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[摘 要]本文通过调查中职学校实验设备的现状，分析虚拟现实技术的应用，提出建立一套基于虚拟现实技术的实验教学的新方案，从而减少硬件设备的更新换代，使学生能够感受虚拟现实实验室的效果，帮助学生加强对所学知识的掌握，并将该技术的研究应用到中职学校各专业实验课程体系项目中。
[关键词]中职 虚拟现实 技术 教学
中图分类号：G712 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）16-0233-01
前言
目前，中职学校普遍存在着设备不足、设备落后和无力购买新设备等问题，需要采用新的方法来解决此类问题。在教学实践中，传统实验教学方法无法将抽象概念理论形象化、直观化，不容易达到帮助学生理解抽象概念的目的；尤其在职业教育中训练基本技能、发展智能、培养创新精神等方面具有极其重要的地位。教学中实验条件不足和实验需求旺盛之间的矛盾日益突出，这无疑不利于应用型、创新型人才的培养。面对这些问题，我们需要更新教学理念，开创新的教育教学环境，采用新的教育技术。建立可行的基于虚拟现实技术的实验方案，促进中职学校实验教学的顺利开展。
1 概念说明与限定
1.1 虚拟现实技术
虚拟现实是在计算机图形学、计算机仿真技术、人机接口技术、多媒体技术以及传感技术的基础上发展起来的交叉学科，概括地说，虚拟现实是人们通过计算机对复杂数据进行可视化操作与交互的一种全新方式，实现特殊的目的。虚拟现实技术的主要特征有以下几方面：多感知性、浸没感——又称临场感、交互性、构想性。从技术的角度来说，虚拟现实与传统的人机界面以及流行的视窗操作相比在技术思想上有了质的飞跃。
1.2 虚拟现实实验室
虚拟实验的基本思想是通过软件的方法模拟硬件的功能，旨在通过逼真的三维交互场景完成实验过程，得到如同做真实实验一样的体验。所以也可以这样定义：所谓虚拟实验室是指在计算机系统中采用虚拟现实技术构建各种虚拟实验环境，实验者可以像在真实的环境中一样完成各种预定的实验项目，所取得的学习或训练效果等价于甚至优于在真实环境中所取得的效果。本文中的虚拟现实实验室是虚拟现实技术的一个应用分支，是运行在个人电脑上的虚拟现实技术。研究主要分两个大方面，一是硬件制作，二是软件开发。
2 虚拟现实技术应用的创新之处
2.1 运用新兴的信息技术手段
虚拟现实是在计算机图形学、计算机仿真技术、人机接口技术、多媒体技术以及传感技术的基础上发展起来的交叉学科，对该技术的研究始于20世纪60年代。直到90年代初，虚拟现实技术才开始作为一门较完整的体系而受到人们极大的关注。所以从技术的角度来说，虚拟现实属于新兴技术，虽然技术潜力巨大，应用前景广阔，但仍存在着许多尚未克服的技术障碍。
2.2 采用虚拟现实技术的实验教学方案
基于虚拟实验室网络课件的教学，主要是作为课堂教学的补充形式，面向对象主要是在校学生，因此教学模式不仅和传统面授教学不同，而且和远程教学中的教学模式也不完全相同。另外由于实验课程的主要教学目标是技能学习，这种基于网络的虚拟操作的学习和其他的网络课件的学习，其学习模式可能会存在差别。本研究运用开发、行动研究法，在通过教学实践不断完善该网络课件的同时，探索网络VRLab教学模式，提出一个采用虚拟现实技术的实验教学方案。
3 基于虚拟现实技术的实验教学方案
中职学校现有实验设备几乎所有的学校都存在不足的情况，需要采用新的技术来满足实验课的需要。已经有部分学校、部分专业采用了虚拟现实技术来进行实验课的教学。虚拟现实技术开阔了学生的眼界，能更多的进行实验练习，形象生动、充满乐趣的授课方式极大的调动学生的学习积极性，培养了学生的创新能力，但学校仍然要建立真实的实验室、购买真实的实验装置来进行实验教学。经过长时间的探索，我们结合虚拟现实技术，将教学过程分为四个阶段，每个阶段完成不同的任务，由此形成了一个可行的实验教学方案：备课阶段、授课阶段、实验阶段、课后反馈。虚拟实验室是利用虚拟现实技术仿真或虚构某些情景，供学生观察与操纵其中的对象，使他们获得体验或有所发现。虚拟实验是利用鼠标的点击、拖动，将微机上虚拟的各种仪器，按实验要求、过程组装成一个完整的实验系统，同时在这个系统上完成整个实验。如：模拟物体的三维展示、点线面的三维模拟、微机配件展示课件、微机配件安装课件等。
4 应用虚拟现实技术的效果
4.1 促进中职学校实验课程的教学改革，提高教学效益
本文提出了一个行之有效的实验教学方案，能够为实验类课程的教学提供参考；另外，开发了一个采用Flash技术的虚拟现实技术教学软件，同时该软件又能作为后继同类型教学软件开发的模板，所以项目的成功完成具有改进课程教学和提供虚拟现实实验室基础开发工具的双重意义。
4.2 有助于提高中职学生的学习兴趣
实验心理学家赤瑞特拉做过两个著名的心理实验。一是人类获取的信息94%来自视觉和听觉。另一个是人们一般能记住自己听到和看到内容的50%，而一般只能记住自己阅读内容的10%。虚拟现实技术的多感知性能带给学习者多种感官上的刺激，从而使获取的信息量比单一地听老师讲课强得多，知识的保持也大大优于传统教学效果。
4.3 促进教师实验教学的开展
一些抽象概念和理论单纯靠教师的语言描绘和肢体动作难以描述清楚，而虚拟现实技术具有动画虚拟现实的能力，能够将抽象概念原理、实验过程生动地表现出来，甚至可以彻底打破时空的限制，协助教师以更为丰富的教学手段和方式，帮助学生把握概念原理的实质。
4.4 弥补教学设施的不足
中职教育一方面强调通过实验教学巩固学生所学理论，培养学生的实践能力和创新精神，但另一方面由于实验场地、实验设备、教学经费等因素的限制。利用虚拟现实技术即能很好地解决这个问题，它可以在节省大量铺设实验场地、购置实验仪器费用的前提下，重复使用并时常更新这些虚拟的实验“仪器”，又能使学习者获得与真实实验同样的体会，反复操作，加深对教学内容的理解，以相对较低的成本实现中职教育的效益最大化。
5 网络课件技术与课程整合的有效手段
网络课件是对一个或几个知识点实施相对完整教学的辅助教学软件，也是学生自主学习和获取信息的有效手段和途径。在课件的开发过程中，应该明确所有技术都是为应用服务的，在教学中就是为课程服务的。我们在运用虚拟现实技术开发了教学软件以后，应用到课程教学中，要更好地发挥技术的作用，就一定要重视实际教学需求，要将多种教育技术手段综合运用，把需要讲述的教学内容通过多媒体的方式表述出来，进一步开发出网络课件，更好地满足教学需要。
6 存在问题及对未来的思考
实验条件过于理想化，由于理想化的虚拟实验与现实实验存在一定差距，学生在虚拟实验室里虽然工作效率高，但没有现实里的那种真实体验。虚拟实验的理想化结果会与真正实验的结果存在一定偏差。游戏元素可以更多地运用于虚拟实验教学，“协作学习”，有竞争也有合作。在开展基于网络的协作学习时，除了常用的论坛、email等基于网络浏览器技术的协作以外，我们还可以在虚拟现实实验室中展开合作与竞争等游戏元素更多地运用在虚拟实验教学。
参考文献
[1] 《虚拟现实技术及其在现代教育中的应用》崔海燕，段作章.中国现代教育装备，2007年.
[2] 《多媒体动态交互式网络虚拟实验室系统的研究与实践》宋伟奇，张 毅.
[3] 《浅析虚拟现实技术在计算机专业教育中的应用》钟毅.江西教育学院学报-CNKI.
作者简介
1、罗丽宾（1976-）女，讲师，本科，主要从事机电、电子研究，邮编：467001，电话：13937576390。
2、徐国钦（1977-），男，讲师，本科，主要从事化工专业实训教学等研究。
[关键词]中职 虚拟现实 技术 教学
中图分类号：G712 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）16-0233-01
前言
目前，中职学校普遍存在着设备不足、设备落后和无力购买新设备等问题，需要采用新的方法来解决此类问题。在教学实践中，传统实验教学方法无法将抽象概念理论形象化、直观化，不容易达到帮助学生理解抽象概念的目的；尤其在职业教育中训练基本技能、发展智能、培养创新精神等方面具有极其重要的地位。教学中实验条件不足和实验需求旺盛之间的矛盾日益突出，这无疑不利于应用型、创新型人才的培养。面对这些问题，我们需要更新教学理念，开创新的教育教学环境，采用新的教育技术。建立可行的基于虚拟现实技术的实验方案，促进中职学校实验教学的顺利开展。
1 概念说明与限定
1.1 虚拟现实技术
虚拟现实是在计算机图形学、计算机仿真技术、人机接口技术、多媒体技术以及传感技术的基础上发展起来的交叉学科，概括地说，虚拟现实是人们通过计算机对复杂数据进行可视化操作与交互的一种全新方式，实现特殊的目的。虚拟现实技术的主要特征有以下几方面：多感知性、浸没感——又称临场感、交互性、构想性。从技术的角度来说，虚拟现实与传统的人机界面以及流行的视窗操作相比在技术思想上有了质的飞跃。
1.2 虚拟现实实验室
虚拟实验的基本思想是通过软件的方法模拟硬件的功能，旨在通过逼真的三维交互场景完成实验过程，得到如同做真实实验一样的体验。所以也可以这样定义：所谓虚拟实验室是指在计算机系统中采用虚拟现实技术构建各种虚拟实验环境，实验者可以像在真实的环境中一样完成各种预定的实验项目，所取得的学习或训练效果等价于甚至优于在真实环境中所取得的效果。本文中的虚拟现实实验室是虚拟现实技术的一个应用分支，是运行在个人电脑上的虚拟现实技术。研究主要分两个大方面，一是硬件制作，二是软件开发。
2 虚拟现实技术应用的创新之处
2.1 运用新兴的信息技术手段
虚拟现实是在计算机图形学、计算机仿真技术、人机接口技术、多媒体技术以及传感技术的基础上发展起来的交叉学科，对该技术的研究始于20世纪60年代。直到90年代初，虚拟现实技术才开始作为一门较完整的体系而受到人们极大的关注。所以从技术的角度来说，虚拟现实属于新兴技术，虽然技术潜力巨大，应用前景广阔，但仍存在着许多尚未克服的技术障碍。
2.2 采用虚拟现实技术的实验教学方案
基于虚拟实验室网络课件的教学，主要是作为课堂教学的补充形式，面向对象主要是在校学生，因此教学模式不仅和传统面授教学不同，而且和远程教学中的教学模式也不完全相同。另外由于实验课程的主要教学目标是技能学习，这种基于网络的虚拟操作的学习和其他的网络课件的学习，其学习模式可能会存在差别。本研究运用开发、行动研究法，在通过教学实践不断完善该网络课件的同时，探索网络VRLab教学模式，提出一个采用虚拟现实技术的实验教学方案。
3 基于虚拟现实技术的实验教学方案
中职学校现有实验设备几乎所有的学校都存在不足的情况，需要采用新的技术来满足实验课的需要。已经有部分学校、部分专业采用了虚拟现实技术来进行实验课的教学。虚拟现实技术开阔了学生的眼界，能更多的进行实验练习，形象生动、充满乐趣的授课方式极大的调动学生的学习积极性，培养了学生的创新能力，但学校仍然要建立真实的实验室、购买真实的实验装置来进行实验教学。经过长时间的探索，我们结合虚拟现实技术，将教学过程分为四个阶段，每个阶段完成不同的任务，由此形成了一个可行的实验教学方案：备课阶段、授课阶段、实验阶段、课后反馈。虚拟实验室是利用虚拟现实技术仿真或虚构某些情景，供学生观察与操纵其中的对象，使他们获得体验或有所发现。虚拟实验是利用鼠标的点击、拖动，将微机上虚拟的各种仪器，按实验要求、过程组装成一个完整的实验系统，同时在这个系统上完成整个实验。如：模拟物体的三维展示、点线面的三维模拟、微机配件展示课件、微机配件安装课件等。
4 应用虚拟现实技术的效果
4.1 促进中职学校实验课程的教学改革，提高教学效益
本文提出了一个行之有效的实验教学方案，能够为实验类课程的教学提供参考；另外，开发了一个采用Flash技术的虚拟现实技术教学软件，同时该软件又能作为后继同类型教学软件开发的模板，所以项目的成功完成具有改进课程教学和提供虚拟现实实验室基础开发工具的双重意义。
4.2 有助于提高中职学生的学习兴趣
实验心理学家赤瑞特拉做过两个著名的心理实验。一是人类获取的信息94%来自视觉和听觉。另一个是人们一般能记住自己听到和看到内容的50%，而一般只能记住自己阅读内容的10%。虚拟现实技术的多感知性能带给学习者多种感官上的刺激，从而使获取的信息量比单一地听老师讲课强得多，知识的保持也大大优于传统教学效果。
4.3 促进教师实验教学的开展
一些抽象概念和理论单纯靠教师的语言描绘和肢体动作难以描述清楚，而虚拟现实技术具有动画虚拟现实的能力，能够将抽象概念原理、实验过程生动地表现出来，甚至可以彻底打破时空的限制，协助教师以更为丰富的教学手段和方式，帮助学生把握概念原理的实质。
4.4 弥补教学设施的不足
中职教育一方面强调通过实验教学巩固学生所学理论，培养学生的实践能力和创新精神，但另一方面由于实验场地、实验设备、教学经费等因素的限制。利用虚拟现实技术即能很好地解决这个问题，它可以在节省大量铺设实验场地、购置实验仪器费用的前提下，重复使用并时常更新这些虚拟的实验“仪器”，又能使学习者获得与真实实验同样的体会，反复操作，加深对教学内容的理解，以相对较低的成本实现中职教育的效益最大化。
5 网络课件技术与课程整合的有效手段
网络课件是对一个或几个知识点实施相对完整教学的辅助教学软件，也是学生自主学习和获取信息的有效手段和途径。在课件的开发过程中，应该明确所有技术都是为应用服务的，在教学中就是为课程服务的。我们在运用虚拟现实技术开发了教学软件以后，应用到课程教学中，要更好地发挥技术的作用，就一定要重视实际教学需求，要将多种教育技术手段综合运用，把需要讲述的教学内容通过多媒体的方式表述出来，进一步开发出网络课件，更好地满足教学需要。
6 存在问题及对未来的思考
实验条件过于理想化，由于理想化的虚拟实验与现实实验存在一定差距，学生在虚拟实验室里虽然工作效率高，但没有现实里的那种真实体验。虚拟实验的理想化结果会与真正实验的结果存在一定偏差。游戏元素可以更多地运用于虚拟实验教学，“协作学习”，有竞争也有合作。在开展基于网络的协作学习时，除了常用的论坛、email等基于网络浏览器技术的协作以外，我们还可以在虚拟现实实验室中展开合作与竞争等游戏元素更多地运用在虚拟实验教学。
参考文献
[1] 《虚拟现实技术及其在现代教育中的应用》崔海燕，段作章.中国现代教育装备，2007年.
[2] 《多媒体动态交互式网络虚拟实验室系统的研究与实践》宋伟奇，张 毅.
[3] 《浅析虚拟现实技术在计算机专业教育中的应用》钟毅.江西教育学院学报-CNKI.
作者简介
1、罗丽宾（1976-）女，讲师，本科，主要从事机电、电子研究，邮编：467001，电话：13937576390。
2、徐国钦（1977-），男，讲师，本科，主要从事化工专业实训教学等研究。