虚拟现实技术在高职实训教学中的应用获奖科研报告

虚拟现实技术在高职实训教学中的应用获奖科研报告【摘要】高职是教育领域重要组成，在为社会输送高质量应用型人才方面发挥着不可小觑作用。但纵观高职院校教育现状，普遍存在学生应用能力和实践能力薄弱情况。多数高职教师应用的实训教学方式过于单一，很少为学生创设真实探究和实践环境，学生思维和动手操作能力无法得到发展。集传感器技术、多媒体计算机技术、传感器技术、人工智能技术等于一体的虚拟现实技术能为学生呈现真实化实践平台，调动学生参与实训教学活动积极性，提高实训教学效果。

【关键词】高职实训;教学;虚拟现实技术;应用策略

随着经济水平大幅度提升，信息技术也在此背景下实现蓬勃发展，其中虚拟现实技术是一种集现实技术、计算机图形学、传感技术、人工智能于一体的计算机综合技术，通过计算机生成的三维交互环境为参与者提供较强的交互性、沉浸感、构想性。当前很多高职院校在实训教学中应用虚拟现实技术，简化微观解剖研究、动态过程仿真、直观效果设计和技能技术培训等较为复杂的教学内容，促使学生高效理解和掌握，提高实训教学效果，强化实践操作技能。

1高职实训教学现状

当前高职实训教学存在以下现状：①无法实现庞大生产线;部分高职实训内容为工业自动化生产线规模，结构复杂，设备庞大，数量多，需要占据学校较多场地且生产线物流对接较为复杂，很多高职院校不会花费资金建设相关实训场地，也无法将企业自动化生产线搬至校园，影响实训效果。②无法保证人人操作;由于受实训场地空间、实训基地建设资金投入等各种因素限制，高职院校无法做到每个学生都能在参与实训活动时具有一台设备，只能以小组合作形式进行实训操作，无疑影响实训教学效果。③无法呈现危险实训场景;高职部分实训场景有一定危险性，例如电气化、机电专业的维修实训和建筑测量专业高空实训都具有危险性，如果让学生在实际场景中实训则会维修学生人身安全。高职院校在贯彻“安全第一”的原则，其实训教学无法呈现真实实训场景，导致上述实训只能依附于观看操作视频和书写报告形式，降低实训教学效果。

2在高职实训教学中应用虚拟现实技术

2.1强化实训真实体验

在高职实训教学中应用虚拟现实技术能有效调动学生感官，促使学生在虚拟环境中体验和感悟知识，强化真实体验感。此类体验式学习和传统语言讲述能使学生长久记忆，维持学生探究知识欲望。与此同时，虚拟现实技术能真实再现实训教学任务场景，指导学生在真实情境中运用所学知识熟练操作，整个实训教学过程具有强烈的的沉浸感，有利于集中学生注意力，提高学习效果。虚拟现实技术能搭建设备巡检、施工现场、自然灾害现场、事故现场等各种工况和设备作业现场。例如在机电专业自动化生产线实训教学可应用虚拟现实技术为学生直观模拟自来水企业自动化生产线，场景中具有各种类型设备，每名学生在实训教学中都可戴上头盔沉浸于好似真实实践操作场景中的环境，有效弥补高职院校实训教学无法为学生呈现生产线不足。再例如在地质勘探测量专业实验教学中可运用虚拟现实技术使学生在真实场景中体验自身身处河道与山地等场景中，运用AR眼镜实现运用手中测量工具测量虚拟山地位置和高度，提高实训教学成效。

2.2激发学生学习兴趣

高职院校部分专业的理论性和实践性较强，例如机械类专业课程中的机械制造技术、机械设计、机械原理等，如果运用语言文字为学生讲述理论知识，则会让学生产生单一枯燥感。应用虚拟现实技术能为学生呈现生动愉悦课堂氛围，减缓学生学习压力，激发学生探究知识兴趣。例如在齿轮失效实训教学中，通常失效形式具有齿面折断、齿面磨损、齿面点蚀、塑性变形、齿面胶合等，传统文字讲述必然会有一定的枯燥感，甚至还会无法使学生透彻理解，极易出现概念混淆情况。教师运用虚拟现实技术为学生构建上述五种齿轮失效场景，即模拟齿轮由于受到某种原因影响从正常状态逐渐演变为上述五种失效情况，学生在真实化场景中深入了解所学知识，提高实训教学效果。

2.3降低实验操作风险

高职院校机械类专业在实训过程中需运用成本较高的设备，一般做一次实验会花费较长时间且付出较大代价。借助虚拟现实技术开展实训教学能较好地解决上述问题，即用户可根据实训所需建立虚拟模型和场景，再结合实验原理设置场景中多个要素间的运动与逻辑关系，最后通过设备与虚拟场景实现交互，促使学生在交互性与沉浸感中完成实验操作。例如高职教师可指导学生运用虚拟现实技术完成数控机床加工零件实验，该实验分为设备结构了解、实验原理演示、实验操作、程序编写、实验实施等多个步骤。在设备结构了解过程中可借助虚拟现实技术可拆卸和装配实验所需各个部件，随即单独讲述每个部件功能以及在工作中运动传递演示。通常传统实验操作难以拆装机装和分析内部结构，虚拟现实技术就能实现这一效果。在实验原理演示模块可通过输入指令、控制机床主轴等执行机构运动高效加工文件，再结合三维动画为学生呈现实验原理，此方式能较好地激发学生学习兴趣。在实验操作与实施模块可通过编写程序以及添加程序自动检测功能，避免误操作，最后观看工件加工过程能迅速且细致的观察整个实验操作过程，有效掌握操作技能。

3结语

总之，高职教育在蓬勃发展的科学技术背景下也相继更新教学理念和方式，尤其在培养学实践动手能力和解决实际问题能力方面广泛应用以虚拟现实