虛擬現(xiàn)實(shí)及其在職業(yè)教育中的應(yīng)用

虛擬現(xiàn)實(shí)及其在職業(yè)教育中的應(yīng)用虛擬現(xiàn)實(shí),英文名為VirtualReality，簡(jiǎn)稱VR技術(shù)。這一名詞是由美國(guó)VPL公司創(chuàng)建人拉尼爾在80年代初提出的，也稱靈境技術(shù)或人工環(huán)境。作為一項(xiàng)尖端科技虛擬現(xiàn)實(shí)集成了計(jì)算機(jī)圖形技術(shù)、計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)、人工智能、傳感技術(shù)、顯示技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)并行處理等技術(shù)的最新發(fā)展成果，是一種由計(jì)算機(jī)生成的高技術(shù)模擬系統(tǒng)。它最早源于美國(guó)軍方的作戰(zhàn)模擬系統(tǒng)，九十年代初逐漸為各界所關(guān)注并且在商業(yè)領(lǐng)域得到了進(jìn)一步的發(fā)展。這種技術(shù)的特點(diǎn)在于計(jì)算機(jī)產(chǎn)生的一種人為虛擬的環(huán)境，這種虛擬的環(huán)境是通過(guò)計(jì)算機(jī)圖形構(gòu)成的三維數(shù)字模型，并編制到計(jì)算機(jī)中去生成一個(gè)以虛擬感覺(jué)為主，也包括聽(tīng)覺(jué)、觸覺(jué)的綜合可感知的人工環(huán)境，從而使得在視覺(jué)上產(chǎn)生一種沉浸于這個(gè)環(huán)境的感覺(jué)，可以直接觀察、操作、觸摸、檢測(cè)周圍環(huán)境及事物的內(nèi)在變化，并能與之發(fā)生“交互”作用，使人和計(jì)算機(jī)很好地“融為一體”，給人一種“身臨其境”的感覺(jué)。近年來(lái)，隨著計(jì)算機(jī)硬件軟件技術(shù)的發(fā)展，虛擬技術(shù)在各行各業(yè)都得到了不同程度的發(fā)展，如航空航天、軍事模擬、醫(yī)學(xué)實(shí)習(xí)、建筑設(shè)計(jì)、體育訓(xùn)練、娛樂(lè)游戲等許多領(lǐng)域。虛擬技術(shù)越來(lái)越顯示出廣闊的應(yīng)用前景，虛擬戰(zhàn)場(chǎng)、虛擬城市、甚至“數(shù)字地球”，無(wú)一不是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)作為新的教學(xué)媒體，在課堂教學(xué)中的出現(xiàn)，無(wú)疑將對(duì)教學(xué)產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。本文主要探討虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的基本特征以及它在職業(yè)教育中的應(yīng)用。一、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的基本特征虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)具有以下三個(gè)基本特征，即“3I”特征：1、沉浸性（IMMERSION）。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是根據(jù)人類的視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)的生理、心理特點(diǎn)，有計(jì)算機(jī)產(chǎn)生逼真的三維立體圖象，使用者戴上頭盔顯示器和數(shù)據(jù)手套等交互設(shè)備，便可將自己置身于虛擬環(huán)境中，成為虛擬環(huán)境中的一員。使用者與虛擬環(huán)境中的各種對(duì)象的相互作用，就如同在現(xiàn)實(shí)世界中的一樣。當(dāng)使用者移動(dòng)頭部時(shí)，虛擬環(huán)境中的圖象也實(shí)時(shí)地跟隨變化，拿起物體可使物體隨著手的移動(dòng)而運(yùn)動(dòng)，而且還可以聽(tīng)到三維仿真聲音。使用者在虛擬環(huán)境中，一切感覺(jué)都是那么逼真，有一種身臨其境的感覺(jué)。2、交互性(INTERACTION)。虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)中的人機(jī)交互是一種近乎自然的交互，使用者不僅可以利用電腦鍵盤、鼠標(biāo)進(jìn)行交互，而且能夠通過(guò)特殊頭盔、數(shù)據(jù)手套等傳感設(shè)備進(jìn)行交互。計(jì)算機(jī)能夠根據(jù)使用者的頭、手、眼、語(yǔ)言及身體的運(yùn)動(dòng)，來(lái)調(diào)整系統(tǒng)呈現(xiàn)的圖象及聲音。使用者通過(guò)自身的語(yǔ)言、身體運(yùn)動(dòng)或動(dòng)作等自然技能，就能對(duì)虛擬環(huán)境中的對(duì)象進(jìn)行考察或操作。3、構(gòu)想性(IMAGINATION).虛擬現(xiàn)實(shí)不僅僅是一個(gè)演示媒體，而且還是一個(gè)設(shè)計(jì)工具。它以視覺(jué)形式反映了設(shè)計(jì)者的思想，比如在蓋一座現(xiàn)代化的大廈之前，你首先要做的是對(duì)這座大廈的結(jié)構(gòu)、外形做細(xì)致的構(gòu)思，為了使之定量化，你還需設(shè)計(jì)許多圖紙，當(dāng)然這些圖紙只能內(nèi)行人讀懂，虛擬現(xiàn)實(shí)可以把這種構(gòu)思變成看得見(jiàn)的虛擬物體和環(huán)境，使以往只能借助傳統(tǒng)沙盤的設(shè)計(jì)模式提升到數(shù)字化的即看即得的完美境界，大大提高了設(shè)計(jì)和規(guī)劃的質(zhì)量與效率。二、虛擬現(xiàn)實(shí)的系統(tǒng)組成虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)主要由專業(yè)圖形處理計(jì)算機(jī)、應(yīng)用軟件系統(tǒng)、輸入設(shè)備和演示設(shè)備等組成，為了實(shí)現(xiàn)人機(jī)之間的充分交換信息，必須設(shè)計(jì)特殊輸入工具和演示設(shè)備，以識(shí)別人的各種輸入命令，且提供相應(yīng)反饋信息，實(shí)現(xiàn)真正的仿真效果。主要包括：頭盔式顯示器、立體顯示器、跟蹤顯示器、數(shù)據(jù)手套、三維空間交換球、3D立體眼鏡、力反饋器、三維立體聲音生成裝置等。除了硬件之外，虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)還包括具有自然模擬、逼真體驗(yàn)的技術(shù)和方法，為虛擬現(xiàn)實(shí)提供了軟件開(kāi)發(fā)的平臺(tái)。三、虛擬現(xiàn)實(shí)在職業(yè)教育中的應(yīng)用人類社會(huì)離不開(kāi)四種人才：第一種是學(xué)術(shù)型人才，第二種是工程型人才，第三種技術(shù)型人才，第四種是技能型人才。作為職業(yè)教育，主要培養(yǎng)技術(shù)型和技能型人才?；谶@種定位，職業(yè)教育偏重實(shí)踐教學(xué)，提高學(xué)生的動(dòng)手能力，實(shí)際的操作能力，使他們能掌握一定的技能。然而在實(shí)際教學(xué)中，往往會(huì)因?yàn)閷?shí)驗(yàn)設(shè)備、實(shí)驗(yàn)場(chǎng)地、教學(xué)經(jīng)費(fèi)等方面的原因，而使一些應(yīng)該開(kāi)設(shè)的教學(xué)實(shí)驗(yàn)無(wú)法進(jìn)行。利用虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)，可以彌補(bǔ)這些方面的不足，學(xué)生可以做各種各樣的實(shí)驗(yàn)，獲得與真實(shí)實(shí)驗(yàn)一樣的體會(huì)，從而豐富感性認(rèn)識(shí)，加深對(duì)教學(xué)