虚拟现实技术在测控专业课程中的应用研究

王明建

摘要：针对测控专业课程存在内容多、原理抽象、教学设备不足且难以更新换代跟上科技发展的现象，虚拟现实技术的发展和应用为测控专业教学提供了一个较好的解决方案。文章简单介绍了虚拟现实技术及其应用于教学的方法。分析了虚拟现实技术对实验教学的影响。

关键词：虚拟现实 测试专业 教学

一、引言

测控专业课程涵盖了理论知识的学习和操作技能的掌握，学员在加深对理论认识的同时，还要通过技能操作培养学员的创新意识和科学严谨的作风。目前，许多学校普遍存在测试设备不足、型号落后、难以更新换代跟上武器型号发展的问题，为实现培养人才培养方案的目标，投入了大量资金研发和购置相关设备，但仍跟不上培训任务增加、测试设备的迅猛发展和新技术更新的速度，因而在一定程度上影响测控专业学员对于相关专业知识的认知和理解。

利用虚拟现实技术在测控专业相关课程教学中使用，使学员可以利用虚拟设备，身临其境般地操作虚拟仪器，操作结果可以通过仪表显示，反馈给学员来判断操作是否正确。这种教学模式既不消耗器材，也不受场地等外界条件限制，可重复操作，直至得出满意结果。

二、虚拟现实技术及其教学应用

虚拟现实（Virtual Reality，简称VR；又译作灵境、幻真）是近年来出现的高新技术，也称灵境技术或人工环境。VR以计算机技术为核心，综合集成技术，涉及计算机图形学、人机交互技术、传感技术、人工智能等领域，其基本方法和目标是集成并利用高性能的计算机软硬件及各类传感器创建一个使参与者身临其境、具有完善的交互能力、能帮助和启发构思的信息环境，即让用户在人工合成的环境里獲得角色的体验。在这个虚拟世界中，能实时产生与真实世界相同的感觉，使人与虚拟世界融为一体，人们可以直接观察周围世界及物体的内在变化，与虚拟世界中的物体进行自然的交互。

虚拟现实具有三个基本特征：沉浸性，是指观察者对虚拟世界的情感反映，这种感觉能使用户全方位地投入这个虚拟世界，这是虚拟现实的首要特征；交互性，是指虚拟现实是一个开放的环境，能对用户的输入做出响应，并能通过监控装置来影响用户和被用户影响；想象性，是指虚拟现实不仅是一个媒体、一个高级用户界面，还是一个应用系统，它以生动形象的形式反映设计者的思想。虚拟现实的三个基本特征强调了人在这个系统中的主导作用。

虚拟现实专业教学系统通常由硬件与软件两部分组成。主要的硬件设备有计算机、跟踪设备、触觉器与运动反馈设备等。主要的软件有操作系统和窗口系统，有图形图像处理与开发、语言识别系统、虚拟现实处理等工具软件。

基于虚拟现实的测控专业课程教学具有教学手段先进，办学成本低廉等优点，不仅能够提高学员的学习效果，还能增强学员的学习兴趣，提高教学地针对性和有效性。

三、虚拟现实技术对测控专业课程的影响

（一）教学管理系统虚拟化

用于专业课程教学的教学管理系统包括：教学管理模块、仪器设备模块、教学指导模块、教学反馈模块、教学答疑模块、讨论交流模块、虚拟实验模块等组成。各教学模块内容根据专业学习的具体情况及专业建设条件，可不断增加。

（二）操作技能训练虚拟化

利用虚拟现实的沉浸性和交互性，使学员能够在虚拟的学习环境中扮演相应操作号手角色，全身心地投入到操作技能训练中去，这非常有利于学员的技能训练。在学员上岗接触装备之前，利用虚拟现实技术对操作技能进行针对性训练，有助于岗位任职能力快速生成，缩短训练时间。

（三）教学场所环境虚拟化

利用虚拟现实技术制作的教学场所虚拟系统，通过电脑可以逼真地模拟现实的操作训练环境，教员或学员可以在虚拟环境里精确地操作各种设备，达到与实装近似一致的逼真效果。利用虚拟化的教学场所环境进行学习，有利于激发学员的创造性思维，培养学生的创新能力。

（四）专业教学手段虚拟化

虚拟现实技术为测控专业教学提供了全新的教学方法手段，其突破了传统教科书和教学场所的限制，创建出了一个虚拟的环境，使学习者在具体情境中通过主动的探索获得知识，大大提高了教学效果。

四、结束语

虚拟现实技术的出现，给测控专业教学提供了一种有效的辅助工具，它充分挖掘了计算机等技术的潜力，提高了现有系统的利用率，既缓解了当前教学设备和场地不足的问题，又提高了教学设备的安全性，降低了专业教学设备的管理难度，增加学员的实践动手机会，提高学员的实践技能。虚拟现实技术进入测控专业教学的研究和探索，对改善教学实训环境、优化教学过程，培养具有创新意识和创新能力的人才具有积极的影响。