VR技術(shù)與專業(yè)教學(xué)融合研究

吳蜜

【摘要】 VR技術(shù)的中文譯稱是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，是一項(xiàng)綜合性信息技術(shù)。虛擬現(xiàn)實(shí)近年來的發(fā)展速度快，應(yīng)用范圍廣，已經(jīng)成為我國教育領(lǐng)域教學(xué)的一項(xiàng)高科技信息技術(shù)。研究分析虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在專業(yè)教學(xué)中的應(yīng)用融合，對我國教育事業(yè)發(fā)展科學(xué)信息教學(xué)具有重要意義。

【關(guān)鍵詞】 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù) 專業(yè) 教學(xué) 應(yīng)用

前言

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是當(dāng)前教育領(lǐng)域最受歡迎的科學(xué)信息教學(xué)技術(shù)之一，其發(fā)展為世界各國教育提供了全新科學(xué)的教學(xué)手段。我國近幾年對虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在教育中的應(yīng)用十分關(guān)注，不斷推進(jìn)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與專業(yè)教學(xué)的融合，為我國教育事業(yè)發(fā)展作出貢獻(xiàn)。了解研究虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，是將其更好運(yùn)用在教學(xué)中的前提，以下對虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)進(jìn)行簡析，并提出幾點(diǎn)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與教學(xué)融合的合理建議。

一、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的概念

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)又稱為VR技術(shù)，其還有更具科幻感的名稱，靈境、幻真，由多種技術(shù)結(jié)合而成的綜合性信息技術(shù)。其主要涉及到的專業(yè)知識與技術(shù)有：計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、人機(jī)交互技術(shù)、傳感技術(shù)、人工智能等；技術(shù)的工作原理是：在計(jì)算機(jī)生成逼真的三維視覺、聽覺、嗅覺等感官感覺的一體化虛擬環(huán)境后，人利用特定的設(shè)備，在產(chǎn)生的虛擬環(huán)境當(dāng)中進(jìn)行交互體驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)人與環(huán)境融為一體的運(yùn)行，人在使用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的過程中有身臨其境的感覺。虛擬技術(shù)具有很強(qiáng)的科技感，應(yīng)用范圍廣，當(dāng)前我國軍事、航天、建筑、電子、醫(yī)學(xué)等相關(guān)專業(yè)的教學(xué)技術(shù)已經(jīng)融入虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)。

二、虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的特征

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)作為當(dāng)代高科技的綜合性信息技術(shù)，具有感知性、交互性、沉浸性、客觀性、幻想性等特征。

1.感知性：虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)裝有關(guān)于視覺、嗅覺、聽覺等多種感官感知裝置，因此使用者能在使用技術(shù)的過程中獲得多種感知；

2.交互性：使用者在虛擬環(huán)境中能進(jìn)行對象操作、設(shè)備操作，并得到理想的操作結(jié)果或數(shù)值，通過鍵盤、鼠標(biāo)、頭盔、特殊手套等進(jìn)行交互。

3.沉浸性：使用者在虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)創(chuàng)造的虛擬環(huán)境中，感受到的真實(shí)程度，達(dá)到身臨其境的感覺，主動(dòng)參與虛擬互動(dòng)。

4.客觀性：虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)所創(chuàng)造的虛擬物品或環(huán)境與現(xiàn)實(shí)中的物品或環(huán)境都與現(xiàn)實(shí)的物品或環(huán)境有相同的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，其虛擬的物品與環(huán)境創(chuàng)造設(shè)計(jì)都以現(xiàn)實(shí)的物理定律動(dòng)作為依據(jù)，符合現(xiàn)實(shí)環(huán)境具有客觀性；

5.想象性：使用者在虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)創(chuàng)造的逼真的虛擬環(huán)境中進(jìn)行交互活動(dòng)獲得多種信息，并且通過自身的邏輯思維進(jìn)行知識思考，由于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)創(chuàng)造的環(huán)境以現(xiàn)實(shí)社會為基礎(chǔ)并高于現(xiàn)實(shí)社會，使得使用者產(chǎn)生想象，促進(jìn)自主思考。

三、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在教學(xué)中應(yīng)用現(xiàn)狀

現(xiàn)階段，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在國內(nèi)外的教學(xué)應(yīng)用不斷深入。即使我國教育行業(yè)引進(jìn)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的時(shí)間較晚，發(fā)展時(shí)間相對發(fā)達(dá)國家來說較短，但其發(fā)展仍然取得較大的進(jìn)步。如：北京航天航空大學(xué)利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)來進(jìn)行分布式飛行模擬練習(xí)；浙江大學(xué)建筑專業(yè)進(jìn)行虛擬規(guī)劃、虛擬設(shè)計(jì)教學(xué)；哈爾濱工業(yè)大學(xué)的發(fā)展人機(jī)交互的學(xué)習(xí)模式；以及上海交通大學(xué)、西北工業(yè)大學(xué)、安徽大學(xué)等等都有較多的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在專業(yè)教學(xué)中的研究應(yīng)用。

綜合我國虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在教學(xué)中的發(fā)展情況，我國虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在教育領(lǐng)域發(fā)展的主要成果是虛擬仿真校園，同時(shí)也是學(xué)校最早應(yīng)用虛擬技術(shù)的具體體現(xiàn)。另一方面，專業(yè)教學(xué)中引進(jìn)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的成本較高，技術(shù)的設(shè)備昂貴，這是阻礙虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在教學(xué)中應(yīng)用發(fā)展的重要因素。

我國正在處于經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展的高速期，國家建設(shè)需要大批的高素質(zhì)專業(yè)的適用性人才，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在專業(yè)教學(xué)中的應(yīng)用，是提高學(xué)生掌握全面專業(yè)知識重要教學(xué)手段，讓學(xué)生在虛擬現(xiàn)實(shí)的環(huán)境中掌握專業(yè)知識能力，大大提高了學(xué)習(xí)教學(xué)與學(xué)校的教學(xué)質(zhì)量。尤其是在航天、電子、工業(yè)、醫(yī)學(xué)等技術(shù)含量高的專業(yè)中，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與專業(yè)教學(xué)融合，較低學(xué)生理解專業(yè)知識的難度，更深刻理解專業(yè)知識，并且通過虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)進(jìn)行實(shí)踐教學(xué)，很大程度上促進(jìn)學(xué)生專業(yè)知識實(shí)踐的能力，培養(yǎng)學(xué)生成為國家社會建設(shè)的棟梁。

四、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與專業(yè)教學(xué)的融合

4.1課堂教學(xué)范圍擴(kuò)大

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與專業(yè)教學(xué)融合，教學(xué)課堂不再受到有形教師的限制，發(fā)展虛擬教師，擴(kuò)大了教學(xué)活動(dòng)空間。并且，學(xué)?？梢岳锰摂M現(xiàn)實(shí)技術(shù)更好地進(jìn)行教學(xué)資源分配，設(shè)置分校，開展遠(yuǎn)程教育活動(dòng)，實(shí)現(xiàn)移動(dòng)式教室場所，合理分配分校之間的教學(xué)資源。

學(xué)生可以通過登錄交互式遠(yuǎn)程教學(xué)的網(wǎng)站，局域網(wǎng)作為連接校園網(wǎng)的連接工具，提供不同專業(yè)、行業(yè)的遠(yuǎn)距離的繼續(xù)教育或急需完成的教學(xué)課程。提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)效率，節(jié)約學(xué)習(xí)時(shí)間與教學(xué)的人力、物力，進(jìn)一步提高我國的教育水平。

4.2建設(shè)新型的實(shí)驗(yàn)教學(xué)基地

在各類的專業(yè)教學(xué)當(dāng)中，幾乎每個(gè)專業(yè)都需要進(jìn)行實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)，通過實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)才能提高學(xué)生專業(yè)知識的實(shí)踐能力。但由于一些專業(yè)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)所需要的實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備機(jī)械或?qū)嶒?yàn)材料昂貴，學(xué)校的實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備或材料數(shù)量不足，直接影響了學(xué)生實(shí)驗(yàn)課程的發(fā)展，不利于學(xué)生實(shí)踐能力的發(fā)展與提高。

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與專業(yè)教學(xué)的融合，通過利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的交互式技術(shù)，能夠?qū)⒁恍?shí)驗(yàn)通過虛擬場景進(jìn)行教學(xué)，讓學(xué)生在虛擬環(huán)境中也能進(jìn)行實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)，能夠得到相關(guān)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果與數(shù)據(jù)信息，化具有不受時(shí)間、空間、物品的限制的優(yōu)勢，降低某些實(shí)驗(yàn)過程的可能發(fā)生的事故幾率，提高安全性。

并且，現(xiàn)實(shí)虛擬技術(shù)具有客觀性的特征，同一類的實(shí)驗(yàn)研究都能用同一個(gè)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，如建筑專業(yè)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，能在虛擬建筑空間進(jìn)行不同類型建筑模型的創(chuàng)造，根據(jù)模型類型檢測不同的數(shù)據(jù)。

4.3發(fā)展互動(dòng)課堂和遠(yuǎn)程教育

虛擬實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)可以將教師、學(xué)生等各種教學(xué)人物進(jìn)行虛擬構(gòu)造，創(chuàng)造交互式的學(xué)習(xí)環(huán)境。在虛擬的教學(xué)環(huán)境中，學(xué)生可以與虛擬的教師進(jìn)行交流、談?wù)摶騾f(xié)作化學(xué)習(xí)。比如，英語專業(yè)的學(xué)生需要進(jìn)行英語口語訓(xùn)練，但往往受到周圍語言環(huán)境的影響，英語口語學(xué)習(xí)難度較大，通過現(xiàn)實(shí)虛擬系統(tǒng)創(chuàng)造的英語口語訓(xùn)練環(huán)境，導(dǎo)入虛擬人物與生活情境，學(xué)生可以在虛擬環(huán)境中與虛擬人物進(jìn)行英語交流，且該虛擬環(huán)境與現(xiàn)實(shí)以英語為主要交流語言的國家相符合。利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)發(fā)展遠(yuǎn)程教育，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)為各地不同的教師、學(xué)生提供一個(gè)共同學(xué)習(xí)的平臺，師生們通過互聯(lián)網(wǎng)登錄虛擬平臺，能像平常一樣進(jìn)行學(xué)習(xí)交流，提高學(xué)習(xí)效率。

4.4進(jìn)行虛擬技能訓(xùn)練

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在課堂上的基礎(chǔ)應(yīng)用是將知識概念通過真實(shí)或想象場景進(jìn)行展示，彌補(bǔ)文字、圖形概念的不足。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)不僅能進(jìn)行基礎(chǔ)概念的展示，還能提供復(fù)雜的技能訓(xùn)練平臺。部分專業(yè)對專業(yè)技能有較高的要求，一般的技能實(shí)踐教學(xué)的效果較差，學(xué)習(xí)速度慢，并且受到技能訓(xùn)練硬件設(shè)施等限制，學(xué)生很難快速提高技能訓(xùn)練成果。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)能為醫(yī)學(xué)手術(shù)、電子維修、體育技巧訓(xùn)練、汽車駕駛等課程提供技能訓(xùn)練的平臺，如在真實(shí)環(huán)境中進(jìn)行反復(fù)多次的技能訓(xùn)練。

結(jié)束語

綜合上述，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在專業(yè)教學(xué)中的應(yīng)用為教學(xué)發(fā)展提供獨(dú)一無二的優(yōu)勢。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與專業(yè)教學(xué)的融合發(fā)展是國家社會發(fā)展的必然要求。我國教育政府、學(xué)校應(yīng)看到虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在教學(xué)中應(yīng)用的好處，投入更多的教育資金，幫助學(xué)校發(fā)展虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)教學(xué)手段。利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，提高教學(xué)質(zhì)量，培養(yǎng)出色的國家建設(shè)者。

參 考 文 獻(xiàn)

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