基于虛擬現(xiàn)實技術(shù)在教育中的創(chuàng)新性應(yīng)用研究

方穎瑩 司靜靜 王及時

摘 要：虛擬現(xiàn)實技術(shù)（Virtual Reality，簡稱VR）是現(xiàn)如今最熱門的研究領(lǐng)域之一，它在教育領(lǐng)域中已經(jīng)得到了廣泛應(yīng)用，包括虛擬實驗室、模擬訓(xùn)練、室內(nèi)設(shè)計、數(shù)字場館漫游等教學(xué)。筆者闡述虛擬現(xiàn)實國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀，并對VR在教育中的應(yīng)用進行了多方面的了解，從而覺得VR在教育中的作用十分重要。作為一種模擬人在多重環(huán)境下，視覺、觸覺與聽覺高度逼真的人機交互技術(shù)，VR的優(yōu)勢主要在于價錢較低，便于應(yīng)用，正是由于如此，人們以前覺得價錢不菲的VR機器在如今也可以普遍應(yīng)用了。虛擬現(xiàn)實技術(shù)雖有無限的發(fā)展?jié)摿?，但依舊處于VR可以盡可能發(fā)揮自身的優(yōu)勢。

關(guān)鍵詞：VR；教育；仿真

中圖分類號：G43 文獻標(biāo)志碼：A 文章編號：2095-9214（2016）05-0105-01

VR的應(yīng)用為教學(xué)仿真的學(xué)習(xí)環(huán)境提供更加便利的條件，對現(xiàn)階段課堂教育進行虛擬仿真提供必要的支持，為學(xué)習(xí)活動的設(shè)計以及應(yīng)用給予了新的教學(xué)方式。與“互聯(lián)網(wǎng)+”一樣，虛擬現(xiàn)實技術(shù)也是各行業(yè)都可以采用并助力自身發(fā)展的一項重要技術(shù)。虛擬現(xiàn)實+X（應(yīng)用領(lǐng)域）成為一種新的發(fā)展趨勢，這就證明了“VR+”時代已然到來。

一、國內(nèi)外虛擬現(xiàn)實技術(shù)的現(xiàn)狀

VR技術(shù)起源于美國，起先是因為美國的國防以及航天的需求。如今隨著科技的飛速發(fā)展，虛擬現(xiàn)實技術(shù)的發(fā)展主要得益于美國許多科研機構(gòu)的研究與發(fā)展。在亞洲，日本、馬來西亞、泰國等許多國家也都積極開展虛擬現(xiàn)實技術(shù)，并取得了較好的反響。

我國的虛擬現(xiàn)實技術(shù)最早開始于上世紀(jì)90年代初期，與其他國家相比，基礎(chǔ)薄弱、技術(shù)落后，正是由于這種現(xiàn)狀，相關(guān)專家以及政府相關(guān)單位開始對虛擬現(xiàn)實技術(shù)進行著重的研究，依據(jù)這種落后的狀態(tài)也做出了相應(yīng)的對策及改變，并且為VR的發(fā)展制定了一系列的發(fā)展規(guī)劃。許多學(xué)校也為虛擬技術(shù)的發(fā)展做了一定的工作，比如數(shù)字場景漫游，建筑全景展示，遠程網(wǎng)絡(luò)教學(xué)模擬系統(tǒng)等等都取得了不錯的效果。

二、虛擬現(xiàn)實技術(shù)在教育中的應(yīng)用

（一）虛擬實驗室

學(xué)校常常利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)可以讓學(xué)生做許多的虛擬實驗，其中有一些是在平常的實驗室中可以操作的，還有一些有危險性質(zhì)的實驗利用VR也可以進行，比如新手醫(yī)生在做解剖實驗的時候，或者是學(xué)生在做觀察燃燒、爆炸等激烈且具有危險的化學(xué)反應(yīng)時虛擬現(xiàn)實技術(shù)就為他們提供了安全的學(xué)習(xí)環(huán)境。

在我們的物理實驗中，學(xué)生可以在這個虛擬的物理環(huán)境下進行單擺組裝、挑選自由落體的材質(zhì)甚至可以將虛設(shè)的物體搬運到其他星球，這些都能夠讓學(xué)生們掌握教師所想讓他們了解的物理知識。通過此項技術(shù)可以大大提高學(xué)生的開放性思維能力，讓學(xué)生能夠積極地去學(xué)習(xí)。

醫(yī)學(xué)方面，虛擬現(xiàn)實技術(shù)可以進行新一代醫(yī)學(xué)儀器的使用教學(xué)，比如在模擬微創(chuàng)手術(shù)的時候，學(xué)生操作的是同樣的設(shè)備，然而目標(biāo)卻不是活生生的、致命的人體，是取而代之的虛擬器官。不僅讓學(xué)生熟悉對儀器的操作，還能根據(jù)實驗經(jīng)驗避免儀器對敏感器官的碰觸。

（二）數(shù)字場館漫游

虛擬現(xiàn)實技術(shù)的特點主要就是給人良好的沉浸感和交互，這就使得現(xiàn)在的數(shù)字場館漫游得到了普及，讓虛擬現(xiàn)實技術(shù)的優(yōu)勢又得到了進一步的發(fā)展。這無論是對于旅游院校教育學(xué)習(xí)，還是對于城市規(guī)劃、調(diào)控城區(qū)經(jīng)濟結(jié)構(gòu)乃至建設(shè)信息化城市，展示城市規(guī)劃成果，都是十分直觀顯著的。綜合運用虛擬現(xiàn)實技術(shù)、Web3D技術(shù)和數(shù)據(jù)庫技術(shù)，學(xué)生就利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)可以隨意行走，多角度、多方位去游覽校園的美景，讓我們更進一步全面的觀看校園的景觀。

（三）模擬訓(xùn)練

采用虛擬現(xiàn)實技術(shù)模擬出逼真多維的戰(zhàn)場環(huán)境，讓戰(zhàn)士帶上具有立體眼鏡、頭盔以及手柄等多種傳感設(shè)備，并依據(jù)一些指令做出相對應(yīng)的行動。虛擬現(xiàn)實技術(shù)可以設(shè)置教育訓(xùn)練區(qū)、圖書閱覽區(qū)、軍史展館區(qū)、休閑娛樂區(qū)和室外景觀區(qū)等三維仿真軍事文化 生活區(qū)域，通過3D交互技術(shù)，多媒體互動，實現(xiàn)多項思想政治教育功能。

在學(xué)習(xí)駕駛技能時，也可以讓學(xué)員體驗仿真的虛擬駕駛，在這樣虛擬環(huán)境中讓學(xué)員可以更真實的感受到逼真的音效、視覺、聽覺以及體感，這種做法可以讓學(xué)員處于一個安全的駕駛環(huán)境當(dāng)中。近幾年，虛擬駕駛技術(shù)已經(jīng)逐漸走進了人們的視野。

（四）室內(nèi)設(shè)計

對于學(xué)習(xí)設(shè)計的學(xué)生來說，虛擬現(xiàn)實技術(shù)被應(yīng)用于設(shè)計作品上。在設(shè)計者構(gòu)思時，他要對房屋的結(jié)構(gòu)、房屋的外觀等多方面進行設(shè)計。他們可以利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)去將所要表現(xiàn)的效果進行展示，如果不滿意就可以立即的修正，直至滿意為止。在許多設(shè)計公司，現(xiàn)在也利用這項技術(shù)，讓顧客去觀看他們設(shè)計房屋的裝修效果，可以更好地去給客戶溝通，設(shè)計出客戶心目中溫暖的家。

三、虛擬現(xiàn)實技術(shù)在教育教學(xué)中的重要性

在這個信息技術(shù)越來越發(fā)達的時代，傳統(tǒng)的教育模式已經(jīng)不能滿足社會對人才培養(yǎng)的需求，通過虛擬現(xiàn)實技術(shù)解決了老師講課枯燥乏味的一大缺陷。課堂上教授的內(nèi)容與教師所采用的教學(xué)模式應(yīng)該有所創(chuàng)新，讓學(xué)生更加積極主動地去學(xué)。虛擬的學(xué)習(xí)環(huán)境為學(xué)生的學(xué)習(xí)提供了多種可能性，學(xué)生是學(xué)習(xí)活動的主體，在虛擬的教學(xué)環(huán)境當(dāng)中，學(xué)生也是當(dāng)中的一員，學(xué)生也扮演著一定的角色，他們可以親身體驗，從而能夠調(diào)動學(xué)生的積極性，滿足他們的好奇心，最終通過學(xué)生對知識的建構(gòu)培養(yǎng)他們的學(xué)習(xí)興趣及信心。隨著虛擬現(xiàn)實技術(shù)的發(fā)展，虛擬現(xiàn)實在教育行業(yè)中也做出了突破性的貢獻。虛擬現(xiàn)實技術(shù)打破了空間、時間的限制，人們可以足不出戶也能領(lǐng)略到城市的美景；好多需要很長時間能夠觀測的變化是，利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)可以在短時間內(nèi)能到結(jié)果。例如，學(xué)生在生物課堂中學(xué)習(xí)孟德爾遺傳定律，用果蠅做實驗往往要需要很長的時間才能夠獲取實驗的結(jié)果，而虛擬現(xiàn)實技術(shù)則在一堂課內(nèi)就可以實現(xiàn)。

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