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教育領域

 一、高等教育

通過VR技術建立教學虛擬環境可以盡可能地為學習者提供豐富的資源和大量的經驗背景,以便于學習者借助這一平臺來建構起自己的知識體系,形成自己的觀點和見解,促進知識和意義的建構。使傳統的“以教促學”的學習方式轉變為學習者通過自身與虛擬環境的交互獲取知識、技能的學習方式。虛擬現實技術在現代高等教育教學中的應用方式主要有:

1.虛擬演示教學

虛擬現實技術能夠為學生和老師創造逼真的虛擬演示環境以輔助教學,特別是一些教學艱澀難懂或演示成本高昂的學科,VR是非常有力的工具。如物理專業中,虛擬現實技術可以用于解釋某些物理概念,如位置與速度,力量與位移等。建筑與城市規劃學科的教學過程中同樣可以使用虛擬現實技術,利用其沉浸感和互動性強的特點不但能夠給學生帶來強烈、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進行修改,如改變建筑高度,改變建筑外立面的材質、顏色,改變綠化密度,從而進行比較分析。

2.虛擬仿真實驗

虛擬仿真實驗是指借助于多媒體、仿真和虛擬現實等技術在計算機上營造可輔助、部分替代甚至全部替代傳統實驗各操作環節的相關軟硬件操作環境,實驗者可以像在真實的環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于在真實環境中所取得的效果。虛擬仿真實驗建立在一個虛擬的實驗環境平臺仿真之上,注重的是實驗操作的交互性和實驗結果的仿真性。

如醫學院校的學生可在虛擬實驗室中,進行解剖和各種手術練習。用這項技術,由于不受標本、場地等的限制,其優越性和效果是不可估量和不可比擬的。例如,導管插入動脈的模擬器,可以使學生反復實踐導管插入動脈時的操作;眼睛手術模擬器,根據人眼的前眼結構創造出三維立體圖像,并帶有實時的觸覺反饋,學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構的血管、虹膜和鞏膜組織及角膜的透明度等。親身的經歷和感受會比單純的說教更加容易讓學生接受,交互會使得學生的學習得到事半功倍的效果。對學校來講,虛擬現實技術的使用在可以保證教學質量的前提下,使教學成本大規模的降低。

虛擬仿真實驗不僅有效緩解高等教育在經費、場地、實驗設備等方面普遍面臨的問題和壓力,而且開展網上虛擬實驗教學能夠突破傳統實驗對時、空的限制。在遠程教學中,教學實驗往往無法進行,而利用虛擬現實系統可以獲取與真實實驗一樣的體會,加深對教學內容的理解。

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,學生在虛擬的實驗環境中,可以放心操作危險的或危害人體的實驗,如化學實驗中,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和圖像處理技術,將科學計算過程中或者是計算結果的數據轉換為圖形或圖像,在屏幕上顯示出來并進行交互式處理的技術或方法。對于一些專業性強的學科,如生物教學中復雜的分子結構、火災中的三維體數據以及地震科學中繁雜的地震數據等,傳統的圖像分析技術和二維表現方法很難對其進行識別和度量;而使用虛擬現實技術則可以將計算過程以動態、立體的形式來表現,結果形象生動,用戶可以沉浸在虛擬環境之中,使用自然直觀的方式與虛擬的科學世界交互,大大提高數據解釋水平和推測準確性,加深對科學數據的理解。

二、職業教育

職業教育主要培養技術型和技能型人才,基于這種定位,職業教育偏重實踐教學,提高學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。然而在實際教學中,往往會因為實驗設備、實驗場地、教學經費等方面的原因,而使一些必要的實驗無法進行。利用虛擬現實,可以彌補這些方面的不足。

1. 實訓基地建設

在職業教學中,由于大量的教學內容屬于實踐性,受環境、場地、設施設備、不可控、不可再現等因素影響,難以實現有效教學。VR的沉浸式教學,能夠提升學生對知識結構、技能操作的學習興趣,解決設施設備不夠,場地不廣、時間不足、學習不便、安全不保、效率不高等問題。

2. 專業建設

2018年9月14日,教育部正式宣布在《普通高等學校高等職業教育(??疲I目錄》中增設“虛擬現實應用技術”專業,從2019年開始執行。據全國高等職業教育專業設置備案結果顯示,共有71所院校開設了“虛擬現實應用技術”專業(專業代碼:610216),分布于20個省。

3. 人才培養

通過VR專業建設,結合實訓基地,校企雙方共同培養VR技能型人才,開展VR技術社會培訓,符合社會就業需要。

4. 師資培訓

讓職校老師參與到企業學習,高職院校“雙師”培養。

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”、“以賽促教”、“以賽促改”,在參與大賽的過程中,讓學生的實踐技能水平得到不斷的提升。

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