VR教育在高职计算机课程中的应用研究

一、概述

随着科技的快速发展, VR技术掀起了第五次技术革命, 成为人们关注的焦点。虚拟现实VR就是利用计算机生成一个关于视觉、听觉、触觉等感官的三维空间的虚拟世界, 让参与者身临其境一般, 产生沉浸感。虚拟现实的特点与核心是具有沉浸感, 让人沉浸到虚拟的空间之中, 同时还具有交互性与想象性。当VR邂逅教育, 新型的VR教育模式孕育而生。VR与教育的结合, 可以颠覆传统教学方法中受教育的一方无法参与、无法互动的瓶颈;支持课堂的全真模拟展示和交互, 以其自身的特点, 结合技术手段体现学生的主动性, 增加教学的实践性和真实感, 丰富师生对3D立体展示和实践性的需求。当VR作为一种看似玩乐服务的技术被应用到学习领域, 炫酷的技术加上现实需求, 为学习造就了不同的技术和服务体验。VR教育比其他方式能更好地让学生建立起对学生的兴趣和概念, 这种身临其境的学习时全方位运用感官和思维, 所以就学的更加扎实, 也更有趣, 它独特的魅力特点在于真实、互动和情节化。它让学习更有趣, 更安全, 更主动。

从作为VR元年的2016年开始, 到如今, VR教育已经从理念逐渐走向“落地”, 教育部明确将VR技术列入2018年度教育信息化重点工作任务, 把VR摆在了和大数据、人工智能等同等的位置。如何将VR教育有效的运用在计算机专业教学改革中, 创建VR体验课程和实践课程, 带给学习者沉浸式的直观体验, 提高学生学习的积极主动性, 激发人机互动的学习兴趣, 不止在计算机专业教学中, 特别是在高职专业教学的一些实际操作成本较高、或是有较大危险性的课程中应用, 是一个值得思考和研究的重要问题。

二、高职计算机课程教学现状

目前, 无论是否是计算机专业的学生, 都已经有了一定程度的计算机知识, 但是高职学生相较本科学生来说, 基础较为薄弱, 计算机专业学生大学一年就开始了关于程序、C语言的各种算法和涉及复杂逻辑的课程, 这些基础知识对于初入大学的学生来说还是有些困难的。而且, 当下高职学生以00后为主, 具有较强个性, 还比较敏感, 在学习过程中存在比较明显的情绪化特点, 对于自身比较感兴趣的内容可表现较高积极性, 对比较枯燥的一些内容往往兴趣比较低。使得传统方式开展教学, 收效不高。而且作为高职学生, 普遍对于学习的兴趣不强, 大学自由的管理模式让学生对学习放任自流, 学风存在问题, 一些学习习惯差的同学, 会不受控制的利用机房电脑看电影, 打游戏。

高职院校计算机课程随着时代和社会发展的需要也进行了一系列调整, 但是现实总体上还是很滞后的。高职院校的计算机教学内容往往还是原来C语言, Java等基础类课程, 但是现代计算机行业的发展迅速, 教学中的一些内容已经被时代所抛弃, 前沿的知识没有加进教学课程中, 导致学生能力和企业要求有差距。高职院校一般要求注重学生基础技能的培养, 但是很多院校都没有切实关注这一点, 疏忽了对学生技能的设计, 导致学生没有掌握应用的技能水平。虽然高职的计算机课程进行了一系列改革, 采用了项目化、理实一体的方式来提升学生技能, 但是因为教学设备更新慢, 设备也比较紧张, 教学和实训管理人手也比较缺乏, 使得很多计算机专业的学生不能够长期待在学校机房进行计算机方面的教学, 教学内容无法贴近真实场景等一系列问题, 让计算机课程教学举步维艰。

计算机专业课程因其本身的抽象性, 使得理论和实践的差别大。传统教学中, 教师一般利用软件模拟或是直接在计算机上操作, 并展示给学生, 学生进行模仿, 但是因为实际操作的差别, 也会出各种问题, 而这样的知识也过于零散, 会导致学生在理解时出现疏漏。

三、VR教育在高职计算机课程中的应用

VR教育的独特之处, 在于可以在学生学习受阻的情况下, 构建各类虚拟环境、实验基地、学习伙伴等, 用直观和具有强烈视觉冲击的方式, 将知识直击人心。把以后的“工作场景”原封不动地搬到大学里, 让高职教育与社会、企业进行了实时对接, 为培养合格的高素质应用人才提供了条件。

VR教育能够为学生提供生动、逼真的学习环境, 比如网络课程中的综合布线, 大型网络设备控制课程的操作实景, 还可以节省教育成本、规避实际操作的风险。对于计算机网络、计算机维修等需要动手能力的专业来说, 实物操作成本很大, 通过VR模拟出服务器、计算机的配件, 在虚拟环境中进行组装, 配置教学, 摆脱了空间、设备、材料、工具的束缚, 既节省了成本, 又提高了教学的质量, 能够随时随地进入教学环境参与学习, 降低实验, 训练的风险。以《网络布线》课程为例, 它作为网络专业的专业核心课程, 其理论知识较为抽象晦涩, 学生不容易对理论知识进行理解;而且由于场地、经费等多重原因, 多数学校无法提供各种网络实验设备, 导致部分实验无法完成;还有就是现有的实验条件很难搭建大规模的企业级的网络项目, 学生只能通过视频了解大型网络项目的规划和设计, 导致学生缺乏处理实际项目的能力。借助VR技术, 学生可以在虚拟交互的环境中搭建网络, 观察网络数据在设备之间的传输过程, 直观的了解网络设备的工作过程, 各个网络设备在虚拟学习环境中都可以任意拆卸, 学生可以充分了解内部结构和掌握网络布线操作。

VR教学作为体验式教育, 比起老师枯燥的讲解, 会让学生直面现实的场景, 这可比仅仅看看课本, 再依靠自己想象来进行记忆有效的多。学生的感受和记忆都会更深刻。从而提升教学成果。以《数据结构》课程为例, 其中的算法思想是逻辑性强, 非常抽象不易理解的, 整个算法的执行过程, 即使教师给出算法的整体思路和实例, 让学生具体执行, 也根本无法把算法执行过程直观地展现给学生, 学生只能自己想象程序每一段的执行过程。对于一些基础薄弱, 逻辑思维差的学生来说, 很难将复杂的执行过程弄清楚。这正是课程教学的难点所在。如果运用VR技术, 我们可以将抽象的算法过程用直观的形式展现出来, 比如在树的遍历上, 就可以用VR从可视化角度把遍历的顺序直观呈现出来, 让学生可以看出遍历的顺序是如何搭建的, 既方便了教师的教学, 也让学生获得了非常好的交互性和沉浸感, 有效的获取了知识要点。当然VR技术运用于计算机的实验实训, 打造虚拟现实计算机教室, 可以减少许多设备的花费和资源消耗, 让学生更加直观、方便的获取知识。虚拟现实计算机教室不但可以让学生模拟进入真实工作环境, 把以后的“工作场景”原封不动地搬到大学里, 还可以将一些不可拆卸的元器件直观展示给同学们, 深入了解一些不可见的结构原来, 对学生来说, 这种真实还原的教学, 可以让他们掌握更多的计算机相关知识和技能;在整个计算机教学中, 不但节约了设备成本、也减少了维修花费等。

四、结论

在将来的高职计算机教学中, VR技术将会更加深入应用, 做好虚实结合, 提高人机交互的功能, 达到真实的视觉、触觉、听觉和嗅觉体验效果等多重感知效果, 帮助教师和学生取得更好的成果, 使教学效果得以充分提升。

VR技术在不久的将来, 会有更宽广的应用前景, 也会成为新时期计算机未来教学发展的新方向, 将变革学生在高职教育阶段受教育的方式。

摘要：随着虚拟现实VR技术在教育各个层次的扩展, 也慢慢融入到高职教育教学中, VR技术作为一种新的人机交互体验, 可以将相对抽象复杂的内容变得形象可视, 营造沉浸式的感官, 是当今信息化的一种有效手段。计算机专业教育在当今高职教育中地位举足轻重, 将VR教育与计算机教学融合, 可以有效的解决现有计算机教学中遇到的问题。本文正是探讨VR教育在高职计算机课程教学中的应用, 以便促进计算机专业教学更好的发展。

关键词：VR教育,计算机类课程,教学应用