虚拟现实技术在职业院校数字场景教学方面的应用研究

任卓

（韶关市技师学院 广东省韶关市 512026）

2022 年5 月，国务院办公厅发布《关于推动外贸保稳提质的意见》，指出积极应用虚拟现实、增强现实、大数据等技术，优化云上展厅、虚拟展台等展览新模式，智能对接供采，便利企业成交。11 月，工业和信息化部、教育部、文化和旅游部、国家广播电视总局、构架体育总局联合编制《虚拟现实与行业应用融合发展行动计划（2022-2026年）》。其中指出加速多行业多场景应用落地。面向规模化与特色化的融合应用发展目标，深化虚拟现实在工业生产、文化旅游、融合媒体、教育培训、体育健康、商贸创意、演艺娱乐、安全应急、残障辅助、智慧城市十大行业领域的有机融合，推动有条件的行业开展规模化应用试点。

2020 年我国虚拟现实产业市场规模约410 亿元，2021 年增长至约555 亿元。预计在2025 年虚拟现实行业规模将达到135 亿元。虚拟现实行业的产业结构主要分为虚拟制造、虚拟现实测试和模拟训练三个领域。其中，虚拟制造占虚拟现实的55.32%，其次是虚拟现实测试和模拟训练，分别占比26.67%和18.01%。随着虚拟现实技术与产业的共同发展，制造业虚拟现实技术的应用模式和应用路径也逐渐成熟。在未来，虚拟现实技术将助力制造业向数字化、网络化、智能化的方向迈进。

职业教育正是服务产业发展助推器，将虚拟现实技术应用在职业院校数字场景教学方面，是顺应企业需求，创新人才培养的有益尝试，这不仅是在探索职业教育教学手段改革，同时也是对学生能力的提升锻炼。

1 应用虚拟现实技术开展教学的价值

1.1 应用价值

1.1.1 为建设高水平职业技术人才队伍提供了建议

在职业院校数字化教学场景中应用虚拟现实技术研究，以深入展开数字信息化时代职业院校人才培养现状、困境和对策为研究对象，为职业院校职业技术教育改革与发展探明方向，有利于加快数字经济时代下职业技术人才队伍建设。

1.1.2 为响应国家战略提供有力的智力支持

在职业院校数字化教学场景中应用虚拟现实技术研究，高举中国特色社会主义伟大旗帜，大力推进职业技术人才战略，为保障落实统筹推进“五位一体”总体布局和协调推进“四个全面”战略布局提供支撑，有利于改善现有职业技术人才储备与经济发展需求不相适应的现状，对推进教育高地建设、走在建设社会主义现代化国家新征程的前列具有重大现实意义。

1.1.3 对职业院校教育改革起示范作用在职业院校数字化教学场景中应用虚拟现实技术研究，依托扎实的理论基础与广泛的实地调研，对于本地区的经济发展水平、职业技术人才培养现状与困境有了全面的把握，以提出为本地区量身定制的职业院校教育课堂教学改革具有突破性的对策建议，对于本地区职业院校全面推广职业技术专业人才培养改革具有重大现实意义。

1.2 学术价值

1.2.1 拓展了职业院校人才培养的相关理论

在职业院校数字化教学场景中应用虚拟现实技术研究，系统梳理了职业院校人才培养相关的理论，验证了现有人才培养相关的方法。此外，此次研究聚焦于虚拟现实技术在职业教育场景中的应用问题，丰富了本地区在虚拟现实技术时代下职业院校在这一方面教育改革的理论支撑。

1.2.2 丰富了职业院校人才培养的文献研究

在职业院校数字化教学场景中应用虚拟现实技术研究，基于虚拟现实技术风起云涌的时代背景，以职业院校人才培养为研究中心，丰富了职业技术人才培养方面的文献。同时，通过研究提出的对策、建议对于创新改革思路发挥着启发作用，对于职业院校人才培养的高质量发展提供指导。

2 应用虚拟现实技术开展教学的过程

21 世纪人类正以惊人的速度步入信息时代，信息时代的到来不仅仅极大地改变着人们的生产方式和生活方式，而且极大地改变着人们的思维方式和学习方式。当前在职业院校，虚拟现实技术与教学改革、虚拟现实技术的应用和学科教学的优化已经成为人们关注的焦点。如何运用现代教育技术推进和落实职业教育、发展学生主体性和创造性、培养学生创新精神和实践潜力是当前亟待解决的重大课题。在职业院校数字化教学场景中应用虚拟现实技术研究，旨在探索实现虚拟现实技术的应用与学科课程教学过程有效整合的规律、途径、模式、策略和方法，最终实现把虚拟现实技术教育任务、学科教育任务和学生动手动脑潜力优化在同一教学过程中，推动学校职业教育现代化发展的进程。

2.1 虚拟现实技术应用于教育领域的研究

虚拟现实技术是计算机图形学、网络技术等多门类学科组成交叉前沿学科和研究领域，目前最具有代表性的概念“元宇宙”就源于虚拟现实技术。虚拟现实技术的极致是真实的模拟环境、感知等仿真技术，除了视觉以外还有听觉、触觉、力觉、运动等感知，甚至还包括嗅觉和味觉等多维感知。当然，现阶段我们的技术还达不到全面多维感知代替真实世界目的，但是我们已经可以很好的做到视觉感知，即通过计算机演算生成的动画来呈现们所需要的画面。

在职业教育课堂上，我们使用虚拟现实技术主要的目的是把一些不易理解，或者静态画面无法表达的内容，通过虚拟现实技术呈现出来。同时，让学生可以参与到整个画面内容中去，即产生身临其境交互画面感，从而激发学生的学习兴趣，加深学生对知识的认知理解。现阶段，虚拟现实技术已经进入了高速发展阶段，我们不仅可以的使用VR(Virtual Reality)即虚拟现实技术，我们还可以应用AR(Augmented Reality)即增强现实技术，以至于MR(Mixed Reality)即混合现实技术。从实际研究结果来看，目前虚拟现实技术受限于多维感知而显得不够真实，而充分利用虚拟现实和增强现实技术优势的混合现实技术在职业教育课堂教学场景中则会体现更好效果。

2.2 虚拟现实技术在学科教学中的研究

农业科学学科领域教学中，虚拟现实技术的应用就会起到比较好的效果。当学生在学习农作物生长周期过程中相关知识的过程中，以往的做法是通过学校的实验田、林地，种植相关作物，让后进行长期观察，观察过程中用照片、文字对目标作物的生长情况进行记录。这个过程中很多自然条件的施加都是真实的自然环境演化，我们人为干扰的能力不足，即造成有些自然条件下产生的农作物表象变化，我们无法刻意的进行观察。而使用虚拟现实技术，我们则可以通过计算机演算动画，将教师需要向学生传授的各种知识直接通过计算机动画画面呈现出来，甚至于植物的生长周期都可以通过动画短时间内呈现出来，这些以往需要我们架起摄像机对着目标作物进行长时间拍摄，让后再通过延时摄影技巧将画面快放得到。但是，单纯的画面确实缺乏真实感，这时我们就可以使用MR 技术，即将虚拟现实和增强现实技术联合使用。我们依然可以种植一片试验田或者实验林，作物依然在自然条件下自由的生长，但我们去可以将一些特殊条件下作物的生长动画植入我们的MR 头盔，学生通过在头盔上的操作，将各种特殊条件下作物生长动画以及作物最终的状态调出来，这样还可以与真实生长的农作物进行对比，一举多得。

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