虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在昆蟲(chóng)學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用前瞻

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在昆蟲(chóng)學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用前瞻

高宇

(吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院，長(zhǎng)春130118)

摘要：隨著電子計(jì)算機(jī)和通信技術(shù)的發(fā)展，人類(lèi)社會(huì)已經(jīng)進(jìn)入了信息化的社會(huì)。傳統(tǒng)昆蟲(chóng)學(xué)教學(xué)模式的局限性顯得越來(lái)越突出，已經(jīng)不能滿足教學(xué)需求。解決該問(wèn)題的有效手段之一，就是應(yīng)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)建設(shè)虛擬昆蟲(chóng)教學(xué)系統(tǒng)輔助理論和實(shí)踐教學(xué)。利用虛擬昆蟲(chóng)教學(xué)系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)高校課堂教學(xué)的真實(shí)性、連續(xù)性和交互性，這對(duì)于提高高等農(nóng)業(yè)教育教學(xué)質(zhì)量、促使高校教師轉(zhuǎn)換角色和共享優(yōu)質(zhì)高等教育資源等均具有很大的促進(jìn)作用，在昆蟲(chóng)學(xué)教學(xué)中具有廣闊的應(yīng)用前景。

關(guān)鍵詞：虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù);虛擬昆蟲(chóng)教學(xué)系統(tǒng);昆蟲(chóng)學(xué)教學(xué)

收稿日期:2014-06-21

基金項(xiàng)目:吉林省教育科學(xué)”十二五”規(guī)劃項(xiàng)目(GH12145)；吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)專(zhuān)項(xiàng)校本研究課題(2014zx10)

作者簡(jiǎn)介:高宇(1983-)，男，吉林長(zhǎng)春人，博士，講師，主要從事農(nóng)業(yè)昆蟲(chóng)與害蟲(chóng)防治方面的教學(xué)與研究。

中圖分類(lèi)號(hào)：G642文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

隨著電子計(jì)算機(jī)和通信技術(shù)的發(fā)展，人類(lèi)社會(huì)已經(jīng)進(jìn)入了信息化的社會(huì)。傳統(tǒng)昆蟲(chóng)學(xué)教學(xué)模式的局限性顯得越來(lái)越突出，已經(jīng)不能滿足教學(xué)需求。虛擬現(xiàn)實(shí)(Virtual reality，簡(jiǎn)稱(chēng)VR，又譯作靈境、幻真)是利用電腦模擬創(chuàng)造一個(gè)三維空間的虛擬世界，為參與者提供視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、觸覺(jué)等感官的模擬，讓其如同身歷其境一般，可以及時(shí)地、無(wú)限制地觀察三維空間內(nèi)的事物。[1]應(yīng)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)建設(shè)虛擬昆蟲(chóng)教學(xué)系統(tǒng)，能有效克服當(dāng)前昆蟲(chóng)學(xué)理論和實(shí)踐教學(xué)中的諸多難題，與傳統(tǒng)高校課堂教學(xué)中的掛圖、展板和多媒體技術(shù)相比，能更好地實(shí)現(xiàn)高校課堂教學(xué)的真實(shí)性、連續(xù)性和交互性，幫助學(xué)生更深入具體和形象地理解與掌握相關(guān)知識(shí)內(nèi)容。這對(duì)于提高高等農(nóng)業(yè)教育教學(xué)質(zhì)量、促使高校教師轉(zhuǎn)換角色和共享優(yōu)質(zhì)高等教育資源等均具有很大的促進(jìn)作用。因此，應(yīng)用VR技術(shù)建設(shè)虛擬昆蟲(chóng)教學(xué)系統(tǒng)在昆蟲(chóng)學(xué)教學(xué)中具有廣闊的應(yīng)用前景，對(duì)于高等農(nóng)業(yè)院校昆蟲(chóng)學(xué)教學(xué)的多元化教育和可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。

1虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)和虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)

《The International Journal of Virtual Reality》上的“虛擬現(xiàn)實(shí)術(shù)語(yǔ)詞匯表”中，對(duì)“VR”的定義是“一種創(chuàng)建人工世界的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)”[2-3]。具體地說(shuō)，VR是根據(jù)人類(lèi)感覺(jué)的生理和心理特點(diǎn)，由計(jì)算機(jī)創(chuàng)造的三維立體圖像[4]22。VR技術(shù)是一門(mén)涉及計(jì)算機(jī)、圖像處理與模式識(shí)別、語(yǔ)音和音響處理、人工智能技術(shù)、傳感與測(cè)量、仿真、微電子等技術(shù)的綜合集成技術(shù)，主要涉及三個(gè)研究領(lǐng)域，即通過(guò)計(jì)算機(jī)圖形方式建立實(shí)時(shí)的三維視覺(jué)效果、建立對(duì)虛擬世界的觀察界面、使用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)加強(qiáng)諸如科學(xué)計(jì)算技術(shù)等方面的應(yīng)用。[5]

基于VR技術(shù)建立虛擬現(xiàn)實(shí)平臺(tái)(Virtual Reality Platform，簡(jiǎn)稱(chēng)VRP)，即采用以計(jì)算機(jī)技術(shù)為核心的現(xiàn)代高科技生成逼真的視、聽(tīng)、觸覺(jué)一體化的特定范圍的虛擬環(huán)境，用戶借助必要的設(shè)備以自然的方式與虛擬環(huán)境中的對(duì)象進(jìn)行交互作用、相互影響，從而使人產(chǎn)生親臨等同真實(shí)環(huán)境的感受和體驗(yàn)。[4]23一個(gè)完整的VRP由虛擬環(huán)境、以高性能計(jì)算機(jī)為核心的虛擬環(huán)境處理器、以頭盔顯示器為核心的視覺(jué)系統(tǒng)、以語(yǔ)音識(shí)別、聲音合成與聲音定位為核心的聽(tīng)覺(jué)系統(tǒng)、以方位跟蹤器、數(shù)據(jù)手套和數(shù)據(jù)衣為主體的身體方位姿態(tài)跟蹤設(shè)備，以及味覺(jué)、嗅覺(jué)、觸覺(jué)與力覺(jué)反饋系統(tǒng)等功能單元構(gòu)成。它具有沉浸性、交互性、多感知性和構(gòu)想性等基本特征。

2虛擬現(xiàn)實(shí)昆蟲(chóng)教學(xué)系統(tǒng)對(duì)教學(xué)促進(jìn)作用

將昆蟲(chóng)學(xué)理論與VRP相結(jié)合，建立虛擬現(xiàn)實(shí)昆蟲(chóng)教學(xué)系統(tǒng)(Virtual Reality Instructional System of Entomology，簡(jiǎn)稱(chēng)VRISE)，作為一種輔助教學(xué)的技術(shù)手段，其研發(fā)目的應(yīng)始終圍繞著如何更好地提升教學(xué)效果。利用VRISE將豐富昆蟲(chóng)學(xué)的教學(xué)手段，提高高等農(nóng)業(yè)教育教學(xué)質(zhì)量，促使高校教師轉(zhuǎn)換新角色，還有利于共享優(yōu)質(zhì)高等教育資源。

2.1提高高等農(nóng)業(yè)教育教學(xué)質(zhì)量

(1)觀察了解現(xiàn)實(shí)世界的昆蟲(chóng)生活史可能需幾個(gè)月，甚至一整年的時(shí)間。利用VRISE可將昆蟲(chóng)的生活周期縮短至數(shù)分鐘以?xún)?nèi)，這樣就能部分地替代在現(xiàn)實(shí)世界難以進(jìn)行的或者費(fèi)時(shí)、費(fèi)力和費(fèi)資金的實(shí)驗(yàn)，還可使教學(xué)過(guò)程更形象、直觀、生動(dòng)，極大地提高了教學(xué)效果，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，因此，VRISE有助于縮短教學(xué)周期。

(2)昆蟲(chóng)學(xué)實(shí)驗(yàn)需要大量實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備和昆蟲(chóng)標(biāo)本，尤其是對(duì)于較為復(fù)雜的昆蟲(chóng)生理學(xué)實(shí)驗(yàn)、觀察較難采集到的稀少昆蟲(chóng)種類(lèi)，要完成這些教學(xué)任務(wù)，需要購(gòu)置儀器設(shè)備和更新陳列標(biāo)本、教具等。而虛擬農(nóng)業(yè)儀器因其成本低廉、操作使用與傳統(tǒng)儀器基本相同，可以替代傳統(tǒng)的儀器設(shè)備；虛擬昆蟲(chóng)可從活體昆蟲(chóng)上獲得圖像，經(jīng)過(guò)三維數(shù)字處理形成可視化虛擬昆蟲(chóng)圖像，學(xué)生可反復(fù)觀察學(xué)習(xí)昆蟲(chóng)的形態(tài)結(jié)構(gòu)。這樣就可彌補(bǔ)昆蟲(chóng)標(biāo)本種類(lèi)和數(shù)量不足、硬件設(shè)施不足等諸多問(wèn)題，因此，VRISE有助于節(jié)約教學(xué)成本。

(3)學(xué)習(xí)投資是一種生產(chǎn)性投資，可以計(jì)算投入和產(chǎn)出，同樣存在著成本效益關(guān)系，并且學(xué)習(xí)成本與學(xué)習(xí)收益的對(duì)比關(guān)系是學(xué)生好學(xué)或厭學(xué)的一個(gè)重要原因。[6]利用VRISE降低學(xué)生的學(xué)習(xí)成本，可以有效地提高學(xué)習(xí)收益和教學(xué)效果。從學(xué)習(xí)成本的構(gòu)成上看，有助于降低時(shí)間成本(如學(xué)生對(duì)課程進(jìn)行預(yù)習(xí)、上課、閱讀材料、完成作業(yè)與實(shí)驗(yàn)所花費(fèi)的時(shí)間)與物質(zhì)成本(學(xué)生在上述過(guò)程中所耗費(fèi)的各種學(xué)習(xí)費(fèi)用、教材費(fèi)用、實(shí)驗(yàn)材料損耗等支出)；從學(xué)習(xí)成本的來(lái)源看，可分為來(lái)自家庭、社會(huì)、教師以及學(xué)生自身的成本，有助于降低各渠道來(lái)源的學(xué)習(xí)成本[7]，因此，VRISE有助于降低學(xué)習(xí)成本。

2.2促使高校教師角色轉(zhuǎn)換

利用VRISE可以使學(xué)生按自身實(shí)際情況選擇不同的學(xué)習(xí)方式、學(xué)習(xí)進(jìn)度和學(xué)習(xí)途徑，以達(dá)到最佳的學(xué)習(xí)狀態(tài)，這些優(yōu)點(diǎn)是傳統(tǒng)教學(xué)方式難以達(dá)到的，這就需要有經(jīng)驗(yàn)且受過(guò)專(zhuān)業(yè)訓(xùn)練的教師的有效指導(dǎo)。[8]因此，在VRISE教學(xué)中，教師如何確定自己的位置尤為重要。

(1)教師的主要職能將由“教”轉(zhuǎn)變?yōu)椤皩?dǎo)”，更多地體現(xiàn)在引導(dǎo)方向，通過(guò)創(chuàng)設(shè)豐富的虛擬教學(xué)情景，激發(fā)學(xué)生獲取知識(shí)和能力的動(dòng)機(jī)，幫助學(xué)生決定適合自身需要、實(shí)際的學(xué)習(xí)目標(biāo)，發(fā)展學(xué)生認(rèn)知、判斷、選擇能力，培養(yǎng)良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣。

(2)隨著知識(shí)更新速度成倍加快，教師不僅要關(guān)注所教學(xué)科的知識(shí)，還要獲取其他領(lǐng)域的最新成果和動(dòng)態(tài)，不斷地更新和改造自己的知識(shí)結(jié)構(gòu)和教育技術(shù)，成為一名積極主動(dòng)的終身學(xué)習(xí)者，并以這種態(tài)度來(lái)影響、組織、輔導(dǎo)、幫助學(xué)生克服學(xué)習(xí)惰性。

(3)在課堂上引入VRISE后，師生關(guān)系發(fā)生了巨大轉(zhuǎn)變，教師與學(xué)生的合作關(guān)系更加開(kāi)放，教師可以通過(guò)虛擬教學(xué)資源與學(xué)生進(jìn)行正式或非正式的交流和討論，在這種環(huán)境中相互尊重與信任是合作的基礎(chǔ)。建立創(chuàng)新開(kāi)放式師生合作課堂教學(xué)模式。

2.3共享優(yōu)質(zhì)高等教育資源

(1)虛擬教學(xué)資源是高校教育資源的重要組成部分，利用信息技術(shù)將所有分散的昆蟲(chóng)學(xué)教學(xué)資源整合和集成統(tǒng)一的信息和知識(shí)體系，構(gòu)建一個(gè)無(wú)限的虛擬現(xiàn)實(shí)昆蟲(chóng)學(xué)教學(xué)大環(huán)境。由于高等教育具有較強(qiáng)的專(zhuān)業(yè)性，教育資源主要為特定教育目標(biāo)的教學(xué)、科研及生產(chǎn)服務(wù)，服務(wù)對(duì)象的范圍包括從事本專(zhuān)業(yè)及其相關(guān)領(lǐng)域的教師、學(xué)生、科研人員和技術(shù)推廣人員，以及具有相應(yīng)的教育需求的教育對(duì)象等。在一定時(shí)期和一定社會(huì)條件下，通過(guò)公正合理地社會(huì)共享，使高校教育資源得到充分的利用。

(2)昆蟲(chóng)學(xué)科普是一種信息傳播過(guò)程，具有教育、文化、娛樂(lè)等諸多功能。VRISE可以作為昆蟲(chóng)學(xué)科普的重要載體和媒介。比如，在自然(昆蟲(chóng))博物館中陳列螳螂、螞蟻、蝗蟲(chóng)等各種放大的昆蟲(chóng)模型，對(duì)體形纖小的昆蟲(chóng)進(jìn)行了藝術(shù)的夸張；在放大的螞蟻洞穴景觀中，觀眾可以觀賞到螞蟻搬家、繁衍等生命活動(dòng)等；昆蟲(chóng)復(fù)眼模型讓觀眾能體驗(yàn)到昆蟲(chóng)復(fù)眼在視物時(shí)的特殊效果。[9]

3虛擬現(xiàn)實(shí)昆蟲(chóng)教學(xué)系統(tǒng)的應(yīng)用前景

3.1虛擬昆蟲(chóng)的研究現(xiàn)狀

虛擬昆蟲(chóng)是基于昆蟲(chóng)學(xué)原理建立的三維模型，即應(yīng)用計(jì)算機(jī)模擬昆蟲(chóng)在三維空間中的生長(zhǎng)發(fā)育、行為活動(dòng)等狀況。例如，Sommerer和Mignonneau于1993年構(gòu)建了其首個(gè)交互式裝置“A-Volve”，這些人工生物會(huì)“活”起來(lái)，還能不斷演化；參與者還可在觸摸屏上設(shè)計(jì)人工生物的外形；1995年構(gòu)建了交互式裝置“Photoropy”，參與者可以喂養(yǎng)和復(fù)制虛擬昆蟲(chóng)；1996年又構(gòu)建了交互式裝置“GENMA-Gentic Mignonneau”，參與者能通過(guò)操控虛擬生物的基因，實(shí)時(shí)地創(chuàng)造和修改人工昆蟲(chóng)的形態(tài)。[10]Beer用軟件構(gòu)造了在二維世界中具有簡(jiǎn)單行為的虛擬昆蟲(chóng)——蟑螂。[13]我國(guó)學(xué)者也建立了自動(dòng)化制作昆蟲(chóng)三維模型的方法；[14]并通過(guò)對(duì)不同發(fā)育時(shí)期家蠶的各個(gè)組織器官的標(biāo)準(zhǔn)圖譜的收集、歸類(lèi)、編輯、整合，獲得了家蠶的解剖學(xué)和生理學(xué)等方面的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，正在構(gòu)建三維可視數(shù)字化家蠶；[15]而且設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了昆蟲(chóng)躲避算法和捕捉算法，使得用戶能手持真實(shí)的捕蟲(chóng)網(wǎng)來(lái)捕捉虛擬昆蟲(chóng)，并能感覺(jué)到昆蟲(chóng)的智能性。[16]但目前這些研究開(kāi)發(fā)都是針對(duì)科學(xué)研究，而以教學(xué)為目的的應(yīng)用開(kāi)發(fā)寥寥無(wú)幾，更沒(méi)有針對(duì)農(nóng)學(xué)類(lèi)專(zhuān)業(yè)課程教學(xué)的需求為研發(fā)點(diǎn)，以輔助教學(xué)為目的的虛擬昆蟲(chóng)資源，在昆蟲(chóng)學(xué)教學(xué)領(lǐng)域尚屬于“未來(lái)科技”，僅處于探索階段。

32虛擬現(xiàn)實(shí)昆蟲(chóng)教學(xué)系統(tǒng)的應(yīng)用前景

師生打開(kāi)VRISE后，就能看到、聽(tīng)到和觸到VRISE中的虛擬實(shí)踐教學(xué)基地、虛擬昆蟲(chóng)標(biāo)本館、虛擬昆蟲(chóng)學(xué)開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室、虛擬農(nóng)業(yè)儀器、虛擬昆蟲(chóng)學(xué)電子文獻(xiàn)庫(kù)等教學(xué)資源，甚至能進(jìn)行語(yǔ)言交流，而無(wú)須到實(shí)驗(yàn)田里進(jìn)行實(shí)踐操作即可完成“教”和“學(xué)”，還可多次重復(fù)且自如地在其中漫游，這樣不僅可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和主動(dòng)認(rèn)知意識(shí)，讓學(xué)生更直觀了解所學(xué)知識(shí)，加深學(xué)生對(duì)教學(xué)內(nèi)容的理解與掌握，還有助于教師更為深入地解析昆蟲(chóng)學(xué)知識(shí)。

(1)建立和發(fā)展多樣化的實(shí)踐教學(xué)基地，有效提升學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新精神。利用VRISE建立多種模式的虛擬實(shí)踐教學(xué)基地，參與者可以從任意角度觀察虛擬農(nóng)場(chǎng)中不同害蟲(chóng)個(gè)體的活動(dòng)過(guò)程，并可通過(guò)改變環(huán)境條件和管理措施，觀察不同害蟲(chóng)種群的變化，進(jìn)行農(nóng)林害蟲(chóng)綜合治理。這樣有助于深度解析抽象的農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)理論，以滿足實(shí)踐教學(xué)的需求，達(dá)到傳統(tǒng)教學(xué)手段難以實(shí)現(xiàn)的效果。

(2)昆蟲(chóng)標(biāo)本是教學(xué)和科研的重要材料，采制昆蟲(chóng)標(biāo)本是學(xué)習(xí)和研究昆蟲(chóng)的基礎(chǔ)工作。利用VRISE建立虛擬昆蟲(chóng)標(biāo)本館，展示內(nèi)容豐富的虛擬昆蟲(chóng)標(biāo)本，參與者只需點(diǎn)擊鼠標(biāo)，足不出戶即可觀看昆蟲(chóng)標(biāo)本室的展覽，還可將昆蟲(chóng)實(shí)體展廳進(jìn)行數(shù)字化并放到互聯(lián)網(wǎng)上，制作昆蟲(chóng)展廳環(huán)視，增加觀眾感興趣的內(nèi)容實(shí)現(xiàn)實(shí)體展廳，虛擬昆蟲(chóng)標(biāo)本與虛擬展廳的有機(jī)結(jié)合，激發(fā)參與者了解昆蟲(chóng)學(xué)知識(shí)的熱情。[9]這樣可以解決諸如：采集制作大量、理想的標(biāo)本，需要一定的采集技術(shù)，耗費(fèi)大量的采集時(shí)間；昆蟲(chóng)標(biāo)本管理多采用賬簿和卡片的管理方式，其檢索、維護(hù)和查閱頗為不便；頻繁地使用會(huì)導(dǎo)致標(biāo)本損壞；傳統(tǒng)昆蟲(chóng)標(biāo)本館只能在有限面積的展廳內(nèi)展示部分昆蟲(chóng)種類(lèi)，而且觀眾參觀昆蟲(chóng)標(biāo)本展覽也會(huì)受到時(shí)間、地點(diǎn)、空間等限制。

(3)實(shí)驗(yàn)教學(xué)是教學(xué)環(huán)節(jié)中最主要的形式之一，開(kāi)放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)能夠大大體現(xiàn)現(xiàn)代開(kāi)放性教育理念的精髓。[17]利用VRISE建立虛擬昆蟲(chóng)學(xué)開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室，實(shí)驗(yàn)者可以在虛擬環(huán)境中完成現(xiàn)實(shí)環(huán)境中各種預(yù)定的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，所取得的學(xué)習(xí)或訓(xùn)練效果等價(jià)于甚至優(yōu)于在現(xiàn)實(shí)環(huán)境中所取得的效果。例如，昆蟲(chóng)生理學(xué)實(shí)驗(yàn)是專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)課。目前實(shí)驗(yàn)室的硬件設(shè)備種類(lèi)和技術(shù)條件，不能滿足創(chuàng)新開(kāi)放性實(shí)驗(yàn)的復(fù)雜性和多樣性需要，制約著教學(xué)質(zhì)量和大學(xué)生創(chuàng)新能力的發(fā)展水平。[18]在昆蟲(chóng)的神經(jīng)系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)中，常以蝗蟲(chóng)或家蠶浸泡標(biāo)本為觀察對(duì)象，解剖時(shí)氣味刺鼻，常使學(xué)生失去實(shí)驗(yàn)興趣，嚴(yán)重影響教學(xué)效果；在觀察昆蟲(chóng)組織、細(xì)胞的形態(tài)結(jié)構(gòu)和生理、毒理變化等實(shí)驗(yàn)時(shí)需要制備石蠟切片，這種技術(shù)是最為廣泛應(yīng)用的方法，但操作比較繁瑣，實(shí)驗(yàn)時(shí)間比較長(zhǎng)；而建立虛擬昆蟲(chóng)學(xué)實(shí)驗(yàn)室，可以有效彌補(bǔ)因?qū)嶒?yàn)場(chǎng)地、實(shí)驗(yàn)設(shè)備、教學(xué)經(jīng)費(fèi)等方面的不足。

(4)農(nóng)業(yè)教育教學(xué)須購(gòu)置大量的測(cè)量分析儀器，因所需投資巨大，很難滿足教學(xué)和科研工作的需要。利用VRISE構(gòu)建虛擬農(nóng)業(yè)儀器，將信息技術(shù)與電子儀器相結(jié)合而產(chǎn)生的一種新的儀器模式，它可以由用戶自己定義、自己設(shè)計(jì)，以滿足不同的要求。一臺(tái)虛擬儀器可以完成數(shù)臺(tái)甚至成套儀器所能完成的全部功能，加之通用性好、易于升級(jí)和擴(kuò)展，操作使用與傳統(tǒng)儀器基本相同。因此，使用虛擬農(nóng)業(yè)儀器不但可以節(jié)約大量?jī)x器設(shè)備的經(jīng)費(fèi)投入，還能夠提高科研質(zhì)量和效率，極大地改善現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)教學(xué)條件。[19]

(5)昆蟲(chóng)學(xué)是一門(mén)歷史久遠(yuǎn)但又是蓬勃發(fā)展的學(xué)科，其基礎(chǔ)學(xué)科和應(yīng)用學(xué)科分別列在生物學(xué)、農(nóng)學(xué)、林學(xué)等多個(gè)一級(jí)學(xué)科內(nèi)，還有養(yǎng)蜂學(xué)、養(yǎng)蠶學(xué)等學(xué)科。[20]傳統(tǒng)的昆蟲(chóng)學(xué)文獻(xiàn)在圖書(shū)館藏中的分布極為復(fù)雜，因而存在文獻(xiàn)資料搜尋困難的問(wèn)題。利用VRISE建立虛擬昆蟲(chóng)學(xué)電子文獻(xiàn)庫(kù)，基于多媒體合成技術(shù)、圖像識(shí)別技術(shù)、傳感識(shí)別技術(shù)和曲面合成技術(shù)，將昆蟲(chóng)學(xué)的圖片、文字、動(dòng)畫(huà)等映射到各種規(guī)格的書(shū)本模型上，通過(guò)人的肢體動(dòng)作和計(jì)算機(jī)多媒體合成技術(shù)來(lái)完成電子書(shū)的頁(yè)面翻轉(zhuǎn)。只要參與者伸手做出翻書(shū)的動(dòng)作，這本虛擬圖書(shū)就會(huì)翻頁(yè)，形象生動(dòng)地展示昆蟲(chóng)知識(shí)。建立虛擬昆蟲(chóng)學(xué)電子文獻(xiàn)庫(kù)可以有效解決這個(gè)難題，還可為昆蟲(chóng)學(xué)教學(xué)和科研資源共享和傳播起到積極的作用。

4結(jié)語(yǔ)

基于VR技術(shù)創(chuàng)建VRISE不僅可以反映現(xiàn)實(shí)狀況，還可以在很大程度上擺脫自然條件中空間和時(shí)間的局限性。利用VRISE輔助昆蟲(chóng)學(xué)教學(xué)，讓學(xué)生足不出戶就能閱覽浩如煙海的昆蟲(chóng)學(xué)文獻(xiàn)，賞鑒千姿百態(tài)的昆蟲(chóng)世界，完成各種各樣的昆蟲(chóng)學(xué)實(shí)驗(yàn)，獲得與現(xiàn)實(shí)世界一樣的體會(huì)，從而豐富感性認(rèn)識(shí)，加深對(duì)教學(xué)內(nèi)容的理解。通過(guò)VRISE展現(xiàn)昆蟲(chóng)世界，能解決現(xiàn)實(shí)中無(wú)法實(shí)現(xiàn)的教學(xué)環(huán)節(jié)，縮短教學(xué)和實(shí)驗(yàn)周期，節(jié)約教學(xué)成本，使基礎(chǔ)理論教學(xué)從枯燥乏味的二維空間轉(zhuǎn)向絢麗多姿的三維世界，實(shí)驗(yàn)空間從狹小的物理空間向廣闊的虛擬空間擴(kuò)展，為昆蟲(chóng)學(xué)教學(xué)提供先進(jìn)的教學(xué)和科研手段，在昆蟲(chóng)學(xué)教育教學(xué)領(lǐng)域內(nèi)有著極其巨大的應(yīng)用前景。

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責(zé)任編輯：劉琳

Preview for Virtual Reality Technology in Entomology Teaching

GAO Yu

(College of Agriculture, Jilin Agricultural University, Changchun 130118, China)

Abstract：With the development of computer and communication technology, human society has entered the information society. Limitations of the traditional teaching mode of entomology become increasingly prominent and unable to meet the teaching needs. One of the effective means to solve this problem is to build virtual insects teaching system assisting theory and practice teaching by using virtual reality technology. The teaching system of using virtual insects can achieve authenticity, continuity and interactivity in classroom teaching, which not only improves the teaching quality of higher agricultural education, but also promotes college teachers to switch roles and share qualified higher education resources, etc., having broad application prospects in entomology teaching.

Keywords：virtual reality technology; virtual reality instructional system of entomology; entomology teaching