基于大数据与云计算的虚拟现实实验平台应用的设计与研究 朱 岩
（吉林电子信息职业技术学院，吉林 吉林 132021） 摘 要：近几年来，由于新技术的快速发展与国家教育部门的大力提倡，虚拟现实（VR）实训技术在高职院校中开始得到广泛的应用，成为实训教学重要的组成部分和提高高职教学质量的重要手段。虚拟现实（VR）实训技术是将计算机技术、虚拟现实（VR）技术等信息技术进行集成，构建一个感官上与现实世界的物体或环境相同或相似的虚拟教学环境，并通过虚虚拟现实（VR）实训技术构建实训操作实体，构成一个虚拟仿真的实训系统。虚拟现实（VR）实训技术以提高学生的操作技能水平为核心，具有直观性、交互性等特点。这些特点有益于教师的实训教学和学生专业核心技能的训练，为解决职业教育面临的特殊环境实训难问题开辟了一条新思路。但如何搭建一个仿真度高、效率高的虚拟现实（VR）实训平台成为了目前亟待解决的问题。 关键词：云计算虚拟化技术；实训平台；虚拟现实（VR）；高职院校
为更好地适应我国走新型工业化道路，实现经济发展方式转变、产业结构优化升级，建设人力资源强国发展战略的需要，高职院校作为职业技能型人才教育领域的主要组成部分，在为国家建设培养职业技能
型人才有着极其重要的作用，而高职院校实训室作为技能实训的主要训练场地，对高职院校学生的操作技能培养起着至关重要的作用。但现阶段高职院校的实训室以信息类为主，建筑类、勘探类、海洋类、空间类的极度匮乏。或者有些小部分模拟建筑、特殊环境的实训只能有这类真实环境诸多属性的一两种，同时造价昂贵。而大部分技术升级后该实训环境不能跟进升级，只能淘汰重新建设。造成了极大的资源浪费。随着计算机的飞速发展，云计算虚拟化技术、虚拟现实（VR）出现给搭建一个仿真度高、效率高的虚拟现实（VR）实训平台提出了新的解决思路。生化危机网络版
一、总体需求分析
通过运用做中学，已经为越来越多的人认同。学生通过做才能真正掌握其中的原理。让学生置身于真实的操作场景中，学生才能更有效的提高其操作技能。虚拟现实（VR）实训平台应该具有如下功能：1.首先该平台应该能够构建仿真的实训场景。2.在构成的真实场景中能够创建操作实例，仿真操作环节。3.在虚拟实训场景中具有反馈性。4.平台资源的弹性调配。 使用“虚拟现实（VR）实训技术”在实训教学的设计和组织上突出情景性、实训性和互动性，力求三者有机结合。
二、需要解决的关键性问题
1.构建仿真的实训场景需要较高的运算资源与存储资源。
2.灵活的构建实训场景（不要需要一些陈旧的实训场景随时可以删除，释放出的资源可用于重新创新的实训场景）。
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3.在虚拟实训场景中创建的实训操作实例具智能性的反馈。
4.虚拟现实（VR）实训平台的场景与实训实例库建设。
5.平台对使用时的资源管理。
三、虚拟现实（VR）实训平台设计
（一）平台硬件的搭建
这里由于虚拟现实（VR）实训平台要构建仿真的实训环境，需要较大的算力，普通服务器已无法满足其要求，这里采用云计算虚拟化技术搭建的服务器集为该平台提供算力和弹性的运算资源与存储资源管理。通过云计算虚拟化技术
将服务服务器集的CPU和内存进行池化处理，搭建成统一的运算池和存储池。我们通过云计算虚拟化平台管理软件对池化的运算资源与存储资源进行统一管理与调配。
（二）实训场景的构建
根据高职院校的实训项目来分析各个课程实训场景来确定实体模型，主要采用 Maya、3Dmax构建三维模型。构建好的场景图由unity 3D由构建实训操作实例，通过UE4 VR引擎定义实训实例操作的。
以建筑工程监理课程为例，具体构建实训课程场景：1.首先通过3Dmax构建建筑物三维模型。构建一个24层，每层2000平米的高层建筑。然后对每层构建对应的建筑结构（房间、过道、楼梯、消防、中央空调系统等），根据房间的具体功能进行规划和划分。其次在房间内构建不用的施工中和已施工完的建筑现场实训场景。最后在建筑物内构建各种施工设备、工具和室内摆放物。2.通过Maya构建整个高层建筑中各种人员的人物三维模型。其中包括：施工人员、技术人员、监理人员、项目经理和房屋用户。同时施工人员、技术人员还可以细分为各种不同的工作。3.unity 3D由构建实训操作实例，建筑物结构实例，各种施工设备实例、工作施工工具实例、各种检测设备实例。4.通过UE4 VR引擎定义实训实例操作，建筑物结构模拟称重模拟器，各种施工设备操作模拟器、工作施工工具操作模拟器、各种检测设备操作模拟器。建筑中各种人员的工作动作模拟。
（三）演示视频的制作
虚拟现实（VR）实训平台需要制作演示视频来提供教学辅助，演示视频可以采用真人录制的实操录像也可以采用Maya、3Dmax、flash制作，但根据高职院校的实训项目视觉要求，采用3Dmax制作三维建筑物场景展示动画，Maya用制作人物对设备、工具、仪器的操作视频，使用flash可以制作也行简单的操作说明性视频。
（四）互动系统设计
虚拟现实（VR）实训平台采用三种互动方式：1.通过基于虚拟现实（VR）技术的场景、与虚拟操作实例，教师和学生可以使用VR设备是从视觉、听觉、触觉上感触实训场景，通过VR设备进行设备、工具、仪器的模拟操作。2.采用传统的机械模式交互，在构建好的24层高层建筑中设置固定的讲解点
【项目名称】 2020年度全国高等院校计算机基础教育研究会计算机基础教育教学研究项目“基于大数据与云计算的虚拟现实平 台应用的设计与研究”项目编号：2020—AFCEC—254。
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【作者简介】 朱岩（1982—），男，本科，研究方向：计算机应用技术。
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情境，一方面培养自身师德，一方面教育学生，一举多得。例如教师就在课程中引用了《学习篇》，它鼓励学生在实践中好好学习，而教师也要确保自身与学生都能懂得“为学日益”的道理，用此鼓励、鞭策学生。就像老子所言之理，学习知识就要每天有所增加，形成一种“学以聚之”的每日机制，教师与学生亦是如此，每天进步一点，师德体系才能形成，而学生也能积沙成塔，成就学业。
在教学中，教师就为学生创设了如下情境：果树的肉质根在生长期间遇到了石块等坚硬的东西阻碍成长，但其实这些对于果树来说都是成长的经验，果树需要在每日积累经验过程中才能抵抗挫折、冲破
阻碍、战胜逆境并健康成长起来。因此师生在该过程中也学会了什么是积累、什么是面对逆境、什么是坚强、就要像果树一样在生活中“不怨天、不尤人”，将一切的经验积累与面对挫折的过程都看作是机缘（《论语·宪问》），而教师也要培养自身与学生一种“天行健，君子以自强不息。”（《易经》）的思想理念，在教育学生、引导学生学习生活中都发奋图强、永不停歇。教师通过创设这样的教学情境过程中就让学生理解领悟了什么是坚强，人生该如何克服困难，在教育学生的过程中，教师自身的师德体系建设也逐渐被完善。
目前辽宁职业学院已经专门建立了园艺技术专业教学组，深入探索师德建设相关问题。教学课题组中选拔了优秀教师参与并自组课题，希望通过师德建设成果全面惠及学校专业教育，确保果树生产课程顺利健康开展[3]。
跨境换股三、辽宁职业学院果树生产课程教学基于传统文化理念的师德建设效果评价
辽宁职业学院在园艺技术专业教学中深度渗透果树生产课程内容，它希望基于传统文化理念建设师德，通过良好的师德体系建设良性影响专业学生以及专业向前发展，这对于校内学生的人生观、价值观与世界观培养成型非常有好处。就目前看来，校内专业学生不但对果树生产课程学习产生了浓厚的学习兴趣，在人生态度方面也发生了积极转变。而教师方面的师德培育水平则越来越高。通过良好的师德影响让教师对自身的职业生涯规划有了更大把握，未来发展前途可期。
四、结束语
综上所述，在当前新课改全员育人、全方位育才发展的大背景下，将园艺技术专业中的果树生产课程与传统文化、师德建设联系起来是一种创新，也是一种必然。因为将传统文化渗透入果树生产课程中让教学内容更加丰富且富有哲理内涵，而在该过程中教师的师德建设水平也有所提升，三者之间的融合渗透关系非常自然和谐，形成了一种特殊的连带机制。在未来，辽宁职业学院还将继续将更多传统文化渗透于更多其它专业的课堂教学环境中，在不断拓展创新的过程中渗透文化、哺育师德、影响学生、培养人才。
参考文献
[1] 吴会昌，侯晓华，周巍.园艺技术专业基于传统文化理念
的立德树人教育研究与实践[J].辽宁农业职业技术学院学报，2018，2（3）：24-26.国安罢赛
[2] 王韦杰.传统元素在园林景观中的应用[J].名城绘，2020
（4）：1.
[3] 徐海燕.传统园林材料在现代景观设计中的应用初探[J].
现代园艺，2020，43（1）：170-171.
和事件触发点。教师或学生进入场景到达这些讲解点和事件触发点所在位置是点击或触碰即可播放演示视频、展示说明文字档。3.采用人工智能技术，实现各种实训操作过程的数据自动识别与采集。对数据分析后给出对操作的评定结果。
（五）系统管理
由于高职院校课程较多，为了VR虚拟实训平台能够更便捷、更高效。这里实训场景采用模块化处理。每个课程的虚拟实训场景都是一个模块。上课时VR虚拟实训平台载入该课程的实训场景。下课后平台卸载该场景，自动释放其使用的运算资源、存储资源。这样能有效的提高实训平台的资源使用率，同时还能为一些特殊场景提供高性能的服务器。新福林
四、虚拟现实（VR）实训平台的应用效果与存在的问题
根据基于虚拟现实（VR）实训平台的教学实践及教学过程中通过平台的数据采集，学生学习行为表现和学习成绩。可以认为，虚拟现实（VR）实训平台可有效提高了学生学习的主动性、感官性。教师对教学过程能够更有效的演示。教学和教学资源的空间、感官延展得到了极大的提高。对于过去对学习不感兴趣的学生，由于平台给他们提供了丰富的教学资源和互动，促进了他们的主动学习。形成了有
效的师生互动和及时反馈评价机制。在教师引导下，学生能够对课程知识更感兴趣和主动思考问题或主动向其他学生或教师请教。真实和虚拟形成互补，教师能够更直观的进行案例演示，还可以随时将优秀的实验方法或实验过程上传平台，形成了有效的即时反馈机制。但有由于虚拟现实（VR）实训平台的仿真性和互动性可能会导致学生过去关注其场景效果而忽略课程本质内容。这时就要求教师对课程内容的有机组合，突出课程内容。对教师的课程内容组织能力要求较高这是今后需要重点关注的问题。
虚拟现实（VR）实训平台将传统课堂教学转变为融合虚拟与现实的混合式教学。这种教学模式使虚拟与现实相互补充、相互促进，将以知识传授为主的教转变为以能力培养为主的学。虚拟现实（VR）实训平台在时空上的延展，能够使学生与课程内容更真实接触。虚拟现实（VR）实训平台在教学过程中兼顾了学生的个体差异，有利于全面培养学生的动手操作能力、分析与解决问题能力、自主与协作学习能力，提高了学生学习的积极性和主动性，提高了基础实验课程的整体教学效果。
参考文献
[1] 王玉芝.现代教育技术与人学生创新思维能力的培养[J].
黑龙江高教研究，2003（3）：104-105.
[2] 刘洪.基于X3D的虚拟化学实验室研究与设计[D].四川师
范大学，2006.
[3] 李莉，周蕾，李俊红.虚拟现实技术在实验教学中的应用
[J].福建电脑，2007（1）：17-18.
[4] 汪兴谦.VRML于JAVA编程实例讲解[M].北京：中国水
利水电出版社，2002.
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