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文檔簡介
現代虛擬現實技術在中職教育中的應用隨著多媒體計算機技術、傳感器技術、人工智能技術、場景生成技術、仿真技術等的飛速發展,通過計算機軟件來創設虛擬現實已經成為可能。虛擬現實技術憑仗其獨特優勢,已被越來越廣泛地應用于教育教學中,不斷為學生創造更好的學習環境。中職教育也將虛擬現實技術引入本身教學中,并獲得了很好的效果。虛擬現實的內涵(一)定義虛擬現實(VirtualReality,簡稱VR,又譯作靈境、幻真),也稱靈境技術或人工環境。虛擬現實利用計算機技術將現實通過數據處理以三維立體形式呈現,并與使用者產生視、聽、觸一體化交互環境。人能夠通過使用各種特殊裝配將自己“投射〞到這個環境中,并操作、控制這個環境中的事物,進行著認知與情感意識流動進而實現特殊目的。(二)基本特征對虛擬現實的基本特征,不同文獻提出了不同的看法,但大概情況起來有三個,即沉浸感、交互性和設想性。沉浸感又稱臨場感,指用戶通過視覺、聽覺、觸覺多途徑的感官與系統互動,產生身臨其境的感受。人與虛擬環境融為一體,讓使用者相信這與現實世界一樣。交互性包括兩層意義,一方面,使用者對虛擬環境內實物的操作感受符合現實中的感悟規律,如物體運動規律等;另一方面,使用者能夠在環境中得到實時性的反應,如使用者進行虛擬駕駛時手直接抓取操,這時手不只有握著東西的感覺,并可通過發出動作,使場景產生實時的變化。設想性強調虛擬現實技術為使用者提供探尋求索的空間,通過相應提示讓使用者在環境中深化概念、萌生創意,進而發現更多的規律和有效的操作。虛擬現實應用于中職教育的價值(一)彌補教學條件的不足職業院校的實訓課程教學形式大多沿襲師徒形式,即老師與學生“一對多〞的形式。但當學徒人數到達5人以上時,由于實訓工具有限,老師精神不足等原因,教學效果大大降低。而利用虛擬現實系統,則可彌補這些條件的不足,學生可獲得與真實實訓一樣的領會。在虛擬汽車維修室環境中,學生能夠在虛擬的汽車部件上進行檢查、維修的全經過。系統可對學生操作效果進行及時反應,并講解有關知識點。這樣就緩解了因缺乏實訓教具及缺少老師指點造成學生實訓動手操作量太少的問題。(二)激發學生的學習動機動機是激發、引導和維持行為的內部經過。動機不僅在激發學生的學習活動方面很主要,而且對學生從通過活動承受的信息中學到知識同樣主要。在調查中職生的學習風格時發現,學生對于形象的、生活化的、互動的知識極為敏感,常通太多方面的感悟學習技能。在虛擬環境中,學生直接進入虛擬現實所生成的環境中,與計算機環境進行直觀溝通,進而豐富感性認識,加深對教學內容的理解。虛擬環境的聲、圖、文并茂,能夠使教學經過變得生動活潑,大大提升學生的感悟水安然平靜學習動機。學習動機加強了,學生才會展開更高層次級的認知活動學習,記憶更多知識。(三)加強學生在學習活動中的考慮和創新虛擬現實技術沉浸性與交互性的特點,使得學生和虛擬環境成為了相互作用、相互影響的一個整體的兩個方面。它營造了“自立學習〞的環境,學生通過本身與信息和環境的互相作用來習得知識和技能。同時,這種互相作用促使學生在解決問題的經過中探尋求索新型學習方式。而且,虛擬技術系統能夠為學生提供需要的實時反應,使學生可自立地、個性化地發展學習技能。(四)提升教學安全性、節約實訓工料對職業院校的生產實訓來說最為主要的就是安全。數控機床仿真實訓,不會由于學生操作失誤造成設備自己損壞,如撞刀、毛坯報廢等;仿真實訓中的聲、光、文字警報能夠對學生的操作毛病進行提醒和糾正,也能保證明訓效果和學生本身安全。應用虛擬現實技術還可節約原材料、工卡量具、儀表設備等。如在數控仿真實訓中,虛擬材料替代實際材料,虛擬冷卻液替代實際冷卻液,可極大降低實習消耗,且刀具不會由于進給量過大而損壞。汽車駕駛模仿器在教學中的應用汽車駕駛模仿器是一種能真實、正確模仿汽車駕駛動作,獲得實車駕駛感覺的仿真設備,通過汽車駕駛模仿系統提升駕駛培訓績效。現結合我院使用的汽車駕駛模仿系統進行探究說明。(一)使用汽車駕駛模仿器的目的培訓以“理論+模仿+實車〞形式開展,通過汽車駕駛模仿器的應用使學生產生先行駕駛經歷體驗,目的是減少實車培訓時間、降低培訓成本、提升培訓效率。(二)應用汽車駕駛模仿器的理論基礎汽車駕駛教學活動是已有經歷體驗的傳遞式教學,它以圖示理論、遷移理論、反應理論為基礎。多個理論的結合促成了汽車駕駛模仿器在駕駛培訓中的應用。學生在模仿駕駛經過中的認知經過如此圖1所示。“已有經歷體驗〞到“圖示預期〞:已有經歷體驗包含駕駛動作的要領;動作參數的變量(方向、力量、速度);動作感悟序列。在學生頭腦中構成輪廓性的圖示預期。所謂圖示是人們所學知識在頭腦中構成概括化的概念,已有經歷體驗的傳遞通過老師講授獲得。“圖示預期〞到“圖示驗證〞:學生通過汽車駕駛模仿器,構成“沉浸感〞,身臨其境地感受動作參數變量、操作序列等,如轉彎時方向盤打輪方向、速度、力度,輪廓化概念、動作技能變得清楚明晰化。“圖示驗證〞到“反應調整〞:汽車駕駛模仿器提供與學生實時性的交互,構成良好反應。如根據道路狀態給出車速的反應;在制動經過中離合器與制動踏板的動作配合等。根據反應,學生及時對圖示進行調節、糾錯。“反應調整〞到“圖示概括〞:在經歷汽車駕駛模仿器帶來的“沉浸感〞、“交互性〞后,學生構成系統的動作技能圖示。“圖示概括〞到“圖示存儲〞:在這里階段學生的動作技能圖示進入長時記憶并穩固下來。“圖示存儲〞到“新經歷體驗〞:在實車操作應用中,學生的動作技能圖示不斷得到驗證和強化,最終獲得新的經歷體驗。整個認知經過本質是已有經歷體驗通過類化經歷體驗遷移到新經歷體驗的經過。汽車駕駛模仿器是遷移經過的載體和強化工具,將動作技能圖示同化、順應、重組。(三)汽車駕駛模仿器系統構成系統是基于虛擬現實環境和網絡環境的軟硬件集成體,構造如此圖2所示。它包含駕駛室或駕駛艙、多媒體電腦控制系統等硬件系統和支持網絡的視景仿真軟件系統、汽車虛擬仿真駕駛系統。汽車駕駛模仿器可選擇車型、天氣情況及路況等,以便學生進行各種組合程序訓練,完成模仿訓練后還能給出最終評估。通過模仿系統,學生能夠通過觸覺、聽覺、視覺等立體地感悟駕駛的基本動作和反應,得到“沉浸感〞體驗。學生通過駕駛模仿器系統訓練車輛駕駛技能,能為實車訓練打下一定的基礎,進而提供駕駛培訓效果,最終實現減少實車培訓時間,降低培訓成本,提升培訓效率。總結瞻望這一新的媒體技術不僅能使教學內容變得愈加真實、直觀,而且能夠建立一個學生易于參與的虛擬學習環境。學生能夠連續承受專業知識的熏陶,能夠根據自己的需要反復進行
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