劉繼方+唐濤+姜曉震

虛擬現(xiàn)實已廣泛應用于航空航天、醫(yī)學實習、工程設計、軍事模擬、教育培訓等許多領域，作為新的教學媒體，虛擬現(xiàn)實無疑將對教學產(chǎn)生深遠的影響。

1 虛擬現(xiàn)實的類型

虛擬現(xiàn)實是人們對計算機及其非常復雜的數(shù)據(jù)進行可視化及交互操作的一種方法，與傳統(tǒng)的人機界面以及流行的視窗操作相比，虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)的基本特征是沉浸、交互和構(gòu)想。虛擬現(xiàn)實按其功能不同，可分成三種類型：

（1）桌面虛擬現(xiàn)實。利用個人計算機和低級工作站進行仿真，將計算機的屏幕作為用戶觀察虛擬現(xiàn)實世界的一個窗口。通過鼠標、追蹤球、鍵盤等輸入設備實現(xiàn)與虛擬現(xiàn)實世界的交互，通過計算機屏幕觀察 360°范圍內(nèi)的虛擬境界，并操縱其中的物體，但參與者缺少完全的沉浸，仍然會受到周圍現(xiàn)實環(huán)境的干擾。特點是結(jié)構(gòu)簡單、價格低廉，易于普及推廣。缺點是缺乏真實的現(xiàn)實體驗。

（2）沉浸型虛擬現(xiàn)實。使用者必須戴頭盔顯示器、數(shù)據(jù)手套等多種傳感跟蹤裝置， 才能與虛擬世界進行交互。優(yōu)點是用戶可排除外界干擾，全身心地投入到虛擬現(xiàn)實中去，獲得視覺、聽覺、力覺、觸覺、動覺等多方面的綜合感知。缺點是設備價格昂貴，難以普及推廣。

（3）分布式虛擬現(xiàn)實。利用遠程網(wǎng)絡，將不同用戶聯(lián)結(jié)起來，共享一個虛擬空間，多個用戶通過網(wǎng)絡對同一虛擬世界進行觀察和操作，達到協(xié)同工作的目的。

2 虛擬現(xiàn)實教學的優(yōu)點

虛擬現(xiàn)實能形象生動地表現(xiàn)發(fā)動機專業(yè)教學內(nèi)容，有效地營造發(fā)動機教學環(huán)境，提高學員掌握知識、技能的效率，達到優(yōu)化教學過程、提高教學質(zhì)量的目的，在教學中主要有以下優(yōu)點。

1. 虛擬情境化的學習環(huán)境

虛擬現(xiàn)實可以創(chuàng)設與工作崗位設備一致的學習環(huán)境，使學員能夠在沉侵式的操作崗位中進行學習。例如在動力裝置教學中，可以通過計算機虛擬不同崗位設備的情境，達到讓學員結(jié)合崗位設備學習的目的。總之，虛擬現(xiàn)實能夠為學員提供生動、逼真的學習環(huán)境，學員能夠成為虛擬環(huán)境的一名參與者，在虛擬環(huán)境中扮演一個角色，這對調(diào)動學員的學習積極性，突破教學的重點、難點，培養(yǎng)學員的技能方面都將起到積極的作用。

2. 徹底打破時間、空間的限制

利用虛擬現(xiàn)實可以使發(fā)動機專業(yè)設備的工作變化過程合乎理想地展現(xiàn)出來，時間和空間可以擴大和縮小，工作過程可以加速或延緩。例如：學員可以在數(shù)秒鐘之內(nèi)觀察到燃氣發(fā)生器的工作過程，也可以在幾分鐘里仔細觀察氣動球閥開度的詳細過程，還可以進入這些設備的內(nèi)部進行觀察。這些“親身”的經(jīng)歷與感受比空洞抽象的說教更具說服力，對傳統(tǒng)的課堂教學是非常好的補充，同時也可以激發(fā)學員的學習興趣。

3. 彌補教學條件的不足

利用虛擬現(xiàn)實，可以解決發(fā)動機專業(yè)教學中存在的設備不足、型號落后的問題，并將有助于解決發(fā)動機專業(yè)教學中結(jié)構(gòu)不可視、不可摸、不可入等問題，解決內(nèi)部原理形象化教學問題，加深對教學內(nèi)容的理解。

3 虛擬現(xiàn)實教學的功能

在發(fā)動機專業(yè)教學過程中可采用桌面虛擬現(xiàn)實，增加學習內(nèi)容的形象性和趣味性，虛擬現(xiàn)實在教學中的功能有以下幾個方面：

1.搭建虛擬實驗室

利用虛擬現(xiàn)實，可以建立虛擬實驗室，在“實驗室”里，學員可以做各種實驗。如在虛擬的火工品實驗室里，可以觀察燃燒、爆炸等反應現(xiàn)象。

2. 輔助技能訓練

虛擬現(xiàn)實的沉浸性和交互性，使學員能夠在虛擬的學習環(huán)境中扮演一個角色，全身心地投入到學習環(huán)境中去，這非常有利于學員的技能訓練。利用虛擬現(xiàn)實，可以做各種各樣的技能訓練，由于無任何危險，學員可以不厭其煩地反復練習，直至掌握操作技能為止。如加注系統(tǒng)操作技能訓練，學員可以反復操作控制設備，通過反復訓練，達到熟練掌握加注規(guī)程、加注設備操作的目的。

3. 解決知識難點突破

知識學習是指學員利用虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)學習各種知識。它的應用有兩個方面：一是再現(xiàn)設備實際工作過程中無法觀察到的變化過程，為學員提供生動、逼真的感性學習材料，幫助學員解決學習中的知識難點。例如，在學習轉(zhuǎn)注設備知識時，通過虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)，可以將學員帶到設備內(nèi)部去觀察內(nèi)部結(jié)構(gòu)和工作過程，給學員留下深刻的印象。虛擬現(xiàn)實在知識學習中的另一個應用是，使抽象的概念、理論直觀化、形象化，方便學員對抽象概念的理解。endprint