一、高等教育
通過VR技術(shù)建立教學(xué)虛擬環(huán)境可以盡可能地為學(xué)習(xí)者提供豐富的資源和大量的經(jīng)驗背景,以便于學(xué)習(xí)者借助這一平臺來建構(gòu)起自己的知識體系,形成自己的觀點和見解,促進(jìn)知識和意義的建構(gòu)。使傳統(tǒng)的“以教促學(xué)”的學(xué)習(xí)方式轉(zhuǎn)變?yōu)閷W(xué)習(xí)者通過自身與虛擬環(huán)境的交互獲取知識、技能的學(xué)習(xí)方式。虛擬現(xiàn)實技術(shù)在現(xiàn)代高等教育教學(xué)中的應(yīng)用方式主要有:
1.虛擬演示教學(xué)
虛擬現(xiàn)實技術(shù)能夠為學(xué)生和老師創(chuàng)造逼真的虛擬演示環(huán)境以輔助教學(xué),特別是一些教學(xué)艱澀難懂或演示成本高昂的學(xué)科,VR是非常有力的工具。如物理專業(yè)中,虛擬現(xiàn)實技術(shù)可以用于解釋某些物理概念,如位置與速度,力量與位移等。建筑與城市規(guī)劃學(xué)科的教學(xué)過程中同樣可以使用虛擬現(xiàn)實技術(shù),利用其沉浸感和互動性強的特點不但能夠給學(xué)生帶來強烈、逼真的多感官沖擊,獲得身臨其境的體驗,還可以很方便地對模型和材質(zhì)進(jìn)行修改,如改變建筑高度,改變建筑外立面的材質(zhì)、顏色,改變綠化密度,從而進(jìn)行比較分析。
2.虛擬仿真實驗
虛擬仿真實驗是指借助于多媒體、仿真和虛擬現(xiàn)實等技術(shù)在計算機上營造可輔助、部分替代甚至全部替代傳統(tǒng)實驗各操作環(huán)節(jié)的相關(guān)軟硬件操作環(huán)境,實驗者可以像在真實的環(huán)境中一樣完成各種實驗項目,所取得的實驗效果等價于甚至優(yōu)于在真實環(huán)境中所取得的效果。虛擬仿真實驗建立在一個虛擬的實驗環(huán)境平臺仿真之上,注重的是實驗操作的交互性和實驗結(jié)果的仿真性。
如醫(yī)學(xué)院校的學(xué)生可在虛擬實驗室中,進(jìn)行解剖和各種手術(shù)練習(xí)。用這項技術(shù),由于不受標(biāo)本、場地等的限制,其優(yōu)越性和效果是不可估量和不可比擬的。例如,導(dǎo)管插入動脈的模擬器,可以使學(xué)生反復(fù)實踐導(dǎo)管插入動脈時的操作;眼睛手術(shù)模擬器,根據(jù)人眼的前眼結(jié)構(gòu)創(chuàng)造出三維立體圖像,并帶有實時的觸覺反饋,學(xué)生利用它可以觀察模擬移去晶狀體的全過程,并觀察到眼睛前部結(jié)構(gòu)的血管、虹膜和鞏膜組織及角膜的透明度等。親身的經(jīng)歷和感受會比單純的說教更加容易讓學(xué)生接受,交互會使得學(xué)生的學(xué)習(xí)得到事半功倍的效果。對學(xué)校來講,虛擬現(xiàn)實技術(shù)的使用在可以保證教學(xué)質(zhì)量的前提下,使教學(xué)成本大規(guī)模的降低。
虛擬仿真實驗不僅有效緩解高等教育在經(jīng)費、場地、實驗設(shè)備等方面普遍面臨的問題和壓力,而且開展網(wǎng)上虛擬實驗教學(xué)能夠突破傳統(tǒng)實驗對時、空的限制。在遠(yuǎn)程教學(xué)中,教學(xué)實驗往往無法進(jìn)行,而利用虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)可以獲取與真實實驗一樣的體會,加深對教學(xué)內(nèi)容的理解。
此外,虛擬仿真實驗還可以避免真實實驗或操作所帶來的各種危險,學(xué)生在虛擬的實驗環(huán)境中,可以放心操作危險的或危害人體的實驗,如化學(xué)實驗中,可能帶來危險的燃燒、爆炸等。
3.虛擬可視化
虛擬可視化是指運用計算機圖形學(xué)和圖像處理技術(shù),將科學(xué)計算過程中或者是計算結(jié)果的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為圖形或圖像,在屏幕上顯示出來并進(jìn)行交互式處理的技術(shù)或方法。對于一些專業(yè)性強的學(xué)科,如生物教學(xué)中復(fù)雜的分子結(jié)構(gòu)、火災(zāi)中的三維體數(shù)據(jù)以及地震科學(xué)中繁雜的地震數(shù)據(jù)等,傳統(tǒng)的圖像分析技術(shù)和二維表現(xiàn)方法很難對其進(jìn)行識別和度量;而使用虛擬現(xiàn)實技術(shù)則可以將計算過程以動態(tài)、立體的形式來表現(xiàn),結(jié)果形象生動,用戶可以沉浸在虛擬環(huán)境之中,使用自然直觀的方式與虛擬的科學(xué)世界交互,大大提高數(shù)據(jù)解釋水平和推測準(zhǔn)確性,加深對科學(xué)數(shù)據(jù)的理解。
二、職業(yè)教育
職業(yè)教育主要培養(yǎng)技術(shù)型和技能型人才,基于這種定位,職業(yè)教育偏重實踐教學(xué),提高學(xué)生的動手能力和實際的操作能力,使他們能掌握一定的技能。然而在實際教學(xué)中,往往會因為實驗設(shè)備、實驗場地、教學(xué)經(jīng)費等方面的原因,而使一些必要的實驗無法進(jìn)行。利用虛擬現(xiàn)實,可以彌補這些方面的不足。
1. 實訓(xùn)基地建設(shè)
在職業(yè)教學(xué)中,由于大量的教學(xué)內(nèi)容屬于實踐性,受環(huán)境、場地、設(shè)施設(shè)備、不可控、不可再現(xiàn)等因素影響,難以實現(xiàn)有效教學(xué)。VR的沉浸式教學(xué),能夠提升學(xué)生對知識結(jié)構(gòu)、技能操作的學(xué)習(xí)興趣,解決設(shè)施設(shè)備不夠,場地不廣、時間不足、學(xué)習(xí)不便、安全不保、效率不高等問題。
2. 專業(yè)建設(shè)
2018年9月14日,教育部正式宣布在《普通高等學(xué)校高等職業(yè)教育(??疲I(yè)目錄》中增設(shè)“虛擬現(xiàn)實應(yīng)用技術(shù)”專業(yè),從2019年開始執(zhí)行。據(jù)全國高等職業(yè)教育專業(yè)設(shè)置備案結(jié)果顯示,共有71所院校開設(shè)了“虛擬現(xiàn)實應(yīng)用技術(shù)”專業(yè)(專業(yè)代碼:610216),分布于20個省。
3. 人才培養(yǎng)
通過VR專業(yè)建設(shè),結(jié)合實訓(xùn)基地,校企雙方共同培養(yǎng)VR技能型人才,開展VR技術(shù)社會培訓(xùn),符合社會就業(yè)需要。
4. 師資培訓(xùn)
讓職校老師參與到企業(yè)學(xué)習(xí),高職院?!半p師”培養(yǎng)。
5. VR技能大賽
通過校企合作,共同舉辦VR技能大賽,“以賽促學(xué)”、“以賽促教”、“以賽促改”,在參與大賽的過程中,讓學(xué)生的實踐技能水平得到不斷的提升。
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