虚拟现实应用技术专业实训课程体系的构建研究

曾 鹏

（湖南科技职业学院 湖南·长沙 410000）

0 引言

时代在进步，科技在发展，计算机技术一直以来回馈给社会的是不断的惊喜和重大的影响，现如今，不同专业或领域对虚拟现实技术有着不同的要求。该项技术目前最大的优势是能够提升计算机硬件的容量，可以满足现有的教学要求，实现用一台计算机就能够进行大部分实验操作的目的，一定程度上扩大了学习空间，也为教学的硬件、软件提供了保护，让整体的实训课程效果显著提升。类似建筑设计、环境艺术、动画以及游戏等具有可视化需求的相关专业，虚拟现实技术的应用已趋近成熟，但具体的实训课程体系仍有待完善。

1 虚拟现实技术的概念与特点

1.1 虚拟现实技术的概念

虚拟现实技术是指“让用户进入计算机创造的虚拟环境当中，实现虚拟与现实的交互”，也被称为Virtual Reality（即VR），该项技术能够让用户在虚拟空间中实现逼真的现实感知，同时对虚拟世界进行主观操控，虚拟现实技术本身极具综合性，作为一种全新的综合信息处理技术，其涵盖了多媒体技术、计算机网络技术、人工智能技术、传感技术等多领域的先进技术，通过计算机生成的三维环境不断改造成一个全面的多维信息空间，给用户良好的效果体验。根据近些年虚拟现实技术良好的发展情况，不难看出其日后广阔的应用与发展前景。

1.2 虚拟现实技术的特点

自虚拟现实技术得到广泛应用以来，其优势、特点开始逐渐被用户熟知，具体可分为：交互性、多感知性、浸入性、构想性四种。用户在虚拟世界的信息可以有效传达、反馈到现实世界，同时还可以良好的操控虚拟物品，这种特点被称为交互性，用手触摸虚拟物品但却能够感知其重量、触感等就是交互性的一种体现；感知性包括听觉、触觉、味觉、视觉等，成熟的虚拟现实技术能够具备目前已知的绝大部分感知功能，但是受当前科技发展的限制，这种完全拟真的虚拟现实技术仍有待完善；浸入性通常也被称为存在性或临场性，是指用户在虚拟世界与现实世界交互的感知程度，性能越优异的虚拟技术越容易让用户获得更高级的拟真程度；最后，也可以将构想性理解成自主性，正是这种特点让用户的想象空间进一步提升，使其不光是局限于现实世界和虚拟世界中的环境和物品，能够根据自我意识进行创造，通过创造和构想来感受未知的环境和事物。

2 虚拟现实技术发展概况

以实际角度来看，虚拟现实技术属于一种综合技术，涵盖了计算机图形学、三维建模技术、三维显示技术、人机交互技术以及传感测量技术等，其通过特殊的设备，为用户创造了一个完全虚拟的三维交互场景，能够实现与虚拟世界的自然交互。虚拟现实技术还具有增强现实、混合现实的功能，增强现实技术利用计算机生成的虚拟数据（可以是任何物体）叠加至现实世界来完成增强现实的效果，而混合现实技术主要是将虚拟世界与现实世界合并产生的一种可视化环境，通常与VR技术结合出现。经过多年来不断的发展，虚拟现实技术已经在人工智能、5G等相关技术的基础上获得了良好的口碑，越来越多的行业对虚拟现实设备的需求日益增长，如：共享教育、VR视频以及远程医疗等领域。根据中商产业研究院提供的有效数据，在2018年至2020年的两年之间，我国虚拟现实市场的规模暴增了数倍，预计有望在今年达到新的高度。目前是全新一轮的虚拟现实产业链的改革与升级，在5G技术与人工智能等技术的全面普及与融合之后，虚拟现实技术的应用领域势必会向多元化、信息化发展。

3 虚拟现实技术在实训课程的应用

3.1 提升软件维护的可行性

在日常的实训课程当中，难免会出现一些因学生操作不当导致的计算机软件或设备的损坏，如果将虚拟现实技术应用到软件维护当中，就能够实现学生自主操作的软件维护行为，这一过程也不必担心设备损坏情况，因为虚拟环境可以辅助系统的恢复，且不造成任何其他的影响。虚拟现实技术往往由虚拟机来对应计算机的某一个文件，也就是说，所有的软件维护操作均是在虚拟机（文件）中进行的，就算发生特殊情况也不会对硬件设备造成损伤，而且在维护任务结束之后可以直接删除，不仅利于系统的恢复，也能有效保障系统的隐私性和安全性。简单来说，虚拟现实技术可以针对内存和硬盘虚拟出独立的机器和环境，让每一台独立的虚拟机都拥有单独运行能力，互不干扰。所以学生可以在实训课程阶段随意操作计算机的格式化、软件安装、分区等功能，即便发生问题也可以通过删除来解决，不存在任何负面的影响，反之，计算机出现问题也不会对虚拟系统造成干扰，二者相互独立又互相依存，只需将实际故障进行处理即可继续操作之前的内容，极大地提高了软件维护的可行性。

3.2 弥补传统实训课程的不足

经过实践表明，虚拟现实技术在实训课程的应用，一定程度上弥补了传统专业在实训课程中的不足之处，最基本的就是通过验证具体方案来节省相关的教学资源，以“一机多用”的方法解决了学校经费的问题，同时还将一些难以表达的教学内容轻松地表现出来，让相关专业的实践教学更具说服力，不但深化了学生对专业知识的理解程度，也为学生们的学习过程大开方便之门。

作为虚拟现实最重要的组成部分，建模技术在虚拟现实不断成熟、发展的过程中也逐渐实现了精准度更高的全真模拟，传统的实训课程基本达不到这样的要求，只能通过学生自行发挥想象。现如今的虚拟现实技术只需要简单的操作就能将原本构想的模型在计算机中具现出来，并且模型的位置、大小、颜色等参数都可以自由控制，独立性极为可观，例如室内设计或动画相关专业的3D软件，能够实现全方位的模拟，避免了直接施工可能存在的误差，也为日后的实际操作积累了大量宝贵的经验。

3.3 增加实训课程教学的灵活性

学生可以在虚拟实验当中对设计条件进行适当更改，有助于观察设计结果的具体情况。即使是不熟悉程序操作的学生也能通过不断练习来增强创作的自由程度，这样一来，学生只通过电脑操作就能放飞思维，随时开展实践课程，而不是完全依赖于老师的课堂传授。一旦学生能够熟练应用虚拟现实技术软件，就可以利用场景选择、数据建模等方式身临其境般地置身于虚拟空间之中，一些设计缺陷和潜在的问题也能及时进行完善和修改，让实训课程充满自由和灵活性。因此，将虚拟现实技术应用于实训课程当中有利于改善课堂氛围，缓解学生的学习情绪，让学生通过虚拟技术的实践操作提前预知结果，从而有效提升学生的自主性和实训课程的灵活性。

4 实训课程体系构建

我国相关文件有明确规定：除传统文化、思想政治、军事理论、体育、高等数学、信息技术、劳动教育、心理健康、创业与职业发展等公共基础课程以外，一部分专业课程都要涵盖相关的实训课程环节，如：专业基础课程、专业拓展课程、专业核心课程等。虚拟现实技术具体应用要以专业能力为核心，沿着岗位技能的主线打造技术性与艺术性并存的虚拟现实资源，合理地优化、选择相关课程内容，以视觉设计、全景视频和程序开发三种类别的课程为主，其他专业课程为辅，根据需求进行课程安排和实训体系的构建。基础类课程可以设置6到8门，主要包括机器视觉编程语言、用户界面设计、平面视觉设计、C语言程序等；专业类课程以合作课程为主（或项目开发），包括三维动画、游戏原型开发、游戏美术基础以及影视特效与后期合成等；核心课程需要重点配置，其游戏引擎基础、脚本设计、虚拟仿真引擎技术、三维模型制作等学科都是虚拟现实技术构建实训课程体系的关键因素。

从相关企业对外招聘的岗位视角出发，不难看出目前社会对虚拟现实产业相关技术人才的庞大需求量，无论是前期的硬件、软件开发，还是后期的服务与应用环节都离不开大量的专业性人才。因此，虚拟现实应用技术在两年前（2019年）被列入专业独立的范围之内，在其良好的发展趋势下，对于人才水平的要求也在不断的提高，而良好的科学、职业水平的培养，离不开实训课程体系的构建，虚拟现实应用技术的发展也和专业实训课程体系的构建息息相关。

5 结论

由此可见，虚拟现实应用技术在很多专业的实训课程中具有非常显著的发展潜力与优势。不但能够有效解决教学资源有限导致缺乏实验设备的问题，还利于打造一流的实训课程体系，培养学生们的实际操作能力与判断力，一定程度上也扩大了实验和教学的空间，给学生带来更优质的实训教学体验。虚拟现实技术作为一种科学、有效的教学媒介，相信会在未来教学领域的发展中得到更多重视，发挥出实训教学的重要作用。另外，应用虚拟现实技术专业实训课程体系的构建要结合先进的教学理念与自身定位进行不断探索，才能彻底发挥其优势，提升实训教学的整体质量。