基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的多媒體教學(xué)方法研究

摘 要：從虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)所呈現(xiàn)的特點(diǎn)入手，分析了其在知識(shí)本體學(xué)習(xí)、研究性學(xué)習(xí)、啟發(fā)交互性學(xué)習(xí)三方面的應(yīng)用，針對(duì)當(dāng)下虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在教育教學(xué)中存在的不足，提供了可以借鑒的應(yīng)對(duì)策略和改革措施，以期提高虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在多媒體和網(wǎng)絡(luò)教學(xué)中的應(yīng)用效能，達(dá)到提高教學(xué)質(zhì)量的目的。

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：1674－5884（2015）09－0094－03

doi：10．13582／j．cnki．1674－5884．2015．09．029 ①收稿日期：20150521

基金項(xiàng)目：邵陽學(xué)院教學(xué)改革項(xiàng)目（2015JG02）

作者簡(jiǎn)介：羅高飛（1984－），女，湖南邵陽人，助理研究員，主要從事多媒體教學(xué)改革研究。

隨著虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在現(xiàn)代多媒體教學(xué)中的應(yīng)用，教學(xué)環(huán)境日趨完善，教學(xué)手段日益多元，技術(shù)的擴(kuò)展既有效地促進(jìn)了教學(xué)方法的現(xiàn)代化，也進(jìn)一步豐富了教學(xué)手段，在很大程度上提高了教學(xué)質(zhì)量和學(xué)習(xí)效果。如何更大程度地發(fā)揮其潛在優(yōu)勢(shì)，讓它在教育教學(xué)方面發(fā)揮出我們所期待的價(jià)值，是一個(gè)值得研究的課題。

1　虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的特點(diǎn)

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是利用高科技研發(fā)的傳感器手套和3D眼鏡等傳感設(shè)備來輔助實(shí)現(xiàn)三維現(xiàn)實(shí) ［1，2］，使用者可以把自身的運(yùn)動(dòng)傳輸?shù)接?jì)算機(jī)中，并在虛擬的三維空間中通過視覺和聽覺來感受自己的動(dòng)作在虛擬世界中所帶來的改變。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)具有三個(gè)特征。

1．1 交融性

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)利用人的生理特征，例如聽覺、視覺、觸覺等，電腦會(huì)根據(jù)不同的要求產(chǎn)生三維空間場(chǎng)景來模擬現(xiàn)實(shí)，當(dāng)使用者戴上配置的交互設(shè)備后就會(huì)進(jìn)入虛擬空間，成為虛擬世界中的一份子。使用者可以和虛擬空間中的一切生物進(jìn)行相互作用，在外部所做的一切活動(dòng)都會(huì)在虛擬世界中發(fā)生對(duì)應(yīng)的改變，而且在三維空間中還可以聽到每一個(gè)行動(dòng)效果帶來的聲音變化。

1．2 交互性

虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)中的人機(jī)交互是一種為達(dá)到理想效果的交互，使用者可以利用電腦鍵盤、鼠標(biāo)等與電腦系統(tǒng)進(jìn)行交互，還可以通過高科技的虛擬頭盔、傳感手套進(jìn)行交互。電腦系統(tǒng)可以根據(jù)使用者的每一個(gè)肢體語言來不斷調(diào)整系統(tǒng)的三維空間景象和聲音。使用者不僅可以通過不斷調(diào)整自己的動(dòng)作和聲音來變換不同的三維場(chǎng)景，還可以在不同的三維場(chǎng)景中實(shí)現(xiàn)自己所需要考察的內(nèi)容和操作。

1．3 整體性

虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)中含有各種感應(yīng)裝置，它可以感應(yīng)到人的視覺、聽覺、觸覺等一系列感觀，所以，使用者在使用過程中通過這些感應(yīng)裝置可以使人身臨其境，體驗(yàn)到更加真實(shí)的感覺。

2　虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在教育教學(xué)中的應(yīng)用

2．1 知識(shí)本體學(xué)習(xí)

知識(shí)學(xué)習(xí)是利用虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)進(jìn)行學(xué)習(xí)的過程，它有兩個(gè)方面的應(yīng)用：一是把生活中不能觀察到的自然現(xiàn)象和事物變化過程進(jìn)行真實(shí)再現(xiàn)，把這些在生活中很難見到的現(xiàn)象以動(dòng)態(tài)真實(shí)的變化呈現(xiàn)在學(xué)生的眼前。為學(xué)生提供更生動(dòng)的感性材料，讓學(xué)生在學(xué)習(xí)中更加容易理解和消化。比如，當(dāng)學(xué)生在學(xué)習(xí)外國文化時(shí)，我們可以利用虛擬系統(tǒng)把學(xué)生帶入相應(yīng)的國外環(huán)境中進(jìn)行模擬學(xué)習(xí)，使學(xué)生更容易理解。二是通過虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)可以把抽象的概念和理論變得更加形象化、直觀化，更加方便學(xué)生對(duì)抽象化概念的理解。在過去傳統(tǒng)化的教學(xué)過程中，老師和學(xué)生之間只能通過語言進(jìn)行交流，老師和同學(xué)之間不能進(jìn)行較好的配合，也容易使學(xué)生對(duì)學(xué)習(xí)產(chǎn)生厭惡。但是虛擬現(xiàn)實(shí)教學(xué)可以很好地改變這一局限性，虛擬系統(tǒng)不受空間位置上的束縛，它可以把不同地方的學(xué)生聚集到同一個(gè)空間參與某一學(xué)習(xí)過程。通過大家共同參與、共同研究、共同交流，實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)過程協(xié)同推進(jìn)，同時(shí)也提高大家學(xué)習(xí)的興趣和合作能力。這種新型的教學(xué)方式與傳統(tǒng)的方式有著很大的區(qū)別，傳統(tǒng)的教學(xué)過程只是局限于固定的空間內(nèi)，而這種新型教學(xué)方式則可以突破這些界限，師生之間不但可以進(jìn)行交流，還可以突破位置上的界限把學(xué)生聚集起來。這樣的教學(xué)手段能增強(qiáng)學(xué)生協(xié)同工作的能力?？傊摂M現(xiàn)實(shí)技術(shù)可以展現(xiàn)“即時(shí)環(huán)境”，把教學(xué)過程中抽象的概念、虛擬現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境呈現(xiàn)給學(xué)生，有助于學(xué)生更好地理解這些知識(shí)，加強(qiáng)學(xué)習(xí)的趣味性，增強(qiáng)學(xué)習(xí)效果。

2．2 研究性學(xué)習(xí)

可以把學(xué)生在學(xué)習(xí)中的各種假設(shè)在虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)中建立模型進(jìn)行模擬 ［3］，通過在虛擬系統(tǒng)中虛擬出來的結(jié)果，使假設(shè)的驗(yàn)證更加直觀化。例如在虛擬系統(tǒng)中，學(xué)生可以根據(jù)自己的意愿和喜好選擇不同學(xué)習(xí)對(duì)象，在虛擬世界中構(gòu)建自己的合作團(tuán)隊(duì)，在對(duì)問題探索過程中，學(xué)會(huì)發(fā)現(xiàn)自己的長處和不足，以便以后提高學(xué)習(xí)效率。學(xué)生利用虛擬技術(shù)還可以把一些難以觀察到和難以實(shí)現(xiàn)的項(xiàng)目構(gòu)建出來，例如溫室效應(yīng)、建筑設(shè)計(jì)等，可以更好地探究自己對(duì)這些知識(shí)的理解。利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)進(jìn)行探索學(xué)習(xí)可以較好地激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新能力，加快學(xué)生的進(jìn)步。在虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)中可以進(jìn)行實(shí)訓(xùn)教學(xué)，如果學(xué)生在學(xué)習(xí)中遇到問題可以進(jìn)入到虛擬系統(tǒng)中進(jìn)行針對(duì)性訓(xùn)練，進(jìn)而解決現(xiàn)實(shí)中的問題。虛擬系統(tǒng)在引導(dǎo)學(xué)生探究時(shí)，它以知識(shí)化的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)，在每個(gè)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的節(jié)點(diǎn)上都包含著不同的信息知識(shí)，每個(gè)知識(shí)點(diǎn)以邏輯關(guān)系構(gòu)成教學(xué)結(jié)構(gòu)，為學(xué)生提供發(fā)散性的思維方式。虛擬系統(tǒng)在教學(xué)過程中不僅可以提供良好的學(xué)習(xí)環(huán)境，即使在學(xué)習(xí)過程中出現(xiàn)錯(cuò)誤，學(xué)生自己也能發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤的原因，進(jìn)而不斷地探索，直到找到解決問題的方法，然后通過分析、綜合、比較、歸納、推理等思維邏輯對(duì)提出的假設(shè)進(jìn)行論證，進(jìn)而無限接近真理，使假設(shè)更具說服力。在虛擬系統(tǒng)中學(xué)生可以形成發(fā)散式的學(xué)習(xí)風(fēng)格和方法，培養(yǎng)高等級(jí)的思維方式，提升學(xué)生綜合素養(yǎng)。2．3 啟發(fā)交互性教學(xué)

虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的出現(xiàn)極大地推進(jìn)了啟發(fā)式教學(xué)的進(jìn)步 ［4］，在傳統(tǒng)的教學(xué)中一般都是利用幻燈片、投影膠片、PPT課件等。虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)與之相比有了很大的改進(jìn)，在演示教學(xué)內(nèi)容時(shí)，虛擬系統(tǒng)可以提供更加直觀形象的材料，給學(xué)生直接的感官刺激，使學(xué)生處于更加“環(huán)境”去體會(huì)學(xué)習(xí)的內(nèi)容。在虛擬的環(huán)境中，學(xué)生可以通過自主的人機(jī)交互，在虛擬系統(tǒng)中尋找自己需要的思維材料，展示現(xiàn)實(shí)世界中不能觀察到的事物變化規(guī)律，進(jìn)而形成知識(shí)點(diǎn)，便于學(xué)生的理解。學(xué)生可以從三個(gè)方面參與教學(xué)活動(dòng)，這三個(gè)方面分別是思維、情感和行為，這也是學(xué)生形成啟發(fā)式教育的基礎(chǔ)。總的看來，虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)教學(xué)給我們教學(xué)和學(xué)習(xí)帶來了極大的方便，它有利于師生之間的討論交流，也有利于提高學(xué)生的分析總結(jié)能力，產(chǎn)生新的知識(shí)結(jié)構(gòu)，構(gòu)建多學(xué)科的知識(shí)網(wǎng)絡(luò)，使學(xué)生獲取更多的知識(shí)和技能，培養(yǎng)具有創(chuàng)新能力的綜合型人才。

3　基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的多媒體教學(xué)的思考

3．1 基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的多媒體教學(xué)存在著一些不足

首先是老師對(duì)高水平的課件制作能力不足，而且還不能較好地掌握多媒體應(yīng)用技術(shù)，對(duì)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)和語言教學(xué)之間的關(guān)系缺乏足夠的認(rèn)知，進(jìn)而不能進(jìn)行高水平的教學(xué)指導(dǎo)；其次，學(xué)校多媒體教室設(shè)備缺乏，除了電腦、投影儀等硬件設(shè)施外，學(xué)校還缺乏與之配套的教學(xué)軟件，在大多數(shù)學(xué)校中還沒建立起全校性的局域網(wǎng)絡(luò)，以至于豐富的網(wǎng)絡(luò)資源被看成極大的浪費(fèi)，達(dá)不到我們所期待的開發(fā)利用程度；再者傳統(tǒng)的教學(xué)方式也在一定程度上束縛了教學(xué)資源的靈活應(yīng)用，在傳統(tǒng)的教學(xué)方式中，老師的教學(xué)極大的受到了固定教材和學(xué)校管理模式的影響，老師對(duì)授課的內(nèi)容也受到教學(xué)大綱的限制，所以造成虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的多媒體教學(xué)方式與內(nèi)容的脫節(jié)，因此我們必須采取措施解決上述問題，這樣才能實(shí)現(xiàn)真正意義的多媒體教學(xué)。為解決上述問題，我們采取以下措施：就是在虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用方面，加強(qiáng)對(duì)教師隊(duì)伍的技術(shù)培訓(xùn)，提高老師制作高水平課件的能力。提高教師技術(shù)的關(guān)鍵在于提高教師對(duì)教學(xué)規(guī)律和多媒體技術(shù)應(yīng)用的認(rèn)識(shí)，科學(xué)系統(tǒng)地了解多媒體技術(shù)如何在教學(xué)中應(yīng)用，在應(yīng)用中不斷解決文字信息與音像、教材內(nèi)容與網(wǎng)絡(luò)語言信息的合理配置。具體來講，老師的PPT課件只是在語言上引導(dǎo)學(xué)生，或者做出一些圖片使學(xué)生容易理解，但是引導(dǎo)學(xué)生的思路一定要按照特定的主題，主題的內(nèi)容表述則需要教師借助多媒體手段提供圖像的背景資料，進(jìn)而激活學(xué)生的語言思維能力。在多媒體教學(xué)中把文字信息轉(zhuǎn)換成主題圖式結(jié)構(gòu)，用圖像來表達(dá)相關(guān)主題，從而加強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)知識(shí)的主體意識(shí)。在知識(shí)的學(xué)習(xí)過程中，需要把教學(xué)內(nèi)容與現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景進(jìn)行結(jié)合，在特定的思維中進(jìn)行學(xué)習(xí)，學(xué)習(xí)過程中老師只是充當(dāng)輔助角色，對(duì)學(xué)生進(jìn)行引導(dǎo)和幫助，在這種方式下，學(xué)生可以根據(jù)虛擬場(chǎng)景的信息創(chuàng)造性地學(xué)習(xí)，在此過程中學(xué)生只需要在虛擬場(chǎng)景中激活對(duì)應(yīng)的內(nèi)容，利用虛擬現(xiàn)實(shí)中已有的內(nèi)容進(jìn)行創(chuàng)造式的學(xué)習(xí)，老師也可以根據(jù)虛擬場(chǎng)景對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行分類，明確學(xué)習(xí)目標(biāo)。

3．2 教學(xué)管理模式的改革是教學(xué)手段現(xiàn)代化的前提

在學(xué)習(xí)過程中，以前的形式化、固定化的教材不再適應(yīng)現(xiàn)在的教學(xué)。我們應(yīng)該充分利用豐富的網(wǎng)絡(luò)資源，把最新的教學(xué)內(nèi)容與學(xué)生的關(guān)注點(diǎn)結(jié)合起來，進(jìn)而滿足學(xué)生的需求，提高學(xué)生對(duì)學(xué)習(xí)的趣味性。在學(xué)習(xí)過程中，我們可以不斷變化學(xué)習(xí)的內(nèi)容，把一些網(wǎng)絡(luò)電影、歌曲等融入到學(xué)習(xí)之中，大大提升學(xué)習(xí)的樂趣。在教學(xué)過程中，我們必須加快多媒體教室平臺(tái)的開發(fā)和建設(shè)，并對(duì)設(shè)備進(jìn)行相應(yīng)的維護(hù)和管理，不斷順應(yīng)時(shí)代的變化，增加多媒體課堂與學(xué)生網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)的互動(dòng)，增強(qiáng)課堂教學(xué)管理與學(xué)生網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)的協(xié)調(diào)性，增大網(wǎng)絡(luò)軟件和硬件的開發(fā)和建設(shè)力度，那么，整個(gè)虛擬空間在多媒體教學(xué)中的潛力將被一一挖掘出來。

總之，基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的多媒體教學(xué)是高校教師素質(zhì)、教學(xué)管理和相關(guān)設(shè)施相協(xié)調(diào)的一項(xiàng)系統(tǒng)而復(fù)雜的工程，各級(jí)部門之間必須加強(qiáng)合作，共同努力，只有這樣才能把虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的多媒體教學(xué)真正融入到教學(xué)課堂中，形成高效教育教學(xué)新模式。