實踐與創(chuàng)新

趙向前

[摘要]基于計算機仿真技術的虛擬教學技術的形成，是一種最新出現(xiàn)的教學模式，它探索了全新的教學形式和方向。虛擬現(xiàn)實技術作為新興教學媒體，其出現(xiàn)無疑將對現(xiàn)代遠程開放教育教學改革產(chǎn)生積極的影響。

[關鍵詞]計算機仿真；多媒體；虛擬技術；遠程開放教育

[DOI]1013939/jcnkizgsc201619067

我國現(xiàn)代遠程教育模式的改革以及科學技術的迅猛發(fā)展，新的教學媒體不斷涌現(xiàn)，繼多媒體、仿真、計算機網(wǎng)絡之后，教學技術領域又出現(xiàn)了一個新型教學媒體，它就是Virtual Reality——虛擬現(xiàn)實技術。虛擬現(xiàn)實技術是運用計算機對現(xiàn)實世界進行全面仿真的技術，由于它能夠創(chuàng)建與現(xiàn)實社會類似的環(huán)境，使使用者獲得身臨其境的感覺和體會，從而能夠解決學習媒體的情景化及自然交互性的要求，在教育領域內有著極其巨大的應用前景，不遠的將來，虛擬現(xiàn)實技術將成為現(xiàn)代遠程教育領域內最具有應用前景的主導支撐技術。

1什么是Virtual Reality——虛擬現(xiàn)實技術

11虛擬現(xiàn)實技術的內涵及特征

虛擬現(xiàn)實技術又稱臨境技術，是一個類似于物理空間的三維虛擬環(huán)境，存在于計算機、外部存儲裝置或服務器上，可通過互聯(lián)網(wǎng)、內聯(lián)網(wǎng)登錄。虛擬現(xiàn)實技術是一種利用計算機系統(tǒng)來創(chuàng)建和體驗虛擬世界的技術。虛擬世界允許用戶創(chuàng)建（即化身）一個虛擬身份。虛擬現(xiàn)實技術是綜合應用各種技術來制造逼真的人工模擬環(huán)境，并能有效地模擬人在自然環(huán)境中的各種感知系統(tǒng)行為的高級的人機交互技術，使用戶身臨其境地感知虛擬環(huán)境中的物體，通過虛擬現(xiàn)實的三維設備與物體接觸，從而真正地實現(xiàn)人機交互，人處在虛擬環(huán)境之中跟現(xiàn)實環(huán)境是基本沒有差別的。

虛擬現(xiàn)實技術具有以下三個基本特征：

（1）沉浸性。虛擬現(xiàn)實技術是根據(jù)人類視覺、聽覺的生理心理特點，由計算機產(chǎn)生逼真的三維立體圖像，使用者戴上頭盔顯示器和數(shù)據(jù)手套交互設備，便可將自己置身于虛擬環(huán)境中，成為虛擬環(huán)境中的一員，有一種身臨其境的感覺。

（2）交互性。虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)中的人機交互是一種近乎自然的交互，使用者通過自身的語言、身體運動或動作等自然技能，對虛擬環(huán)境中的對象進行觸摸或操作。

（3）多感知性。虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)中裝有視、聽、觸、動覺的傳感及反應裝置，因此，使用者在虛擬環(huán)境中可獲得多種感知，親身體驗交互操作的反應與感受。

12虛擬現(xiàn)實技術在現(xiàn)實生活中的應用

隨著虛擬現(xiàn)實技術的迅速發(fā)展，它已經(jīng)被應用于廣泛的領域：工程和建筑、醫(yī)學、軍工模擬、金融和娛樂等。

VR教育是一種非常有意義的潛在市場。虛擬現(xiàn)實技術能夠為學生提供生動、逼真的學習環(huán)境，學生能夠成為虛擬環(huán)境的一名參與者，在虛擬環(huán)境中扮演—個角色，這對調動學生的學習積極性，突破教學的重點、難點，培養(yǎng)學生的技能都將起到積極的作用。

2虛擬技術在現(xiàn)代遠程開放教育中的應用

1我國現(xiàn)代開放遠程教育發(fā)展的特點與現(xiàn)狀

遠程教育沒有切實考慮到客觀存在的各種阻礙因素。我國的寬帶普及率比較高，并且網(wǎng)絡學習的適應性有很明顯的提高，但是我們不能忽視依然有很大一部分的學習群體缺乏必要的自主學習條件。很多學生希望能獲得良好的遠程教育，但是除了能獲得教材和教學光盤以外，他們欠缺了最基本的與同學、授課老師互動的機會，可以這么說，他們所受到的教育不能稱之為遠程教育。而學生的學習興趣也受工作和生活影響而消失殆盡，學習積極性也被社會因素所影響，盡管網(wǎng)絡技術已經(jīng)深入應用到遠程教育的每個環(huán)節(jié)當中，但是，我們不能否定現(xiàn)在遠程教育的網(wǎng)絡資源卻是有限的，形式簡單，缺少互動，因此很難達到開辦遠程教育的初衷。

2虛擬現(xiàn)實技術在現(xiàn)代教育中的應用特點與優(yōu)勢分析

（1）徹底打破空間、時間的限制，變抽象為現(xiàn)實提高學習效率，增強學習興趣。虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)可以虛擬任何人物形象，創(chuàng)設一個人性化的學習環(huán)境，使遠教學生能夠在自然、親切的氣氛中進行學習。例如，在虛擬的課堂學習氣氛中，遠教學生可以與虛擬的教師、學生一起交流、討論，共同探討學習中的各種問題，進行協(xié)作化學習。

參與遠程教育的大多是在職學生，他們的學習能力相對較差，利用虛擬現(xiàn)實技術，把抽象的理論學習改變?yōu)樘摂M現(xiàn)實的角色參與，這樣便能達到更好的學習效果。將設備三維“虛擬”出來，并可產(chǎn)生互動，學生通過在計算機反復操作練習后，掌握基本操作技能的時間比以前大大減少。

（2）彌補遠程教學條件的不足，降低辦學成本。在實際教學中，往往會因為實驗設備、實驗場地、教學經(jīng)費等方面的原因，而使一些應該開設的教學實驗無法進行。利用虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)，可以彌補這些方面的不足，學生能真實的對虛擬設備進行操作，且操作過程清晰易懂。同時，在立體投影屏幕上顯示相應的圖像和交互操作的效果，學生足不出戶便可以做各種各樣的實驗，獲得與真實實驗一樣的體會，課堂氣氛活躍、參與度高，從而豐富感性認識，加深對教學內容的理解。比如護理專業(yè)和藥學專業(yè)的學生，便可以通過虛擬的醫(yī)院、藥房進行模擬試驗，已達到良好的學習效果.

3虛擬現(xiàn)實技術在現(xiàn)代遠程開放教育中應用的幾個方面

（1）常規(guī)教學。常規(guī)教學是指遠教學生利用虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)學習各種知識。通過虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)，使抽象的概念、理論直觀化、形象化，方便學生對抽象概念的理解，虛擬仿真出在普通教學方式中無法表達、描述的場景和環(huán)境，為學生提供生動、逼真的感性學習材料，幫助學生解決學習中的知識難點。例如，在學習法律知識時，通過虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)將學生帶到虛擬法庭去聆聽真實的案件的處理過程，以此來進一步的掌握某些法律條文的具體應用過程。通過這種探索式的學習方式，學生還可以進行溫室效應、電路設計、建筑設計等方面的探索學習，有利于激發(fā)學生的創(chuàng)造性思維，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力。

（2）技能訓練。虛擬現(xiàn)實的沉浸性和交互性，使學生能夠在虛擬的學習環(huán)境中扮演一個角色，全身心地投入到學習環(huán)境中去，這非常有利于學生的技能訓練。利用虛擬現(xiàn)實技術，可以做各種各樣的技能訓練。例如外科手術技能、體育技能、汽車駕駛技能、果樹栽培技能等各種職業(yè)技能的訓練。利用虛擬現(xiàn)實技術，可以建立各種虛擬實驗室，如旅游、管理、養(yǎng)殖、醫(yī)學試驗等，擁有傳統(tǒng)實驗室難以比擬的優(yōu)勢，不僅可以節(jié)省成本，還可以規(guī)避真實實驗或操作往往會帶來各種危險。

（3）虛擬校園。教育部在一系列相關的文件中，多次涉及了虛擬校園，闡明了虛擬校園的地位和作用。虛擬校園也是虛擬現(xiàn)實技術在現(xiàn)代遠程教育中最早的具體應用，它由淺至深有三個應用層面，分別適應學校不同程度的需求：簡單的虛擬我們的校園環(huán)境供游客瀏覽；基于教學、教務、校園生活，功能相對完整的三維可視化虛擬校園；以學員為中心，加入一系列人性化的功能，以虛擬現(xiàn)實技術作為遠程教育基礎平臺。

在提升學生學習投入質量、教育和社交臨場感以及為從事眾多學科行業(yè)的學生提供真實的學習環(huán)境方面，虛擬世界環(huán)境有著巨大的潛力。同時在現(xiàn)代教育領域，虛擬現(xiàn)實技術實現(xiàn)了學習媒體的情景化及自然交互性，以其自身強大的教學優(yōu)勢和潛力，在教學中有著極其巨大的應用前景。

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