知識(shí)，更重要的是讓學(xué)生掌握專(zhuān)業(yè)技術(shù)和技能，強(qiáng)調(diào)學(xué)生的生產(chǎn)實(shí)踐能力，培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力是職業(yè)教育的特色和重點(diǎn)。
VR技術(shù)在教學(xué)中的應(yīng)用表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:
(1)虛擬實(shí)驗(yàn)室。利用VR技術(shù)可以構(gòu)建各種虛擬實(shí)驗(yàn)室，緩解高職院校實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源不足的問(wèn)題，推動(dòng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的現(xiàn)代化發(fā)展，可以使學(xué)生足不出戶(hù)完成實(shí)驗(yàn)，卻可以獲得和真實(shí)環(huán)境下一樣的實(shí)驗(yàn)體會(huì)，加深對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容的理解。虛擬實(shí)驗(yàn)室還可打破時(shí)間和空間的限制，例如學(xué)生可以進(jìn)人犯罪現(xiàn)場(chǎng)，了解案發(fā)過(guò)程，這是其他的實(shí)驗(yàn)方法無(wú)法比擬的。虛擬實(shí)驗(yàn)既可以縮短時(shí)間，又可以獲得直觀、逼真的.效果。
(2)虛擬實(shí)物。職業(yè)教學(xué)中的很多試驗(yàn)設(shè)備比較昂貴，更新?lián)Q代又比較快，有些儀器又比較容易壞，這就增加了教學(xué)費(fèi)用。利用虛擬技術(shù)就可以為學(xué)生制作“虛擬”設(shè)備。虛擬設(shè)備逼近客觀事實(shí)，向?qū)W生揭示事物的本質(zhì)。例如在機(jī)械制圖教學(xué)中，很多機(jī)械元件不方便拆卸，利用虛擬實(shí)物，老師可以通過(guò)“移植”、“借用”等教學(xué)方式就很容易讓學(xué)生看到現(xiàn)象和本質(zhì)。
(3)模擬訓(xùn)練。利用VR技術(shù)結(jié)合多媒體技術(shù)可以構(gòu)建虛擬的實(shí)習(xí)環(huán)境，在這個(gè)虛擬的環(huán)境中進(jìn)行駕駛、維修等職業(yè)技能訓(xùn)練。在該環(huán)境中，學(xué)生可以反復(fù)練習(xí)，發(fā)現(xiàn)自己存在的問(wèn)題，通過(guò)多次的訓(xùn)練，掌握正確的操作方法。
(4)虛擬過(guò)程。用VR的方法來(lái)展現(xiàn)一些現(xiàn)實(shí)生活中無(wú)法看到的變化過(guò)程。學(xué)生通過(guò)自己的實(shí)驗(yàn)來(lái)控制事物的變化過(guò)程，完成所學(xué)知識(shí)的構(gòu)建。
3VR技術(shù)在高職教育中的意義
在VR中，基于自然方式的交互作用和個(gè)別化的學(xué)習(xí)環(huán)境提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，學(xué)生既是一個(gè)觀察者，又是一個(gè)積極的參與者。學(xué)生的各種感覺(jué)與虛擬的學(xué)習(xí)環(huán)境相互聯(lián)系和作用，這就激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，增強(qiáng)了學(xué)習(xí)的效果。
在VR環(huán)境下，學(xué)習(xí)者的各個(gè)感官都在和虛擬的外部世界發(fā)生著作用，學(xué)生完全沉浸于虛擬現(xiàn)實(shí)創(chuàng)造的學(xué)習(xí)環(huán)境中。例如我們?cè)谥v網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，可以利用VR來(lái)實(shí)現(xiàn)，學(xué)生可以設(shè)置數(shù)據(jù)的格式、數(shù)據(jù)流動(dòng)的方向和交換的方式等，這樣學(xué)生對(duì)網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)傳輸?shù)睦斫鈺?huì)更深人。
4結(jié)語(yǔ)
職業(yè)教育中引人VR技術(shù)，適應(yīng)我國(guó)職業(yè)教育發(fā)展的需求。在學(xué)校經(jīng)費(fèi)不足的情況下，利用多媒體技術(shù)、實(shí)物仿真技術(shù)與VR技術(shù)結(jié)合的方法，建立虛擬的現(xiàn)代化實(shí)驗(yàn)室，緩解了實(shí)驗(yàn)設(shè)備不足的問(wèn)題，同時(shí)也突破了傳統(tǒng)的教學(xué)手段，構(gòu)建了一種全新的教學(xué)模式。
VR技術(shù)作為一門(mén)新興的科學(xué)技術(shù)，它還在不斷地前進(jìn)和摸索。但VR技術(shù)自身的優(yōu)點(diǎn)使我們相信，在職業(yè)技術(shù)教育中，VR技術(shù)將有非常廣闊的發(fā)展前景。
拓展閱讀
簡(jiǎn)介
所謂虛擬現(xiàn)實(shí)，顧名思義，就是虛擬和現(xiàn)實(shí)相互結(jié)合。從理論上來(lái)講，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)（VR）是一種可以創(chuàng)建和體驗(yàn)虛擬世界的計(jì)算機(jī)仿真系統(tǒng)，它利用計(jì)算機(jī)生成一種模擬環(huán)境，使用戶(hù)沉浸到該環(huán)境中。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)就是利用現(xiàn)實(shí)生活中的數(shù)據(jù)，通過(guò)計(jì)算機(jī)技術(shù)產(chǎn)生的電子信號(hào)，將其與各種輸出設(shè)備結(jié)合使其轉(zhuǎn)化為能夠讓人們感受到的現(xiàn)象，這些現(xiàn)象可以是現(xiàn)實(shí)中真真切切的物體，也可以是我們?nèi)庋鬯床坏降奈镔|(zhì)，通過(guò)三維模型表現(xiàn)出來(lái)。因?yàn)檫@些現(xiàn)象不是我們直接所能看到的，而是通過(guò)計(jì)算機(jī)技術(shù)模擬出來(lái)的現(xiàn)實(shí)中的世界，故稱(chēng)為虛擬現(xiàn)實(shí)。
虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)受到了越來(lái)越多人的認(rèn)可，用戶(hù)可以在虛擬現(xiàn)實(shí)世界體驗(yàn)到最真實(shí)的感受，其模擬環(huán)境的真實(shí)性與現(xiàn)實(shí)世界難辨真假，讓人有種身臨其境的感覺(jué)；同時(shí)，虛擬現(xiàn)實(shí)具有一切人類(lèi)所擁有的感知功能，比如聽(tīng)覺(jué)、視覺(jué)、觸覺(jué)、味覺(jué)、嗅覺(jué)等感知系統(tǒng)；最后，它具有超強(qiáng)的仿真系統(tǒng)，真正實(shí)現(xiàn)了人機(jī)交互，使人在操作過(guò)程中，可以隨意操作并且得到環(huán)境最真實(shí)的反饋。正是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的存在性、多感知性、交互性等特征使它受到了許多人的喜愛(ài)。
發(fā)展歷史
1、第一階段有聲形動(dòng)態(tài)的模擬是蘊(yùn)涵虛擬現(xiàn)實(shí)思想的階段
1929年，Edward Link設(shè)計(jì)出用于訓(xùn)練飛行員的模擬器；1956年，Morton Heilig開(kāi)發(fā)出多通道仿真體驗(yàn)系統(tǒng)Sensorama。
2、第二階段虛擬現(xiàn)實(shí)萌芽階段
1965年，Ivan Sutherland發(fā)表論文“UltimateDisplay”（終極的顯示）；1968年，Ivan Sutherland研制成功了帶跟蹤的頭盔式立體顯示器（HMD）；1972年，NolanBushell開(kāi)發(fā)出第一個(gè)交互式電子游戲Pong。
3、第三階段虛擬現(xiàn)實(shí)概念的產(chǎn)生和理論初步形成階段
1977年，Dan Sandin等研制出數(shù)據(jù)手套SayreGlove；1984年，NASA AMES研究中心開(kāi)發(fā)出用于火星探測(cè)的虛擬環(huán)境視覺(jué)顯示器；1984年，VPL公司的JaronLanier首次提出“虛擬現(xiàn)實(shí)”的概念；1987年，JimHumphries設(shè)計(jì)了雙目全方位監(jiān)視器（BOOM）的最早原型。
4、第四階段（1990年至今）虛擬現(xiàn)實(shí)理論進(jìn)一步的完善和應(yīng)用階段
1990年，提出VR技術(shù)包括三維圖形生成技術(shù)、多傳感器交互技術(shù)和高分辨率顯示技術(shù)；VPL公司開(kāi)發(fā)出第一套傳感手套“DataGloves”，第一套HMD“EyePhoncs”；21世紀(jì)以來(lái)，VR技術(shù)高速發(fā)展，軟件開(kāi)發(fā)系統(tǒng)不斷完善，有代表性的如MultiGen Vega、Open Scene Graph、Virtools等。
分類(lèi)
VR涉及學(xué)科眾多，應(yīng)用領(lǐng)域廣泛，系統(tǒng)種類(lèi)繁雜，這是由其研究對(duì)象、研究目標(biāo)和應(yīng)用需求決定的。從不同角度出發(fā)，可對(duì)VR系統(tǒng)做出不同分類(lèi)。
1、根據(jù)沉浸式體驗(yàn)角度分類(lèi)
虛擬現(xiàn)實(shí)沉浸式體驗(yàn)分為非交互式體驗(yàn)、人——虛擬環(huán)境交互式體驗(yàn)和群體——虛擬環(huán)境交互式體驗(yàn)等幾類(lèi)。該角度強(qiáng)調(diào)用戶(hù)與設(shè)備的交互體驗(yàn)，相比之下，非交互式體驗(yàn)中的用戶(hù)更為被動(dòng)，所體驗(yàn)內(nèi)容均為提前規(guī)劃好的，即便允許用戶(hù)在一定程度上引導(dǎo)場(chǎng)景數(shù)據(jù)的調(diào)度，也仍沒(méi)有實(shí)質(zhì)性交互行為，如場(chǎng)景漫游等，用戶(hù)幾乎全程無(wú)事可做；而在人——虛擬環(huán)境交互式體驗(yàn)系統(tǒng)中，用戶(hù)則可用過(guò)諸如數(shù)據(jù)手套，數(shù)字手術(shù)刀等的設(shè)備與虛擬環(huán)境進(jìn)行交互，如駕駛戰(zhàn)斗機(jī)模擬器等，此時(shí)的用戶(hù)可感知虛擬環(huán)境的變化，進(jìn)而也就能產(chǎn)生在相應(yīng)現(xiàn)實(shí)世界中可能產(chǎn)生的各種感受。
如果將該套系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化、多機(jī)化，使多個(gè)用戶(hù)共享一套虛擬環(huán)境，便得到群體—虛擬環(huán)境交互式體驗(yàn)系統(tǒng)，如大型網(wǎng)絡(luò)交互游戲等，此時(shí)的VR系統(tǒng)與真實(shí)世界無(wú)甚差異。
2、根據(jù)系統(tǒng)功能角度分類(lèi)
系統(tǒng)功能分為規(guī)劃設(shè)計(jì)、展示娛樂(lè)、訓(xùn)練演練等幾類(lèi)。規(guī)劃設(shè)計(jì)系統(tǒng)可用于新設(shè)施的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，可大幅縮短研發(fā)時(shí)長(zhǎng)，降低設(shè)計(jì)成本，提高設(shè)計(jì)效率，城市排水、社區(qū)規(guī)劃等領(lǐng)域均可使用，如VR模擬給排水系統(tǒng)，可大幅減少原本需用于實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的經(jīng)費(fèi)；展示娛樂(lè)類(lèi)系統(tǒng)適用于提供給用戶(hù)逼真的觀賞體驗(yàn)，如數(shù)字博物館，大型3D交互式游戲，影視制作等，如VR技術(shù)早在70年代便被Disney用于拍攝特效電影；訓(xùn)練演練類(lèi)系統(tǒng)則可應(yīng)用于各種危險(xiǎn)環(huán)境及一些難以獲得操作對(duì)象或?qū)嵅俪杀緲O高的領(lǐng)域，如外科手術(shù)訓(xùn)練、空間站維修訓(xùn)練等。
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