虚拟现实技术在职业教育教学中的应用——以机电专业教学为例

江西冶金职业技术学院 黄辉

一．虚拟现实技术的概述

虚拟现实技术（即Virtual Reality，简称VR技术），是20世纪发展起来的一项全新的实用技术，它囊括计算机、电子信息、仿真技术，其基本实现方式是以计算机技术为主，利用并综合三维图形技术、多媒体技术、仿真技术、显示技术、伺服技术等多种高科技的最新发展成果，借助计算机等设备模拟创建一个三维虚拟世界，不仅真实的再现客观世界，甚至赶超客观世界，打破时间和空间的限制，给使用者提供视觉、嗅觉、触觉及其他感觉的体验。VR技术是一种全新的人机交互模式，使用者可以根据自己的意愿对虚拟世界进行操纵和改变，身临其境般地探索虚拟世界的事物。

VR技术的发展方向主要归纳为: 低成本快速建模技术、实时三维图形生成和显示技术、新型交互设备的研制、智能化和自然的虚拟现实建模以及分布式虚拟现实技术。随着VR技术的发展以及内容的不断丰富，VR将成为影响所有领域的革命性技术，预期将成为下一代通用计算平台。PC时代，我们用鼠标和键盘操作虚拟桌面；智能手机时代，我们用touch、拟物方式和屏幕交互； 下一个时代，我们或许可以直接用视觉、手势、语音去操作真实世界，就像人与人沟通一样。

二．虚拟现实技术在机电专业教学中的应用

1. 虚拟现实技术在教学中的作用

在计算机软件飞速发展的今天，VR技术逐渐被应用到各个领域，成为时代的新宠儿。而用于教育领域更成为教育改革的重要手段，促使着教学手段的快速更新。教师要严谨利用VR技术进行教学实践，谨慎把握方向，将VR技术完美地与课堂教学相结合，在有限的空间提供无限的可能。借助VR技术进行教学，教师能够利用仿真、模拟、借用等方式，使教学环境更为逼真，接近真实世界。将虚拟现实技术用于教学，能够最大程度上地揭示与展现事物的本质，虚拟展示事物的运动规律及其之间的关系。有效发挥学生自我感知能力，使学生能够接收更多更具体的信息，加深对知识的理解与记忆，也能够促使学生更加熟练地掌握专业技能。

2. VR技术在机电专业教学中应用的必要性

当前职业教育，主要培养技术技能型人才。基于这种定位，职业教育偏重实践教学，提高学生的动手能力，实际的操作能力，使他们能掌握一定的专业技能，职业院校机电专业课程的培养目标亦如此：为相关企业培养高素质技术技能型人才。然而在实际教学中，机电专业课程尤其是一体化课程往往会因为实验/实训设备、实验/实训场地、教学经费等方面的不足，而使一些应该开设的教学实验/实训项目无法开展。利用虚拟现实系统，可以弥补这些方面的不足，学生可以做各种各样的实践，获得与真实实验/实训一样的体验，从而丰富感性认识，加深对教学内容的理解，提高各种机电方面的实践技能。

将VR技术应用于机电专业课程教学，可以为师生提供一种全虚拟状态的学习和工作环境，让各方都免受由于机电设备和其它安全因素导致的阻碍教学和学习的事故。对于教师而言，VR技术蕴含的先进信息化技术能为教师的教育教学开拓眼界，丰富教学内容，在不断教学实践中不断总结和创新更加适合学生的教学模式。对于学生来说，也可通过VR技术，根据自身情况选择适合自己学习能力的内容展开学习。VR技术与机电专业的结合，让教学和学习的自主性进一步被释放，是机电专业面向现代机电技术发展的重要改革，也是信息化时代“互联网+教育”新模式的良好实践。

3. 产生的积极效果

（1）可以降低教学成本

教学成本的降低可从以下3个方面体现：

1）减少设备的采购费用。为建立功能强大、涵盖面广的机电实训中心，大部分职业院校会采购一些先进的机电实训设备，这些都将耗费一定的教学资金，而且机电技术发展比较快，岗位需求不断变化，教学内容也要随着更新，大批量采购同一种机电设备将大大增加教学成本。可以借助VR技术搭建该种设备的虚拟仿真实训平台，它具有升级迅速、扩展性好、价格低廉等特点，从而减少设备大批购买的资金投入，且能克服学生实训工位不足的缺点。

2）降低维护成本。当前大部分职业院校机电专业普遍存在硬件设备维护成本偏高，频繁使用设备容易导致功能失效、参数错误甚至设备损坏等情形。而在电脑上操作该设备的虚拟仿真教学系统，先让学生熟练掌握了正确的流程以后再进行现场实际操作，则将大大降低设备的损耗程度，从而节约大量的实训开支。

3）虚拟仿真系统可突破教学困境。当前职业院校的高职机电专业学制三年，但在校学习时间比较短，仅有两年或两年半。引入虚拟仿真实训教学系统则可在短时间内提高学生的学习效率，从而保证教师的教学质量和教学进度。

（2）能产生一定的经济效益

校内实训室先使用，效果较好可推广至兄弟院校甚至商业化。开发后先在机电专业实训室试用，在电脑上安装该虚拟仿真实训教学系统就能实现多个班级同时进行虚拟实训教学，从而减少学校资金投入。该虚拟仿真实训教学系统一旦技术成熟，测试效果良好，预计可把软件商业化，投入市场，产生一定的经济效益。

四. 结束语

将虚拟现实技术应用于职业院校一体化课程教学，能将传统教育模式进行分解，引领着教育研究者们进入一个可重构教学的教学模式，冲破了传统教学的束缚，能开拓教学手段的新空间，确立非现实性的合理化，超越与创新新平台、新空间。不仅使课堂多元化，提升教学质量与教学手段，还能突破时间与空间的限制，满足学生的个性化学习需求。学生可以在虚拟环境中反复实验或实训而不存在任何风险，而且可以减少教学资金的投入。