VR技术在高职院校培训教育中的应用探索

梁玉凤

摘 要：文章基于目前高职培训教育中所使用的虚拟仿真系统硬件精密程度及软件仿真程度的不同，而带来的VR系统“沉浸性”程度高低以及“交互性”交互程度的不同，积极探索四种类型的VR技术在高职院校培训教育中的应用。

关键词：培训教育；VR技术；沉浸性；实训

中图分类号：G642；G712 文献标志码：A 文章编号：1008-3561（2017）36-0016-01

当前，不同类型VR技术的出现和在高职院校培训教育中的广泛应用，可以使受培训者通过虚拟现实系统“身临其境”般地深入真实的工作环境中进行操作，提前获得在传统课堂中无法亲身体验到的真实世界工作经历。

一、什么是VR技术

所谓VR技术，即虚拟现实技术，是随着传感器技术和计算机技术的发展孕育而生的一种崭新的人机交互手段，是指在触、嗅、视、听、味觉等方面高度逼真的计算机模拟环境，其最主要的技术特征分别是“沉浸性”和“交互性”。VR技术的“沉浸性”和“交互性”特征分别代表了用户使用系统提供的交互设备，通过自我的感知系统，对计算机软件虚拟出来的环境的实际介入程度以及用户在计算机虚拟环境中进行操作的容易程度和由此操作获得反馈的自然程度。基于目前在高职培训教育中所使用的虚拟仿真系统硬件精密程度及软件仿真程度的不同而带来的VR系统“沉浸性”程度高低以及“交互性”交互程度的不同，大致可将VR系统划分为桌面式虚拟现实系统、增强式虚拟现实系统、沉浸式虚拟现实系统、分布式虚拟现实系统四类。四类VR系统适应不同学科领域的培训教育情景，担当着不同的角色，发挥着各自不同的作用。

二、四类VR系统的作用

桌面式虚拟现实系统是目前高职院校培训教育中操作最简单、使用最广泛的一类虚拟现实系统。它的结构简单，在由计算机软件独立构成的虚拟仿真环境中，用户通过使用传统的鼠标、键盘、手写板等硬件输入设备对虚拟仿真系统进行数据输入，系统反馈的操作及运算结果主要由计算机输出设备电脑显示器进行输出，不需要额外的硬件设备和精密传感器，即系统为“纯软件虚拟现实系统”。桌面式虚拟现实系统基本不对计算机系统提出额外的硬件要求，软硬件实现成本较低，易于普及推广，然而系统仅为操作计算机模拟，使用过程中用户体验代入感较弱，沉浸性相对较低。在计算机操作员的培训教学中，计算机操作系统安装实训是学员最重要的学习内容，然而传统计算机实验室是禁止对计算机系统进行任何改动的，这就无法给学员提供真实安装环境。学校在实验室现有计算机上安装虚拟仿真软件，由计算机虚拟出另外一台计算机，学员可在虚拟出来的计算机上进行安装操作系统等实验，完整实现实际安装操作系统的工作过程。实验给用户带来最真实的体验，在不增加、不损害实验设备的基础上，顺利完成了培训教学内容。

在增强式虚拟现实系统中，用户在接触现实环境中真实物体的同时，可将虚拟画面通过佩戴的专业头盔显示器叠加在现实物体上，使计算机虚拟生成的图形和用户周围实际环境有效重叠在一起，是一种“真实环境”+“虚拟图形”的仿真方式。培训汽车等机械类设备构成原理及维修维护时，增强式虚拟现实系统可在构造虚拟环境的同时采集并反映现实设备及零部件的位置、大小、相关维修工具等数据，结合实物操作，让用户在培训中直观了解设备及其零部件构成、维修工具，角色代入感较强，可通过培训掌握相关知识。如2014年，宝马公司推出一款增强现实眼镜用于汽车维修培训，系统通过智能眼镜可以按步骤向用户显示所要维修的车辆故障处的具体操作，甚至具体到用哪一个工具、拧哪一颗螺丝，用户在戴上它之后只需按照指示就可以解决包括发动机在内的汽车故障，并可以清晰、直观地学习装配结构和运作原理。

沉浸式虚拟现实系统利用头盔显示器暂时隔离用户在真实世界视觉和听觉的同时，利用数据手套封闭用户的手感通道，通过计算机虚拟视觉画面及模拟物体接触感，提供给用户完全沉浸的感官体验，使用户暂时隔离真实环境感受，进入一个虚拟的感知空间，体验完全置身于虚拟世界中的真实感觉。在沉浸式虚拟现实系统中，用户通过手控输入设备、位置跟踪器、眼睛视向跟踪器、声音等与虚拟系统进行交互并下达操作命令，系统将实时对各类型操作进行视觉及触觉反馈，使用户获得身临其境的感受，有较好的沉浸效果及用户体验。

分布式虚拟现实系统实际上是建立在VR技术与网络技术深度融合的基础上，使网络上多个用户通过共同进入到虚拟现实环境中，进而实现实时交互、资源共享及用户互动。用户可通过网络与其他用户进行交互和共享信息，并通过网络对虚拟世界进行观察和操作，以达到协同工作和复杂任务研究的目的。利用分布式虚拟现实系统，可打破空间的限制，讓学员在网络虚拟课堂上和任意地点的老师、同学进行“面对面”的交流互动。

三、结束语

VR技术已经成为高职院校培训教育领域内最具应用前景的一项技术，为培训教育过程提供了丰富的现实化方法，也为实训教学提供了更加真实的实训环境。随着VR技术的日臻成熟、设备成本的不断降低，该技术在高职院校教育教学过程中的应用将会更加广泛。

参考文献：

[1]孙略.VR、AR与电影[J].北京电影学院学报，2016（03）.

[2]王腼.基于VR展示与交互的教学系统设计与实现[D].上海交通大学，2013.endprint