虛擬技術在信息化教學中的應用研究

張　菊

（遼寧省交通高等?？茖W校 信息工程系，遼寧　沈陽　110122）

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虛擬技術在信息化教學中的應用研究

張菊

（遼寧省交通高等?？茖W校 信息工程系，遼寧沈陽110122）

摘要：高新技術的應用助力了教育信息化的發(fā)展。文章分析了信息化教學和虛擬現(xiàn)實技術的特點，指出了將虛擬現(xiàn)實技術應用于信息化教學中的必要性及影響。

關鍵詞：虛擬現(xiàn)實；信息化教學；虛擬實驗室；三維建模

如今，人類社會正在全面進入信息時代，教育信息化促進教育現(xiàn)代化已經(jīng)成為我國教育改革的重要戰(zhàn)略。國家大力提倡進行信息化教學，營造積極氛圍，鼓勵教師提高信息化教學水平，促進信息技術在教育教學中的廣泛應用，用信息技術改造傳統(tǒng)教學，推動職業(yè)教育教學改革創(chuàng)新。

隨著教育信息化的快速發(fā)展，高新多媒體技術成為教育發(fā)展的推動力。虛擬技術是當前研究的熱門領域之一，在教育領域上的應用越來越多。將虛擬技術應用于教學中，能夠創(chuàng)建一個虛擬仿真的環(huán)境，讓學生獲得多器官感知，生動形象地展現(xiàn)教學內(nèi)容，營造一個仿真的情景式教學環(huán)境，充分調(diào)動學生的學習積極性，提高學習效率，增強學習效果，全面提升學生素質(zhì)。

1　信息化教學

1.1信息化教學的涵義

所謂信息化教學，就是在現(xiàn)代教育思想、理論的指引下，借助現(xiàn)代多媒體信息技術，開展教學活動。在信息化教學過程中，包括課堂的組織、教學模式、教學內(nèi)容、教學環(huán)境等都采用信息化手段去體現(xiàn)“教”與“學”［1］。

1.2教學目的

信息化教學的目的是利用現(xiàn)代信息技術手段，改變傳統(tǒng)的教學方式和方法，全方位實現(xiàn)教學改革，使教學活動不受時間、空間的限制，最大限度的實現(xiàn)教育公平化。

1.3教學設計

信息化教學借助信息化手段和環(huán)境，讓教師和學生都充分的參與到教學活動中來。信息化教學過程中不再是以教師為中心，學生是教學活動的中心，教師也不再是行使“演員”的角色，而是擔任“導演”的角色，借助虛擬技術，設計教學流程和教學資源，把學生充分調(diào)動起來積極地參與到知識點獲取的行動中來，讓學生演好自己的角色，培養(yǎng)學生的信息素養(yǎng)，優(yōu)化教學效果。教學設計如圖1所示。

2　虛擬現(xiàn)實技術

2.1定義

虛擬現(xiàn)實（Virtual Reality）是近年來興起的一門高新技術，也稱靈境技術或人工環(huán)境［2-3］。它是一門交叉性學科，涉及計算機仿真技術、多媒體技術、傳感器技術、人機接口技術、計算機圖形學等多學科領域。虛擬現(xiàn)實技術通過可穿戴設備及計算機仿真軟件，讓參與者獲得多器官感知體驗，仿佛身臨其境，身在其中。

圖1　信息化教學設計

2.2特征

虛擬現(xiàn)實技術具有多器官感知性、交換性、沉浸感3個突出的特征。

2.2.1多器官感知性

虛擬現(xiàn)實技術具有多器官感知性是指參與者獲得包括視覺感知、聽覺感知、觸覺感知、嗅覺感知等多種感官的體驗。

2.2.2互性

交互性是指在虛擬環(huán)境中參與者借助專用的設備或仿真軟件對虛擬環(huán)境的操作和考察的程度以及得到的響應。

2.2.3沉浸感

虛擬現(xiàn)實中的沉浸感是指參與者置身于虛擬環(huán)境中的身臨其境的逼真程度。理想狀態(tài)下的虛擬環(huán)境能讓參與者醉入其中，難以分辨是真實空間還是虛擬空間，甚至超越現(xiàn)實。

虛擬技術應用于教育是教育技術發(fā)展的一個飛躍。隨著虛擬技術的日益發(fā)展，虛擬技術正快步走入教育領域，并且未來會向虛擬教育延伸。

3　虛擬技術助力信息化教學

3.1教學信息化的需要

3.1.1學生現(xiàn)狀分析

高等職業(yè)教育要培養(yǎng)具有綜合職業(yè)素養(yǎng)的實用性人才，要求學生在具備一定文化水平的前提下具有一定的勞動技能，具有較強的動手操作能力。但是，以往的教學模式因為受到諸多因素的影響不符合職業(yè)教育的要求，也不能滿足教育信息化的需要。

近些年，高校不斷的擴招，升入高職的學生大都是文化基礎差，學習欠缺主動性，有惰性和畏難情緒。很多課程再用傳統(tǒng)的教學手段難免教學效果欠佳，利用虛擬技術開展信息化教學，制作仿真課件或仿真實訓平臺，激發(fā)學生的學習興趣，深化學習，增強學習效果。

3.1.2輔助信息化教學

許多專業(yè)課程，教學知識點理論性較強，比較抽象，完全依靠教師的語言表述難以表達清楚，利用虛擬技術，把抽象的概念或模型立體的展現(xiàn)出來，用可視化的手段生動形象的展現(xiàn)教學內(nèi)容，實現(xiàn)教學信息化，提高學習效率，增強教學效果。

職業(yè)院校實訓課程較多，很多實訓所需的實驗器件價格昂貴，損耗較多，因此只能分組實驗或者是省略實驗環(huán)節(jié)，這就很難保證每名學生都有動手操練的機會，教學效果大打折扣。如果利用虛擬技術制作虛擬仿真器件，虛擬實驗平臺，搭建虛擬實驗室［4］，學習者便可以不受時間地點限制走進虛擬實驗室，操作虛擬儀器，開展虛擬仿真實訓操練，仿佛置身于真實的場景中，多角度觀看仿真器件，進行組裝訓練。在虛擬實訓中不用擔心器材的損耗，也不受外界條件限制，可多次重復操作，直至熟練掌握為止，這樣的虛擬實驗室的成本低、收益高、效果好，既能保證操作者絕對的安全性，也滿足了信息化教學的需要。

3.2課堂教學中的應用

在信息化教學中，教師把文字、聲音、圖形、圖像、動畫、影像等信息融合到課件中，輔助教師教學，發(fā)揮了很大的作用，比單純的板書授課教學效果好很多。但是傳統(tǒng)的多媒體課件雖然具有一定的表現(xiàn)力和交互性，但是還不夠強，大多是用于課堂演示，教師起到了演員的作用，學生充當了觀眾，與構建主義學習理論不符，學生的課堂積極性沒有被充分調(diào)動起來。與傳統(tǒng)的多媒體課件相比，利用VRML等技術制作的課件在這些方面更有優(yōu)勢［5］。

利用VRML制作課件，能以三維的形式逼真的展現(xiàn)教學內(nèi)容，為學生創(chuàng)建一個虛擬的、接近真實的學習場景，能吸引學生的眼球，提高學生的學習興趣。在VRML制作的課件里增強了交互性，學生可以在虛擬場景中漫游、行走，學生從被動的聽課，變?yōu)榱苏n堂場景的參與者，由觀眾變成了演員，這就是虛擬現(xiàn)實課件的優(yōu)勢。總之，虛擬現(xiàn)實課件讓學生產(chǎn)生完全的沉浸感，很容易融入到虛擬的學習情境中［6］。

利用虛擬技術能夠創(chuàng)建逼真的虛擬學習環(huán)境，以三維空間的形式展現(xiàn)一些抽象的概念或模型，這是普通課件無法比擬的。如果把所有的知識點都放到三維的虛擬世界去，那是不現(xiàn)實的，也沒有多大的價值和意義的?？梢允褂肅AD，3DMAX等工具進行建模，再導入到VRML中，嵌入到課件中實現(xiàn)兩者的融合，增強互動的效果，提高課件的質(zhì)量，滿足信息化教學的需要。

4　虛擬技術對信息化教學的影響

（1）虛擬技術應用于信息化教學中，可以突破“時空限制”，能進一步縮小教育差距，促進教育的公平化發(fā)展。（2）虛擬技術應用于信息化教學中，能夠推動教與學的“雙重革命”，為共享優(yōu)質(zhì)資源、提高教育質(zhì)量提供了有效途徑。（3）虛擬技術應用于信息化教學中，打造了“沒有圍墻的學?！保俏磥韺崿F(xiàn)全民學習、自主學習、終身學習的必然選擇。（4）虛擬技術應用于信息化教學中，能夠匯聚 “海量知識資源”，提供人類文明傳承創(chuàng)新的重要平臺。

5　虛擬教學研究的發(fā)展趨勢

根據(jù)對虛擬現(xiàn)實技術及信息化教學的調(diào)研發(fā)現(xiàn)信息化教學將呈現(xiàn)以下趨勢：（1）物聯(lián)網(wǎng)和移動互聯(lián)技術將被廣泛應用于信息化教學中。（2）教學信息化的技術實現(xiàn)方面將會融合多種技術，尤其是虛擬現(xiàn)實技術。（3）虛擬實驗實訓平臺將深入的應用于信息化教學實訓中。

6　結語

在信息化教學中運用現(xiàn)代多媒體信息技術設計教學活動，充分發(fā)揮計算機輔助教學的功能，把虛擬技術和現(xiàn)代信息技術融合到教學內(nèi)容活動中，更加生動、形象、逼真地表現(xiàn)教學內(nèi)容，對學生動手能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)起到了積極、有效的作用。隨著虛擬技術與信息化教學的深度融合，未來的教育會更加有效。

［參考文獻］

［1］張一春.教師教育技術能力建構——信息化環(huán)境下的教師專業(yè)發(fā)展［M］.南京：南京師范大學出版社，2007.

［2］郭鳳英.虛擬現(xiàn)實技術在網(wǎng)絡教學中的應用［J］.北京聯(lián)合大學學報：自然科學版，2004（3）：77-79.

［3］王月蓉.淺談虛擬現(xiàn)實技術在教學中的應用［J］.無線互聯(lián)科技，2013（11）：233-234.

［4］白雪飛，趙文深，崔巖松，等.基于現(xiàn)代智能實驗室的三維場景用戶界面設計［J］.軟件，2013（7）：41-45.

［5］陳長虎，王玉田.基于VRML的多媒體CAI課件的新發(fā)展［J］.中國現(xiàn)代教育裝備，2006（12）：130-132.

［6］劉世彬，劉興彥.虛擬現(xiàn)實技術在輔助課堂教學中的應用研究［J］.網(wǎng)絡與信息，2009（9）：16.

Research on the Application of Virtual Reality in the Information Teaching

Zhang Ju
（Department of Information Engineering， Liaoning Provincial College of Communications， Shenyang110122，China）

Abstract：The application of high and new technology has boosted the development of educational information. This paper analyzes the characteristics of information teaching and virtual reality technology, and points out the necessity and effect of applying virtual reality technology in the information teaching.

Key words：virtual reality; informationvirtual laboratory; 3d modeling

基金項目：信息化教指委2015年職業(yè)院校信息化教學研究課題；項目編號：2015LX081。

作者簡介：張菊（1978-），女，遼寧沈陽，副教授；研究方向：計算機應用，計算機軟件與理論，虛擬現(xiàn)實。