虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在網(wǎng)絡(luò)教學(xué)中的應(yīng)用研究

摘 要：在計(jì)算機(jī)技術(shù)飛速反展的今天，新的教學(xué)媒體層出不窮的出現(xiàn)在我們的視線里，在多媒體教學(xué)之后，一個(gè)新型的教學(xué)媒體又出現(xiàn)在教育技術(shù)領(lǐng)域，簡稱VR，實(shí)際上就是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)。本文不僅介紹這種新型教學(xué)媒體的定義、特點(diǎn)、分類，還就虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在教育中的應(yīng)用與優(yōu)勢進(jìn)行了探討。

關(guān)鍵詞：虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)；網(wǎng)絡(luò)教學(xué)；研究

中圖分類號：TP391.9

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是一種新型的信息技術(shù)，是一種融合了人工智能、計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、人機(jī)接口技術(shù)、數(shù)字圖像處理技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、多媒體技術(shù)、傳感器技術(shù)和實(shí)時(shí)計(jì)算機(jī)技術(shù)的綜合性的信息技術(shù)。利用計(jì)算機(jī)生成逼真的三維視、嗅、聽覺等一系列感覺，并使人成為參加者通過合適的裝置對虛擬世界進(jìn)行感受和體驗(yàn)。總的來說，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)就是一種人們通過計(jì)算機(jī)對較大且較復(fù)雜的數(shù)據(jù)而進(jìn)行可視化操作和交互的全新方法的新型信息技術(shù)。

1 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的起源與歷史

20世紀(jì)90年代，興起了一種全新的信息技術(shù)：虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)不僅與傳統(tǒng)的機(jī)界面不同，還大大領(lǐng)先于傳統(tǒng)的機(jī)界面。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)不同于傳統(tǒng)的機(jī)界面把計(jì)算機(jī)和用戶當(dāng)作單獨(dú)的兩個(gè)實(shí)體，需要由用戶把指令輸進(jìn)計(jì)算機(jī)讓計(jì)算機(jī)根據(jù)指令工作，而是把計(jì)算機(jī)和用戶作為一個(gè)完整的整體，再經(jīng)過很多種類的輔助工具把信息數(shù)據(jù)變成可見化，然后產(chǎn)生一個(gè)逼真的虛擬環(huán)境，用戶只要身臨這種三維的信息空間就能自由自在的使用不同種類的信息數(shù)據(jù)，甚至可以直接的控制計(jì)算機(jī)。其實(shí)早在60年代初就有人們開始在意并研究三維立體與立體聲相合并的一種計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，它基本可用三種技術(shù)來概括：三維計(jì)算機(jī)圖形學(xué)技術(shù)、高清晰度顯示技術(shù)和有多種功能傳感器的交互式接口技術(shù)，其中最關(guān)鍵的就是傳感技術(shù)。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是一種可見化的界面技術(shù)，同時(shí)也是一種相當(dāng)于客觀存在的環(huán)境。要想實(shí)際的建立起這種虛擬的環(huán)境，就要集中兩個(gè)方面：環(huán)境的可見化及它的渲染和虛擬環(huán)境能準(zhǔn)確顯示的物體的狀態(tài)模型。

2 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的區(qū)分與特征

作為一種新型興起的信息技術(shù)，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)有著很強(qiáng)的特點(diǎn)，這些特點(diǎn)通常包括：交互性、存在性、沉浸性、構(gòu)想性和多感知性及自主性。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)明顯區(qū)于傳統(tǒng)的二維動畫的一個(gè)特點(diǎn)就是交互性，它不再像傳統(tǒng)的信息技術(shù)讓用戶只能被動的接收信息，而是能使用戶通過一種交互設(shè)備直接操控虛擬物體的信息技術(shù)。存在性又稱作臨場性，它指的是用戶作為主角在模擬環(huán)境中所感受到的真實(shí)程度，越真實(shí)，存在性就越強(qiáng)，反之，存在性就會弱。沉浸性指的是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)不再像傳統(tǒng)的信息技術(shù)一樣生疏，而是用戶通過交互方式與計(jì)算機(jī)交流時(shí)完全的投入在計(jì)算機(jī)制造的一種虛擬的世界中。構(gòu)想性則指的是用戶在虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)集成的虛擬環(huán)境中得到的或理性或感性的認(rèn)知，這通常會使用戶產(chǎn)生更準(zhǔn)確的概念和創(chuàng)意。所謂的多感知性可以簡單的從字面含義來看，它指的就是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)能具有多方面的感知能力，比如基本的視覺除外的聽覺、運(yùn)動、力覺感知，有事甚至還包括嗅覺感知和味覺感知等。自主性解釋起來就相對簡單，物體根據(jù)定律在虛擬系統(tǒng)中動作運(yùn)行的程度就叫自主性。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)有幾大分類，它們分別為桌面虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)、分布式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)、疊加式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)和沉浸虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)。桌面虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)主要應(yīng)用于CAD、CAM設(shè)計(jì)等區(qū)域。雖然它缺少實(shí)際的真實(shí)體驗(yàn)，但它構(gòu)造簡單、物美價(jià)廉，易于推行。分布式虛擬系統(tǒng)建立在沉浸虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)和分布式交互的前提上。在這種系統(tǒng)上，用戶可以對虛擬世界進(jìn)行觀看和操縱，它的目的是協(xié)同工作。疊加式的虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)是指用戶在對觀察現(xiàn)實(shí)世界時(shí)通過相關(guān)設(shè)備把虛擬圖像疊加在現(xiàn)實(shí)世界上，讓用戶看到與現(xiàn)實(shí)世界有關(guān)的信息。相對而言，最復(fù)雜的虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)就是沉浸虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)，用戶只有通過戴頭盔等輔助工具才能在虛擬世界里進(jìn)行交流。雖然沉浸虛擬系統(tǒng)可以讓用戶完全的投入虛擬環(huán)境，讓用戶有存在感，但它的價(jià)格較為昂貴，普通人較難接受。

3 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)教學(xué)

3.1 虛擬的學(xué)校及學(xué)校管理。利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)打造出類似學(xué)校的一種虛擬機(jī)構(gòu)就稱為虛擬學(xué)校。在虛擬的場景中，用戶可以以學(xué)習(xí)者的身份在虛擬世界里學(xué)習(xí)以及交流。虛擬學(xué)校提供一切事物學(xué)校會設(shè)計(jì)的設(shè)備，比如圖書館、教室等。虛擬學(xué)校甚至有老師的身份，他們可以找一門教師，開設(shè)一門課程來由感興趣的學(xué)習(xí)的人選擇。這種虛擬的學(xué)習(xí)環(huán)境會使學(xué)習(xí)的人更容易投入學(xué)習(xí)，讓學(xué)習(xí)者不估計(jì)更方面的原因，也會讓學(xué)習(xí)者更自由。

3.2 虛擬的實(shí)踐實(shí)驗(yàn)。虛擬的實(shí)踐實(shí)驗(yàn)有個(gè)很大的好處，就是它能使用戶操作一些在現(xiàn)實(shí)中無法盡力操作的實(shí)驗(yàn)。一些工程，只有實(shí)踐才能檢驗(yàn)它的準(zhǔn)確，而有時(shí)會因?yàn)閷?shí)踐操作起來較復(fù)雜且具有危險(xiǎn)性，所以通常人們的失敗在于沒有辦法實(shí)踐。結(jié)合教學(xué)也是一樣，在有了虛擬的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)之后，學(xué)生就能夠通過虛擬的環(huán)境來實(shí)驗(yàn)，就能達(dá)到理想的教學(xué)成果。

3.3 虛擬的技術(shù)培訓(xùn)。虛擬的現(xiàn)實(shí)技術(shù)尤其對于工科生有很大的作用，學(xué)生一族很難在實(shí)際生活中去操縱一些實(shí)際的設(shè)備，那么在虛擬的環(huán)境中就可以。而且在虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)中，設(shè)備會跟上時(shí)代的步伐，隨時(shí)更新，這就為學(xué)生提供了很多便捷。

3.4 虛擬的教學(xué)過程。在傳統(tǒng)的教學(xué)中，教師只能利用自己的口述讓學(xué)生產(chǎn)生想象，使學(xué)生了解一些歷史。而在虛擬教學(xué)中，就能在學(xué)生腦中建立起概念，讓學(xué)生身臨其境，可以聽見，看見，觸到。就比如歷史教學(xué)，學(xué)生可以感受到宏偉的金字塔、遠(yuǎn)古的羅馬和雅典等文明。

4 虛擬教學(xué)的優(yōu)點(diǎn)

4.1 促進(jìn)數(shù)字化校園的形成。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)為教育技術(shù)提供了一個(gè)更高的科研起點(diǎn)，它需要的多媒體的數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)存儲和數(shù)據(jù)處理都在促進(jìn)著眾多學(xué)校走向數(shù)字化、科技化，能使教育的建設(shè)更上一個(gè)臺階。

4.2 培養(yǎng)高素質(zhì)的學(xué)生。傳統(tǒng)的教學(xué)模式已然不能滿足社會人才的需要，因?yàn)閭鹘y(tǒng)的教學(xué)模式通常太過死板以及太有約束。而虛擬的教學(xué)能夠滿足學(xué)生對教育設(shè)備及教育環(huán)境的需求，能讓學(xué)生進(jìn)入實(shí)際操作，這樣才能培養(yǎng)出高素質(zhì)的人才。

4.3 實(shí)現(xiàn)個(gè)性化的教學(xué)方式。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)化的教學(xué)比起傳統(tǒng)的教學(xué)更有選擇權(quán)，學(xué)生可以根據(jù)自己的愛好和意愿了解自己感興趣的知識，掌握自己的需求。這樣不僅使學(xué)生學(xué)習(xí)得更全面化，還能培養(yǎng)學(xué)生的個(gè)性魅力。

4.4 節(jié)省教育工作的經(jīng)費(fèi)。使用傳統(tǒng)的教學(xué)模式要想更完整的教育學(xué)生通常需要購買大量的教學(xué)器材及教學(xué)設(shè)備，還可能會尋找各種合適的場地，而虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)則可以完全避免這個(gè)問題的發(fā)生，學(xué)生輕易就可以體驗(yàn)各種實(shí)驗(yàn)教程，豐富知識，這樣就自然節(jié)省了很多資費(fèi)。

5 結(jié)束語

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是具有很多特點(diǎn)及優(yōu)點(diǎn)的新型的信息技術(shù)，網(wǎng)絡(luò)教學(xué)也是便捷全面的系統(tǒng)教學(xué)模式，當(dāng)兩者結(jié)合時(shí)，兩者的閃光點(diǎn)會互相融入，形成較為完善的體系來服務(wù)社會。它不僅僅是為教育提供了全新的、超前的一種模式，還給人類的教育帶來了一種決定性的革命，為人類社會帶來了前所未有的、創(chuàng)新的科技革命。

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作者單位：西華師范大學(xué)實(shí)驗(yàn)中心，四川南充 637000