教育领域

 一、高等教育

通过VR技术建立教学虚拟环境可以尽可能地为学习者提供丰富的资源和大量的经验背景,以便于学习者借助这一平台来建构起自己的知识体系,形成自己的观点和见解,促进知识和意义的建构。使传统的“以教促学”的学习方式转变为学习者通过自身与虚拟环境的交互获取知识、技能的学习方式。虚拟现实技术在现代高等教育教学中的应用方式主要有:

1.虚拟演示教学

虚拟现实技术能够为学生和老师创造逼真的虚拟演示环境以辅助教学,特别是一些教学艰涩难懂或演示成本高昂的学科,VR是非常有力的工具。如物理专业中,虚拟现实技术可以用于解释某些物理概念,如位置与速度,力量与位移等。建筑与城市规划学科的教学过程中同样可以使用虚拟现实技术,利用其沉浸感和互动性强的特点不但能够给学生带来强烈、逼真的多感官冲击,获得身临其境的体验,还可以很方便地对模型和材质进行修改,如改变建筑高度,改变建筑外立面的材质、颜色,改变绿化密度,从而进行比较分析。

2.虚拟仿真实验

虚拟仿真实验是指借助于多媒体、仿真和虚拟现实等技术在计算机上营造可辅助、部分替代甚至全部替代传统实验各操作环节的相关软硬件操作环境,实验者可以像在真实的环境中一样完成各种实验项目,所取得的实验效果等价于甚至优于在真实环境中所取得的效果。虚拟仿真实验建立在一个虚拟的实验环境平台仿真之上,注重的是实验操作的交互性和实验结果的仿真性。

如医学院校的学生可在虚拟实验室中,进行解剖和各种手术练习。用这项技术,由于不受标本、场地等的限制,其优越性和效果是不可估量和不可比拟的。例如,导管插入动脉的模拟器,可以使学生反复实践导管插入动脉时的操作;眼睛手术模拟器,根据人眼的前眼结构创造出三维立体图像,并带有实时的触觉反馈,学生利用它可以观察模拟移去晶状体的全过程,并观察到眼睛前部结构的血管、虹膜和巩膜组织及角膜的透明度等。亲身的经历和感受会比单纯的说教更加容易让学生接受,交互会使得学生的学习得到事半功倍的效果。对学校来讲,虚拟现实技术的使用在可以保证教学质量的前提下,使教学成本大规模的降低。

虚拟仿真实验不仅有效缓解高等教育在经费、场地、实验设备等方面普遍面临的问题和压力,而且开展网上虚拟实验教学能够突破传统实验对时、空的限制。在远程教学中,教学实验往往无法进行,而利用虚拟现实系统可以获取与真实实验一样的体会,加深对教学内容的理解。

此外,虚拟仿真实验还可以避免真实实验或操作所带来的各种危险,学生在虚拟的实验环境中,可以放心操作危险的或危害人体的实验,如化学实验中,可能带来危险的燃烧、爆炸等。

3.虚拟可视化

虚拟可视化是指运用计算机图形学和图像处理技术,将科学计算过程中或者是计算结果的数据转换为图形或图像,在屏幕上显示出来并进行交互式处理的技术或方法。对于一些专业性强的学科,如生物教学中复杂的分子结构、火灾中的三维体数据以及地震科学中繁杂的地震数据等,传统的图像分析技术和二维表现方法很难对其进行识别和度量;而使用虚拟现实技术则可以将计算过程以动态、立体的形式来表现,结果形象生动,用户可以沉浸在虚拟环境之中,使用自然直观的方式与虚拟的科学世界交互,大大提高数据解释水平和推测准确性,加深对科学数据的理解。

二、职业教育

职业教育主要培养技术型和技能型人才,基于这种定位,职业教育偏重实践教学,提高学生的动手能力和实际的操作能力,使他们能掌握一定的技能。然而在实际教学中,往往会因为实验设备、实验场地、教学经费等方面的原因,而使一些必要的实验无法进行。利用虚拟现实,可以弥补这些方面的不足。

1. 实训基地建设

在职业教学中,由于大量的教学内容属于实践性,受环境、场地、设施设备、不可控、不可再现等因素影响,难以实现有效教学。VR的沉浸式教学,能够提升学生对知识结构、技能操作的学习兴趣,解决设施设备不够,场地不广、时间不足、学习不便、安全不保、效率不高等问题。

2. 专业建设

2018年9月14日,教育部正式宣布在《普通高等学校高等职业教育(专科)专业目录》中增设“虚拟现实应用技术”专业,从2019年开始执行。据全国高等职业教育专业设置备案结果显示,共有71所院校开设了“虚拟现实应用技术”专业(专业代码:610216),分布于20个省。

3. 人才培养

通过VR专业建设,结合实训基地,校企双方共同培养VR技能型人才,开展VR技术社会培训,符合社会就业需要。

4. 师资培训

让职校老师参与到企业学习,高职院校“双师”培养。

5. VR技能大赛

通过校企合作,共同举办VR技能大赛,“以赛促学”、“以赛促教”、“以赛促改”,在参与大赛的过程中,让学生的实践技能水平得到不断的提升。

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