田容雨

我國(guó)高職教育以培養(yǎng)應(yīng)用型、技能型人才為理念，以培養(yǎng)學(xué)生的技術(shù)應(yīng)用能力為目標(biāo)，實(shí)驗(yàn)教學(xué)在教學(xué)計(jì)劃中占有較大比重；而實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容要求越來越高，實(shí)驗(yàn)器材、設(shè)備的相對(duì)落后影響了實(shí)驗(yàn)教學(xué)的發(fā)展和學(xué)生實(shí)踐能力的培養(yǎng)。隨著虛擬實(shí)驗(yàn)技術(shù)的成熟，人們開始認(rèn)識(shí)到虛擬實(shí)驗(yàn)在教育領(lǐng)域的應(yīng)用價(jià)值。近年來，國(guó)內(nèi)的許多高校都根據(jù)自身科研和教學(xué)的需求，利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，建立各種虛擬實(shí)驗(yàn)室，它擁有傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室難以比擬的優(yōu)勢(shì)，在

廣泛的實(shí)驗(yàn)教學(xué)技術(shù)領(lǐng)域中提供無限的虛擬體驗(yàn)。

虛擬現(xiàn)實(shí)

虛擬現(xiàn)實(shí)是利用計(jì)算機(jī)模擬產(chǎn)生一個(gè)三維空間的虛擬世界，提供給使用者關(guān)于視覺、聽覺、觸覺等感官的模擬，讓使用者如同身歷其境，觀察三維空間內(nèi)的事物。概括地說，虛擬現(xiàn)實(shí)是人們通過計(jì)算機(jī)對(duì)復(fù)雜數(shù)據(jù)進(jìn)行可視化操作與交互的一種全新方式，與傳統(tǒng)的人機(jī)界面以及流行的視窗操作相比，虛擬現(xiàn)實(shí)在技術(shù)思想上有質(zhì)的飛躍。

虛擬實(shí)驗(yàn)

虛擬實(shí)驗(yàn)是采用虛擬現(xiàn)實(shí)等技術(shù)，模擬傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)操作環(huán)節(jié)的軟硬件實(shí)驗(yàn)環(huán)境，包括虛擬的實(shí)驗(yàn)設(shè)備、實(shí)驗(yàn)工具、實(shí)驗(yàn)對(duì)象等。實(shí)驗(yàn)過程主要是對(duì)虛擬對(duì)象的操作，實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以被處理、存儲(chǔ)，實(shí)驗(yàn)過程可以不斷重復(fù)進(jìn)行，虛擬實(shí)驗(yàn)注重的是實(shí)驗(yàn)操作的交互性和實(shí)驗(yàn)結(jié)果的仿真性。

虛擬實(shí)驗(yàn)室及其優(yōu)點(diǎn)[1]

虛擬實(shí)驗(yàn)室是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用研究的重要載體，是以計(jì)算機(jī)軟硬件技術(shù)為基礎(chǔ)，使用軟件開發(fā)工具實(shí)現(xiàn)的一種虛擬實(shí)驗(yàn)環(huán)境，通過開發(fā)一系列虛擬實(shí)驗(yàn)?zāi)K來模擬真實(shí)的實(shí)驗(yàn)環(huán)境、實(shí)驗(yàn)設(shè)備和實(shí)驗(yàn)過程，實(shí)驗(yàn)者能夠進(jìn)行友好人機(jī)交互，真實(shí)感受互動(dòng)的實(shí)驗(yàn)過程，身臨其境地進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作。虛擬實(shí)驗(yàn)室與傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室相比有以下優(yōu)點(diǎn)。

突破傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)對(duì)時(shí)間和空間的限制針對(duì)許多實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，學(xué)生都可以進(jìn)入這些物體的內(nèi)部進(jìn)行觀察，通過虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象可以在很短的時(shí)間內(nèi)展現(xiàn)給學(xué)生觀察。

增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)的擴(kuò)展性和零維護(hù)在實(shí)驗(yàn)過程中，學(xué)生可以發(fā)散思維，任意組合操作實(shí)驗(yàn)設(shè)備，并且不會(huì)造成實(shí)驗(yàn)設(shè)備的損害。

節(jié)省成本，突破設(shè)備、場(chǎng)地、經(jīng)費(fèi)等硬件的限制

降低操作風(fēng)險(xiǎn)學(xué)生可以操作各種帶有危險(xiǎn)性的實(shí)驗(yàn)，不會(huì)對(duì)人體造成傷害。虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)應(yīng)用于高職教育是教育技術(shù)發(fā)展的一個(gè)飛躍，它營(yíng)造了“自主學(xué)習(xí)”的環(huán)境，由傳統(tǒng)的“以教促學(xué)”的學(xué)習(xí)模式變?yōu)閷W(xué)生與虛擬環(huán)境的交互，從而得到新知識(shí)的學(xué)習(xí)模式。

虛擬實(shí)驗(yàn)室的實(shí)現(xiàn)方案[2]

建立一個(gè)完整的虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)首先是選擇切實(shí)可行的虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)解決方案。目前可以采用Web開發(fā)技術(shù)來構(gòu)建虛擬實(shí)驗(yàn)室，采用B/S模式，用戶可以通過Internet方式訪問虛擬實(shí)驗(yàn)室，通過訪問、操作虛擬實(shí)驗(yàn)室，不僅能夠提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果，而且對(duì)于缺乏實(shí)驗(yàn)條件的學(xué)生來說，可以通過網(wǎng)絡(luò)訪問，身臨其境地觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，甚至可以與同學(xué)合作進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

友好的人機(jī)交互界面學(xué)生進(jìn)行虛擬實(shí)驗(yàn)時(shí)，需要通過用戶界面與虛擬的設(shè)備進(jìn)行交互操作，因此界面的設(shè)計(jì)要求友好，易于操作，用戶可以選擇通過鍵盤輸入、語音輸入等方式對(duì)實(shí)驗(yàn)設(shè)備進(jìn)行操作，并能發(fā)現(xiàn)問題，解決問題，讓學(xué)生體會(huì)到虛擬實(shí)驗(yàn)的樂趣。

靈活地設(shè)置環(huán)境參數(shù)實(shí)驗(yàn)輔導(dǎo)教師根據(jù)實(shí)驗(yàn)的要求，在虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的服務(wù)器端為不同的實(shí)驗(yàn)設(shè)置不同的系統(tǒng)參數(shù)。例如，在汽車電氣實(shí)驗(yàn)過程中，教師可以設(shè)置幾個(gè)故障點(diǎn)，讓學(xué)生查找線路故障出現(xiàn)的原因和解決的辦法，通過這樣的線路故障的模擬，學(xué)生可以理論聯(lián)系實(shí)際，學(xué)以致用，遇到復(fù)雜的電路問題，學(xué)生可以在網(wǎng)上互相討論，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

實(shí)體操作過程在進(jìn)行虛擬實(shí)驗(yàn)過程中，學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，觀察、分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，檢驗(yàn)試驗(yàn)結(jié)

果。

虛擬實(shí)驗(yàn)在高職實(shí)訓(xùn)中的應(yīng)用

目前高職實(shí)訓(xùn)教學(xué)因?yàn)榉N種原因開展得并不好。利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)建立起來的虛擬實(shí)訓(xùn)基地，其設(shè)備和零部件都是虛擬的，可以根據(jù)實(shí)驗(yàn)需要隨時(shí)生成新的虛擬設(shè)備。實(shí)訓(xùn)內(nèi)容可以不斷更新，使實(shí)訓(xùn)及時(shí)跟上技術(shù)的進(jìn)步。同時(shí)，虛擬現(xiàn)實(shí)的沉浸性和交互性，使學(xué)生能夠在虛擬的實(shí)驗(yàn)環(huán)境中與虛擬設(shè)備友好地交互，非常有利于學(xué)生在技能方面的訓(xùn)練，包括計(jì)算機(jī)的拆裝、電路的檢測(cè)、汽車駕駛、汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的拆裝、線路維修等各種技能的訓(xùn)練。由于虛擬的訓(xùn)練系統(tǒng)不存在任何風(fēng)險(xiǎn)，學(xué)生可以反復(fù)進(jìn)行練習(xí)，直到掌握操作技能為止。例如在虛擬汽車駕駛訓(xùn)練系統(tǒng)中，學(xué)生可以反復(fù)操作起步、行車、停車、倒樁等過程，通過反復(fù)訓(xùn)練，可以熟練掌握汽車駕駛技術(shù)。

參考文獻(xiàn)

[1]韓強(qiáng).虛擬實(shí)驗(yàn)室在高校實(shí)踐教學(xué)中的應(yīng)用與研究[J].吉林工程技術(shù)師范學(xué)院學(xué)報(bào),2007(6)

[2]劉俊.基于Web的網(wǎng)絡(luò)虛擬實(shí)驗(yàn)室的構(gòu)建[J].喀什師范學(xué)院學(xué)報(bào),2008(5)

（作者單位：山東大學(xué)威海分校職業(yè)技術(shù)學(xué)院)