VR技术在《光电显示技术》实践课程中的应用研究
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作者:代倩 赵宁 陈鹏
摘 要：近年來，随着科技的飞速发展，VR（虚拟现实）技术作为最具潜力的现代信息技术，已被广泛的应用于建筑、娱乐、制造以及教育领域等多个方面。本文以《光电显示技术》实践课程作为教学研究对象，分析该课程的教学现状以及存在的主要问题，并研究了VR技术应用在该课程上的优势和需要注意的问题，以期为VR技术在该课程中的应用推广提供一份帮助。
关键词：VR技术 《光电显示技术》实践 应用研究
中图分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2019）07（b）-0223-02
1 VR技术简介
1.1 VR技术的概念
VR即Virtual Reality， 也称虚拟现实。基于传感器技术、图像处理技术、人工智能等技术手段，它可以创建一个逼真的三维虚拟环境，使用者可以借助VR眼镜、VR手持虚拟器、动作捕捉器等感知设备进入该环境，与环境中的人、物进行交互。与传统的仿真相比，VR技术最大的特点是使用者的沉浸感，即让使用者介入到具体环境中，获得身临其境的感受。虚拟现实技术的关键是对虚拟世界的构建，其核心是建模和仿真[1]。
1.2 VR技术应用现状
随着VR技术日趋成熟，其应用也越发广泛。在室内设计方面，设计师可以通过VR技术对装潢效果进行预设，能更方便地把握装修过程并更直观地看到最终效果。在娱乐方面，使用者可以利用VR技术进入具体的虚拟环境，获得更加真实的娱乐体验。在教育领域，学生可以通过VR技术，实现各种不同类型的实践，探索微观或宏观世界，为学习知识带来无限乐趣。
本文以《光电显示技术》实践课程为主体，探索了VR技术在教学中的应用。
2 《光电显示技术》实践课程现状
2.1 《光电显示技术》实践课程
近年来，随着大屏幕显示器、平板电脑、智能手机的兴起，人类通过视觉获取的信息占到总信息的80%以上，光电显示器件成为人们传递和交换信息的主要媒介，光电显示行业也成为国家大力扶持的新兴行业 [2-3]。在此背景下，我院光电信息科学与工程专业开设了《光电显示技术》课程。掌握这门课的核心知识可以为学生在光电显示领域的就业提供充足的背景知识。其实践课程可以进一步加深学生对知识的理解，培养学生的动手能力、分析和解决问题的能力以及创新思维。因此，该实践课程的开展对学生的发展具有重大意义。
2.2 《光电显示技术》实践课程存在问题
（1）目前，光电显示器种类多样，如液晶显示器，等离子体显示器，LED显示器，激光显示器等。如果在实践过程中，每一种显示器都采购相应的实验器材，则实验室建设成本很高。而且随着时代进步，新型的显示器层出不穷，如果紧跟时代发展进行相关实践，则需要不断采购新的实验设备，进一步增加实验室建设成本。
（2）在《光电显示技术》实践课程中介绍显示器件的制备工艺非常有利于加深学生对知识的理解。但显示器制作工艺复杂，所涉及的设备颇多，如衬底表面处理设备、CVD设备、光刻设备、磁控溅射设备等。这些设备通常体积巨大、价格昂贵且对环境要求很高，因此很难在实验室中一一实现。
（3）一些显示技术，如激光显示技术，通常采用大功率激光器作为光源。在实验室中进行这类显示技术的相关实践时，如果操作使用不规范，则有可能对身体，特别是眼睛造成一定的损伤，增加了实践的危险系数。
（4）在实践教学中，通常是老师讲解演示一遍之后学生动手实践。但学生对知识的掌握程度各有不同，而老师由于时间和精力等问题，很难对所有学生进行针对式教学，影响教学效果。
3 VR技术在《光电显示技术》实践课程教学中的优势
3.1 激发学生实践热情，提高教学效果
VR技术可以实现情景重构，学生可以和其中的具体对象进行直接交互。比如在进行LED显示器实践时，学生可以实现衬底处理、LED制备和刻蚀、芯片封装、电极制备、芯片集成等操作。通过这种感同身受的模式，可以加深学生对实践内容的理解。由于VR的本质是模拟仿真，学生不会有操作失误的心理负担，可进行多次尝试，提高学生的积极性。同时，学生可以将主要精力放在对原理的理解和实验的设计上，避免由于基础操作失误造成实验进度停滞。
3.2 降低实验室建设成本
VR技术通过建模便可将各种实验仪器融入虚拟环境中，解决了仪器昂贵、对操作环境要求苛刻等问题，也可以节省实践中所用到的相关耗材。此外，当显示器件更新换代时，只需更新模型即可满足相应实践要求，在扩大实践教学规模的同时也大幅度降低了实验室建设成本。
3.3 提高实验室安全系数
采用VR技术开展实践教学，可以给学生演示由于操作不当会导致的严重后果，增强学生的自我保护意识。同时，对于一些实践中存在的安全隐患，如上文所说的激光显示技术实验中所用到的大功率激光器，可以从根源上避免其危险性，提高实验室的安全系数。
3.4 改变实践教学的模式
采用VR技术进行实践时，可以在VR软件中预设一些常见问题的解决方案，学生如果在实验过程中的遇到问题， VR软件能够迅速的给出解决方案，较好地解决老师指导不及时的弊端。此外，VR技术改变了实践教学的模式，它彻底打破了学习的时间和空间限制，学生可以根据自身需求随时随地进行学习，实现了可移动的电子教学。
4 VR技术应用在《光电显示技术》实践课程教学中需要注意的问题
4.1 需增强教师对课堂的控制引导
虽然VR技术在《光电显示技术》实践教学中有很大优势，但它最大的问题就是老师不能看到学生在做什么，会有学生沉浸在新奇事物而忽视实践任务的情况发生。老师对课堂的实际把控相对减弱。因此，VR软件应该设计一个教师监控模块，教师可以看到学生的具体实践进程，随时和学生进行交流，不仅可以增加对课堂的控制，也可以及时处理学生遇到的问题，从而增加教学效果。
4.2 正确处理虚拟和现实的关系
虽然VR技术可以让学生实现“身临其境”的仿真实训，但仿真终究和现实会有一定的差距，VR技术只是《光电显示技术》实践教学的一个辅助手段，并不能最终决定实践的教学效果。因此，对于在现实中能够实现的实践课程，可以先采用VR软件进行模拟，加深学生对实验原理的理解和掌握，然后再亲自实验以培养学生的动手能力。
5 结语
《光电显示技术》的实践课程应紧紧跟随时代发展的步伐，让学生理解和掌握当今最先进的显示技术，才能为后续就业打下基础。采用VR技术进行实践教学，能够使《光电显示技术》实践课程的开展更加顺利。但是VR技术作为一种新兴的技术，目前仍处于需要发展和完善的阶段，所以在具体的实践过程中仍然需要老师根据实际教学情况不断思考和改进。总体来说，VR技术在《光电显示技术》实践课程的应用前景十分广阔。
参考文献
[1] 俞丽丽.基于VR技术的宝玉石雕刻加工实训课程改革初探[J].艺术科技，2018，31（7）：256，302.
[2] 熊健，何珍，蔡平，等.《光电显示技术》课程教学体会与思考[J].科技视界，2017（3）：66-67.
[3] 应根裕，王健.光电显示原理及系统[M].北京：清华大学出版社，2015.
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