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摘 要：创新是动力，人才是资源，科技进步与人才培养相辅相成，共同推动经济社会迅猛发展。目前，以互联网、物联网、大数据及云计算为代表的新一轮信息科技革命方兴未艾，虚拟现实技术正是新一轮科技革命的时代产物，其广泛普及与深入发展为创新型人才培养提供了更多机遇。基于此，主要研究了当前创新型人才的培养现状、虚拟现实技术在教育中的应用现状，探讨将虚拟现实技术应用到创新型人才培养中的必要性及可行性，为借助虚拟现实技术平台切实有效地开展人才培养，培育学生创新能力，提供一定参考与借鉴。
关键词：虚拟现实技术;创新型;人才培养
1 研究背景
2018年9月10日，习近平总书记在全国教育大会上指出：“教育是民族振兴、社会进步的重要基石，是功在当代、利在千秋的德政工程，对提高人民综合素质、促进人的全面发展、增强中华民族创新创造活力、实现中华民族伟大复兴具有决定性意义。”[1]创新是我国经济由高速增长向高质量发展转变的动力，人才是实现创新驱动发展的第一资源。《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010—2020年）》明确提出“高校要遵循教育规律和人才成长规律，深化教育教学改革，创新教育教学方法，探索多种培养方式，形成各类人才辈出、拔尖创新人才不断涌现的局面”[2]。当前高校教育使命在于培养多样化、应用型、创新型人才。
虚拟现实技术是一种人机交互方式的革新，它可以借助计算机系统处理极其复杂的数据，创建出一个虚拟世界，通过对人的视觉、听觉、触觉、味觉等感官器官进行作用，使人产生一种身临其境的感觉，并可以通过自然的方式与虚拟世界中的对象进行交互，得到与现实世界几乎同样的感受。在科技信息时代，新思想新技术不断碰撞出火花，虚拟现实技术已经成为各行各业广泛应用和致力于开发的热点。在教育领域，基于虚拟现实技术创建自然、直观的学习场景和交互的学习方式，激发学生的求知欲和好奇心，使得教育形式更加多样化，对培育创新型人才产生了深远的影响。
2 教育现状
2.1 创新型人才教育现状
联合国教科文组织关于21世纪教育发展的报告中提出，要求培养创新型的人才。目前，美国、英国、日本等发达国家对创新型人才的理解比较宽泛，强调在发展人个性的同时进行创新意识、创新能力的培养，并将创新型人才培养提升至国家发展战略层面。
国内高校创新创业教育的实施始于20世纪末。根据教育部《关于大力推进高等学校创新创业教育和大学生自主创业工作的意见》，多年来，创新创业教育逐步引起了各高校的重视，一些高校在国家有关部门和地方政府的积极引导下，进行了有益的探索与实践[3]。
2.2 虚拟现实技术在教育中的应用现状
自1973年Myron Krurger提出了“Artificial Reality”一词后，虚拟现实技术概念开始形成。1989年，美国的VPL公司的创始人拉尼尔正式提出虚拟现实（Virtual Reality，VR）一词。随着计算机技术的发展，虚拟现实技术发展也进入快车道，虚拟现实技术的应用从最开始的航天航空逐渐进入其他领域，并取得显著成果[4]。
在发达国家，虚拟现实技术在教育领域中应用起步较早，早在20世纪 80年代，美国就已经建立了虚拟现实教育系统，如北卡罗来纳大学计算机系作为研究虚拟现实技术的先锋，先后进行了分子建模、航空驾驶、外科手术仿真等方面的研究。英国、德国、日本等国家也都积极进行了虚拟现实技术的开发与应用。
在国内，虚拟现实技术研究始于20世纪90年代初，起步较晚，技术上有一定的差距。因此，我国政府有关部门和科学家们高度重视，根据我国的国情制定开展了一系列虚拟现实技术研究计划，取得了不错的成绩。
北京航空航天大学国内最早进行虚拟现实技术研究、最有权威的单位之一，2018年2月，软件学院开始招收第一批虚拟现实技术与应用专业研究生。浙江大学CAD&CG国家重點实验室开发出了一套桌面型虚拟建筑环境实时漫游系统。清华大学计算机科学和技术系对虚拟现实和临场感方面进行了研究。西安交通大学信息工程研究所对虚拟现实中的关键技术—立体显示技术进行了研究。
2015年教育部在推进信息技术应用教学中指出“在现场实习安排困难或危险性高的专业领域，开发替代性虚拟仿真实训系统;针对教学中难以理解的复杂结构复杂运动等，开发仿真教学软件”。2018年，教育部办公厅明确将虚拟现实技术列为教育信息化的年度工作重点。以虚拟现实技术为代表的新兴技术，在教育中广泛应用，促进了教育模式、方法和办学方式的转变，加快了教育现代化建设。
3 基于虚拟现实技术人才培养模式的构建
3.1 教学内容虚拟化
课程教学过程中，传统教学模式板书式或者PPT讲授属于单向传输型，讲解方法过于扁平化，一些学科知识过于抽象晦涩，学生无法深入形象理解，例如涉及多维度教学内容，限于学生想象、思考等先天能力，部分学生对于授课内容理解不到位，与授课教师讲授内容产生“脱轨”现象，最终导致学生学习兴趣不足，学习质量不高，甚至可能产生“逆反厌学”心理，严重影响知识有效完整传递。
而虚拟现实技术则可以在某些方面改进传统教学模式的短板，提高知识传递的完整性、有效性，改善教师授课环境，增强学生理解与领悟能力。结合虚拟现实技术，针对教学内容进行模拟，特别是一些难以讲解、理解晦涩的教学场景，借助虚拟现实技术进行模型构建模拟演示，将知识点由文字转换为图形图像，由二维空间转换为三维空间，甚至是多维空间，由静态转换为动态，使得课程具有图、声、形并茂特点，知识的传达更加形象、准确、全面。学生通过视觉、听觉、触觉获取知识信息，增强学生的好奇心与学习兴趣，学生自主控制进行人机交互，实现双向的立体教学，提高学生的学习效率，激发学生的学习探索动力和实践创新能力。 3.2 教学实验多样化
在实验教学中，存在某些实验受实验环境、实验经费等客观外在因素限制，致使实验教学方式较为“粗糙”，甚至存在无法进行的情况，充分利用虚拟现实技术的沉浸性、交互性、想象性的特点，构建基于虚拟现实技术的实验平台。在实验平台里，学生可以根据老师讲解预先进行模拟实验，教师可以根据学生的实验结果进行指导或者在学生进行实验的同时跟进指导，实验参数可以随时修正。借助虚拟现实技术的实验平台，学生可以充分发挥自己的自主能动性，降低实验的危险系数、实验成本，彻底打破时间、空间、经费的限制，可以完成现实中难以进行的实验项目，大大提高学生的创新实践能力。
在实训教学中，基于虚拟现实技术创建的实训环境可以进行不同内容、模式的设计，学生根据自己的性格、思维习惯、学习水平及需求，选择自己需要的学习内容。由于虚拟环境的实时性、安全性，学生可以没有压力、全身心地进行反复练习，直至掌握操作技能为止。
基于虚拟现实技术的教学实验中，生物科学专业的学生可以进入虚拟细胞分子里面进行学习;弹药工程与爆炸技术专业的学生可以实现武器设计、实验一条龙服务;土建类专业的學生可以随时进行各种施工流程试验等。基于虚拟现实技术的教学实验实现了学生“不限时间、不限地点、不限次数”的学习，且交互性强，这使学生学习更加开放，思想更加活跃，极大提升其创新意识。
4 基于虚拟现实技术创新型人才培养面临的挑战
4.1 设备技术问题
目前，虚拟现实技术对教育的发展取得了令人瞩目的成果，但仍然存在着不足。首先，虚拟现实技术的硬件方面，在舒适度、清晰度等方面，存在一定问题，特别是使用虚拟现实设备时会产生一定眩晕感，学生使用时学习体验效果会受到一定影响。其次，在虚拟现实授课学习内容方面，交互学习时间容易出现持续较短的情况，从而导致学生无法持续投入。最后，基于虚拟现实技术的学习平台构建较为复杂，个别成本过高，导致学习平台推广受限。
当然这些不足只是暂时的，随着科技革命的继续深化，如5G、物联网等技术的异军崛起，虚拟现实技术在教育方面的技术短板也终将会得到有效解决。
4.2 学习环境设计问题
学习环境设计环节繁杂，顶层设计难度较大，需要涵盖方方面面。基于虚拟现实技术的创新型人才的培养强调以学生作为中心，打破以往以教师为中心的教育模式，因此做好学习环境的设计至关重要。学习环境设计包含很多内容，包括虚拟环境模型的创建、数据库的搭建、界面的设计、交互的设计、教学环节的设计等，因此，设计难度大、工作量大，要求制作人员的相互协调性需一致。
5 结语
面对不断发展的经济环境，社会对创新型人才的需求愈发强烈，对于人才培养的革新愈发迫切。随着科学技术的不断发展进步，虚拟现实技术与教育相融合，改变传统教学课堂、教学方式的局限，突破技术壁垒，使得学生可以在虚拟现实技术构建的虚拟环境中进行更加直观、形象的交互学习实践，激发学生的学习兴趣，提高其创新思维能力，借助于虚拟现实技术，创新型人才的培养将向深度教学模式改革方向发展。
[参考文献]
[1]靳 诺.坚持中国特色社会主义大学发展道路—培养德智体美劳全面发展的社会主义建设者和接班人[J].人民论坛，2018（29）：6-8.
[2]高慧斌.教师政策评价分析—基于《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010—2020年）》实施五年的思考[J].河北师范大学学报：教育科学版，2015（6）：93-98.
[3]李卫宏，祝 捷，黄建平，等.刍议提升大学生创新创业工作实效的途径—对《教育部关于大力推进高等学校创新创业教育和大学生自主创业工作的意见》的若干思考[J].福建商业高等专科学校学报，2012（2）：26-29.
[4]邹湘军，孙 健，何汉武，等.虚拟现实技术的演变发展与展望[J].系统仿真学报，2004（9）：1 905-1 909.
关键词：虚拟现实技术;创新型;人才培养
1 研究背景
2018年9月10日，习近平总书记在全国教育大会上指出：“教育是民族振兴、社会进步的重要基石，是功在当代、利在千秋的德政工程，对提高人民综合素质、促进人的全面发展、增强中华民族创新创造活力、实现中华民族伟大复兴具有决定性意义。”[1]创新是我国经济由高速增长向高质量发展转变的动力，人才是实现创新驱动发展的第一资源。《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010—2020年）》明确提出“高校要遵循教育规律和人才成长规律，深化教育教学改革，创新教育教学方法，探索多种培养方式，形成各类人才辈出、拔尖创新人才不断涌现的局面”[2]。当前高校教育使命在于培养多样化、应用型、创新型人才。
虚拟现实技术是一种人机交互方式的革新，它可以借助计算机系统处理极其复杂的数据，创建出一个虚拟世界，通过对人的视觉、听觉、触觉、味觉等感官器官进行作用，使人产生一种身临其境的感觉，并可以通过自然的方式与虚拟世界中的对象进行交互，得到与现实世界几乎同样的感受。在科技信息时代，新思想新技术不断碰撞出火花，虚拟现实技术已经成为各行各业广泛应用和致力于开发的热点。在教育领域，基于虚拟现实技术创建自然、直观的学习场景和交互的学习方式，激发学生的求知欲和好奇心，使得教育形式更加多样化，对培育创新型人才产生了深远的影响。
2 教育现状
2.1 创新型人才教育现状
联合国教科文组织关于21世纪教育发展的报告中提出，要求培养创新型的人才。目前，美国、英国、日本等发达国家对创新型人才的理解比较宽泛，强调在发展人个性的同时进行创新意识、创新能力的培养，并将创新型人才培养提升至国家发展战略层面。
国内高校创新创业教育的实施始于20世纪末。根据教育部《关于大力推进高等学校创新创业教育和大学生自主创业工作的意见》，多年来，创新创业教育逐步引起了各高校的重视，一些高校在国家有关部门和地方政府的积极引导下，进行了有益的探索与实践[3]。
2.2 虚拟现实技术在教育中的应用现状
自1973年Myron Krurger提出了“Artificial Reality”一词后，虚拟现实技术概念开始形成。1989年，美国的VPL公司的创始人拉尼尔正式提出虚拟现实（Virtual Reality，VR）一词。随着计算机技术的发展，虚拟现实技术发展也进入快车道，虚拟现实技术的应用从最开始的航天航空逐渐进入其他领域，并取得显著成果[4]。
在发达国家，虚拟现实技术在教育领域中应用起步较早，早在20世纪 80年代，美国就已经建立了虚拟现实教育系统，如北卡罗来纳大学计算机系作为研究虚拟现实技术的先锋，先后进行了分子建模、航空驾驶、外科手术仿真等方面的研究。英国、德国、日本等国家也都积极进行了虚拟现实技术的开发与应用。
在国内，虚拟现实技术研究始于20世纪90年代初，起步较晚，技术上有一定的差距。因此，我国政府有关部门和科学家们高度重视，根据我国的国情制定开展了一系列虚拟现实技术研究计划，取得了不错的成绩。
北京航空航天大学国内最早进行虚拟现实技术研究、最有权威的单位之一，2018年2月，软件学院开始招收第一批虚拟现实技术与应用专业研究生。浙江大学CAD&CG国家重點实验室开发出了一套桌面型虚拟建筑环境实时漫游系统。清华大学计算机科学和技术系对虚拟现实和临场感方面进行了研究。西安交通大学信息工程研究所对虚拟现实中的关键技术—立体显示技术进行了研究。
2015年教育部在推进信息技术应用教学中指出“在现场实习安排困难或危险性高的专业领域，开发替代性虚拟仿真实训系统;针对教学中难以理解的复杂结构复杂运动等，开发仿真教学软件”。2018年，教育部办公厅明确将虚拟现实技术列为教育信息化的年度工作重点。以虚拟现实技术为代表的新兴技术，在教育中广泛应用，促进了教育模式、方法和办学方式的转变，加快了教育现代化建设。
3 基于虚拟现实技术人才培养模式的构建
3.1 教学内容虚拟化
课程教学过程中，传统教学模式板书式或者PPT讲授属于单向传输型，讲解方法过于扁平化，一些学科知识过于抽象晦涩，学生无法深入形象理解，例如涉及多维度教学内容，限于学生想象、思考等先天能力，部分学生对于授课内容理解不到位，与授课教师讲授内容产生“脱轨”现象，最终导致学生学习兴趣不足，学习质量不高，甚至可能产生“逆反厌学”心理，严重影响知识有效完整传递。
而虚拟现实技术则可以在某些方面改进传统教学模式的短板，提高知识传递的完整性、有效性，改善教师授课环境，增强学生理解与领悟能力。结合虚拟现实技术，针对教学内容进行模拟，特别是一些难以讲解、理解晦涩的教学场景，借助虚拟现实技术进行模型构建模拟演示，将知识点由文字转换为图形图像，由二维空间转换为三维空间，甚至是多维空间，由静态转换为动态，使得课程具有图、声、形并茂特点，知识的传达更加形象、准确、全面。学生通过视觉、听觉、触觉获取知识信息，增强学生的好奇心与学习兴趣，学生自主控制进行人机交互，实现双向的立体教学，提高学生的学习效率，激发学生的学习探索动力和实践创新能力。 3.2 教学实验多样化
在实验教学中，存在某些实验受实验环境、实验经费等客观外在因素限制，致使实验教学方式较为“粗糙”，甚至存在无法进行的情况，充分利用虚拟现实技术的沉浸性、交互性、想象性的特点，构建基于虚拟现实技术的实验平台。在实验平台里，学生可以根据老师讲解预先进行模拟实验，教师可以根据学生的实验结果进行指导或者在学生进行实验的同时跟进指导，实验参数可以随时修正。借助虚拟现实技术的实验平台，学生可以充分发挥自己的自主能动性，降低实验的危险系数、实验成本，彻底打破时间、空间、经费的限制，可以完成现实中难以进行的实验项目，大大提高学生的创新实践能力。
在实训教学中，基于虚拟现实技术创建的实训环境可以进行不同内容、模式的设计，学生根据自己的性格、思维习惯、学习水平及需求，选择自己需要的学习内容。由于虚拟环境的实时性、安全性，学生可以没有压力、全身心地进行反复练习，直至掌握操作技能为止。
基于虚拟现实技术的教学实验中，生物科学专业的学生可以进入虚拟细胞分子里面进行学习;弹药工程与爆炸技术专业的学生可以实现武器设计、实验一条龙服务;土建类专业的學生可以随时进行各种施工流程试验等。基于虚拟现实技术的教学实验实现了学生“不限时间、不限地点、不限次数”的学习，且交互性强，这使学生学习更加开放，思想更加活跃，极大提升其创新意识。
4 基于虚拟现实技术创新型人才培养面临的挑战
4.1 设备技术问题
目前，虚拟现实技术对教育的发展取得了令人瞩目的成果，但仍然存在着不足。首先，虚拟现实技术的硬件方面，在舒适度、清晰度等方面，存在一定问题，特别是使用虚拟现实设备时会产生一定眩晕感，学生使用时学习体验效果会受到一定影响。其次，在虚拟现实授课学习内容方面，交互学习时间容易出现持续较短的情况，从而导致学生无法持续投入。最后，基于虚拟现实技术的学习平台构建较为复杂，个别成本过高，导致学习平台推广受限。
当然这些不足只是暂时的，随着科技革命的继续深化，如5G、物联网等技术的异军崛起，虚拟现实技术在教育方面的技术短板也终将会得到有效解决。
4.2 学习环境设计问题
学习环境设计环节繁杂，顶层设计难度较大，需要涵盖方方面面。基于虚拟现实技术的创新型人才的培养强调以学生作为中心，打破以往以教师为中心的教育模式，因此做好学习环境的设计至关重要。学习环境设计包含很多内容，包括虚拟环境模型的创建、数据库的搭建、界面的设计、交互的设计、教学环节的设计等，因此，设计难度大、工作量大，要求制作人员的相互协调性需一致。
5 结语
面对不断发展的经济环境，社会对创新型人才的需求愈发强烈，对于人才培养的革新愈发迫切。随着科学技术的不断发展进步，虚拟现实技术与教育相融合，改变传统教学课堂、教学方式的局限，突破技术壁垒，使得学生可以在虚拟现实技术构建的虚拟环境中进行更加直观、形象的交互学习实践，激发学生的学习兴趣，提高其创新思维能力，借助于虚拟现实技术，创新型人才的培养将向深度教学模式改革方向发展。
[参考文献]
[1]靳 诺.坚持中国特色社会主义大学发展道路—培养德智体美劳全面发展的社会主义建设者和接班人[J].人民论坛，2018（29）：6-8.
[2]高慧斌.教师政策评价分析—基于《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010—2020年）》实施五年的思考[J].河北师范大学学报：教育科学版，2015（6）：93-98.
[3]李卫宏，祝 捷，黄建平，等.刍议提升大学生创新创业工作实效的途径—对《教育部关于大力推进高等学校创新创业教育和大学生自主创业工作的意见》的若干思考[J].福建商业高等专科学校学报，2012（2）：26-29.
[4]邹湘军，孙 健，何汉武，等.虚拟现实技术的演变发展与展望[J].系统仿真学报，2004（9）：1 905-1 909.