“互聯(lián)網(wǎng)+”下VR技術(shù)的實(shí)踐教學(xué)分析

姚振華

摘要：VR技術(shù)是當(dāng)前發(fā)展較快的一種應(yīng)用技術(shù)，通過(guò)仿真實(shí)現(xiàn)情景再現(xiàn)，在實(shí)踐教學(xué)中也有著十分廣泛的應(yīng)用。隨著我國(guó)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，VR技術(shù)與互聯(lián)網(wǎng)的結(jié)合已經(jīng)成為大勢(shì)所趨，“互聯(lián)網(wǎng)+”模式下VR技術(shù)必將取得更進(jìn)一步的發(fā)展。該文主要對(duì)互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境中VR技術(shù)的實(shí)踐教學(xué)進(jìn)行研究，介紹了VR技術(shù)的概念，并提供了互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境中VR技術(shù)的實(shí)踐教學(xué)的可行性建議。

關(guān)鍵詞：互聯(lián)網(wǎng)+；VR技術(shù)；實(shí)踐教學(xué)

中圖分類號(hào)：TP393 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-3044（2017）29-0205-02

VR技術(shù)在當(dāng)前的實(shí)踐教學(xué)中有著十分廣泛的應(yīng)用，也是學(xué)生和教師都比較青睞的一種技術(shù)，這種教學(xué)實(shí)踐方式在全球范圍內(nèi)都得到了廣泛認(rèn)可。隨著我國(guó)教育模式的改革，對(duì)于VR技術(shù)與實(shí)踐教學(xué)的結(jié)合也逐漸重視起來(lái)。研究VR技術(shù)，并將其應(yīng)用在實(shí)踐教學(xué)中，對(duì)于VR技術(shù)的研究和實(shí)踐教學(xué)的發(fā)展都有著十分重要的意義。

1 VR技術(shù)的概念和主要特征

1.1 VR技術(shù)的概念

VR技術(shù)也叫虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，在某些特定的場(chǎng)合中，也稱之為靈境技術(shù)和幻真技術(shù)，它是通過(guò)將多種科技結(jié)合而形成的一種具有綜合性的仿真技術(shù)。VR技術(shù)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)主要應(yīng)用到以下幾種技術(shù)：：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。其工作原理為：通過(guò)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)出與真實(shí)環(huán)境相似度較高的視覺(jué)聽(tīng)覺(jué)等虛擬環(huán)境，通過(guò)將這種環(huán)境傳輸?shù)饺S設(shè)備中，實(shí)現(xiàn)對(duì)真實(shí)三維環(huán)境的模仿和體驗(yàn)。人可以在虛擬環(huán)境中獲得與真實(shí)環(huán)境較為相似的體驗(yàn)。VR技術(shù)最主要的特點(diǎn)就是仿真性，其技術(shù)含量高，對(duì)環(huán)境模仿相似度高，因此在實(shí)際中具有較為廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，如軍事、科技、航天、醫(yī)藥學(xué)等都應(yīng)用VR技術(shù)，并促進(jìn)了其快速發(fā)展[1]。

1.2 VR技術(shù)的特征

1） 感知性

所謂的感知性就是指VR技術(shù)可以通過(guò)對(duì)三維立體環(huán)境的再現(xiàn)，讓體驗(yàn)者感受到與真實(shí)環(huán)境相似的視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)和嗅覺(jué)等，在感官的體驗(yàn)上獲得較為豐富的感知。感知性主要通過(guò)環(huán)境再現(xiàn)來(lái)實(shí)現(xiàn)，感知性是VR技術(shù)的一個(gè)重要特征。

2） 交互性

交互性是指在VR環(huán)境中，體驗(yàn)者可以通過(guò)對(duì)計(jì)算機(jī)的操控，實(shí)現(xiàn)對(duì)VR環(huán)境中的設(shè)備的操作，操作過(guò)程與真實(shí)環(huán)境中的設(shè)備操作步驟是一致的。通過(guò)設(shè)定預(yù)期的操作結(jié)果，可以在VR環(huán)境中進(jìn)行模擬，并通過(guò)對(duì)設(shè)備的實(shí)踐應(yīng)用來(lái)達(dá)到預(yù)期的目的，實(shí)現(xiàn)設(shè)備的交互操作。

3） 沉浸性

沉浸性是指體驗(yàn)著通過(guò)體驗(yàn)VR技術(shù)所創(chuàng)造的仿真環(huán)境，并分辨VR技術(shù)所創(chuàng)造的仿真環(huán)境和真實(shí)環(huán)境之間的區(qū)別，體驗(yàn)VR環(huán)境的優(yōu)越性，身臨其境感受VR技術(shù)所營(yíng)造的氛圍。沉浸性主要是針對(duì)體驗(yàn)者的個(gè)人感知而言的，由于VR技術(shù)所創(chuàng)造的環(huán)境與真實(shí)環(huán)境相仿，而體驗(yàn)者在潛意識(shí)力仍然意識(shí)到這是仿真而非真實(shí)環(huán)境，因此會(huì)集中體驗(yàn)VR環(huán)境的特點(diǎn)。

4） 客觀性

客觀性是指VR技術(shù)所營(yíng)造的仿真環(huán)境與真實(shí)環(huán)境的相似度較大，仿真環(huán)境中的物品或者營(yíng)造的氛圍都按照現(xiàn)實(shí)中進(jìn)行仿造，其仿造技術(shù)與現(xiàn)實(shí)大體相似，物品和設(shè)備的排列方式和運(yùn)動(dòng)方式也與現(xiàn)實(shí)大體吻合，其物體運(yùn)動(dòng)也符合現(xiàn)實(shí)中的物理定律，從客觀角度對(duì)現(xiàn)實(shí)環(huán)境進(jìn)行模仿。

5） 想象性

通過(guò)對(duì)VR環(huán)境進(jìn)行體驗(yàn)，可以獲得多種感知上的體驗(yàn)，并且通過(guò)對(duì)虛擬環(huán)境中的設(shè)備進(jìn)行操作，獲得所需要的信息，虛擬環(huán)境中也需要體驗(yàn)者進(jìn)行邏輯思維和判斷，并利用自身的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)對(duì)物體的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行判斷和思考，VR技術(shù)所營(yíng)造的虛擬環(huán)境是以現(xiàn)實(shí)社會(huì)為基礎(chǔ)，但是其具有本身的特色，也具有高度的凝練性[2]，需要體驗(yàn)者發(fā)揮想象，進(jìn)行主動(dòng)思考和探求。

2 互聯(lián)網(wǎng)+VR技術(shù)與其在教學(xué)中應(yīng)用現(xiàn)狀分析

（1） 互聯(lián)網(wǎng)+VR技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀

VR技術(shù)經(jīng)過(guò)較長(zhǎng)時(shí)間的發(fā)展，在我國(guó)的應(yīng)用已經(jīng)取得了一定的成果，并且應(yīng)用在較多的領(lǐng)域中，對(duì)我國(guó)的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展做出了巨大貢獻(xiàn)。隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的興起，VR技術(shù)與互聯(lián)網(wǎng)的結(jié)合成為一種必然，通過(guò)將計(jì)算機(jī)與VR設(shè)備連接在一起，能夠更加真實(shí)地模仿現(xiàn)實(shí)環(huán)境，對(duì)細(xì)節(jié)處理更加到位，VR仿真技術(shù)更加完善。在互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)迅速發(fā)展的今天，其科技的改善也會(huì)帶動(dòng)VR技術(shù)的提高，將互聯(lián)網(wǎng)的優(yōu)勢(shì)與VR的仿真性能結(jié)合起來(lái)，能夠?qū)崿F(xiàn)環(huán)境再現(xiàn)的功能。

從當(dāng)前我國(guó)的互聯(lián)網(wǎng)+VR技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r來(lái)看，整體上的發(fā)展成效是令人滿意的，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的實(shí)踐和研究，計(jì)算機(jī)技術(shù)與VR技術(shù)實(shí)現(xiàn)了初步結(jié)合，在科研領(lǐng)域、航空領(lǐng)域、醫(yī)學(xué)領(lǐng)域等都發(fā)揮著重大作用，這說(shuō)明，互聯(lián)網(wǎng)+VR技術(shù)在我國(guó)有著良好的應(yīng)用前景。但是同時(shí)我們也應(yīng)該看到，在互聯(lián)網(wǎng)+VR的應(yīng)用過(guò)程中，還存在很多需要改善的地方，我國(guó)的研究深度遠(yuǎn)遠(yuǎn)比不上西方發(fā)達(dá)國(guó)家，對(duì)于仿真技術(shù)的實(shí)驗(yàn)也需要進(jìn)行進(jìn)一步的完善。

（2） 互聯(lián)網(wǎng)+VR技術(shù)在教學(xué)中應(yīng)用現(xiàn)狀分析

從當(dāng)前的應(yīng)用狀況來(lái)看，互聯(lián)網(wǎng)+VR技術(shù)在國(guó)內(nèi)的實(shí)踐教學(xué)正在迅速發(fā)展。我國(guó)的VR技術(shù)應(yīng)用時(shí)間較晚，但是仍然取得了較為可觀的發(fā)展成果。對(duì)我國(guó)互聯(lián)網(wǎng)+VR技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀進(jìn)行綜合分析，可以發(fā)現(xiàn)其應(yīng)用最為廣泛的就是教學(xué)領(lǐng)域的虛擬仿真校園，這是互聯(lián)網(wǎng)+VR技術(shù)引入到我國(guó)之后最先進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的領(lǐng)域。但是同時(shí)也存在著阻礙互聯(lián)網(wǎng)+VR技術(shù)進(jìn)行推廣和應(yīng)用的因素，如互聯(lián)網(wǎng)+VR技術(shù)實(shí)現(xiàn)難度高，設(shè)備成本較高，對(duì)于一般的校園來(lái)說(shuō)無(wú)力購(gòu)買昂貴的設(shè)備。當(dāng)前我國(guó)的社會(huì)主義經(jīng)濟(jì)取得了初步發(fā)展，需要大量的技術(shù)人才為經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展做出貢獻(xiàn)，互聯(lián)網(wǎng)+VR技術(shù)應(yīng)用在實(shí)踐教學(xué)中，能夠大大提高學(xué)生的實(shí)踐操作能力，是鍛煉學(xué)生實(shí)際動(dòng)手能力的一個(gè)重要方式，通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)+VR技術(shù)與課程學(xué)習(xí)結(jié)合起來(lái)，提高了學(xué)生對(duì)技能的掌握程度，提升了教育的整體水平。

3 互聯(lián)網(wǎng)+VR技術(shù)在實(shí)踐教學(xué)中的應(yīng)用

互聯(lián)網(wǎng)+VR技術(shù)應(yīng)用在實(shí)踐教學(xué)中，大大促進(jìn)了實(shí)踐教學(xué)的發(fā)展。其主要功能是為學(xué)生提供一個(gè)自由自主的環(huán)境，從傳統(tǒng)的教學(xué)手段中創(chuàng)新出新型的教學(xué)方式，將知識(shí)技能通過(guò)三維技術(shù)手段進(jìn)行生動(dòng)展現(xiàn)，學(xué)生通過(guò)實(shí)踐操作來(lái)加深對(duì)知識(shí)技能的理解和掌握?；ヂ?lián)網(wǎng)+VR技術(shù)在實(shí)踐教學(xué)中的應(yīng)用范圍十分廣泛，本文主要從科技研究、虛擬實(shí)訓(xùn)基地和虛擬仿真校園三個(gè)方面進(jìn)行介紹。endprint

1） 科技研究

從當(dāng)前的實(shí)踐教學(xué)的情況來(lái)看，很多學(xué)校都在積極將這項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用在課程教學(xué)中，部分學(xué)校建立了專門用于互聯(lián)網(wǎng)+VR技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的實(shí)驗(yàn)室，將針對(duì)互聯(lián)網(wǎng)+VR技術(shù)的研究成果在實(shí)踐教學(xué)中進(jìn)行推廣，將科技轉(zhuǎn)化為現(xiàn)實(shí)，如北京航空航天大學(xué)對(duì)此進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，對(duì)分布式飛行模式進(jìn)行了研究。部分實(shí)力較為雄厚的學(xué)校已經(jīng)可以獨(dú)立舉辦大型的項(xiàng)目建設(shè)。互聯(lián)網(wǎng)+VR技術(shù)應(yīng)用在科技研究中，大大方便了科研工作的開(kāi)展，簡(jiǎn)化了不必要的程序，通過(guò)仿真技術(shù)對(duì)實(shí)驗(yàn)環(huán)境進(jìn)行觀察，減少了實(shí)驗(yàn)成本，并且可以預(yù)先看到實(shí)驗(yàn)的效果，確定實(shí)驗(yàn)是有效的再將其應(yīng)用到實(shí)踐中。

2） 虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境

虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境可以對(duì)真實(shí)環(huán)境進(jìn)行模仿，為學(xué)生提供一個(gè)與真實(shí)環(huán)境相差不遠(yuǎn)的三維環(huán)境，如建造人體模型、電腦太空旅行、化合物分子結(jié)構(gòu)顯示等，將虛擬環(huán)境的設(shè)計(jì)和科目研究結(jié)合起來(lái)，鞏固已經(jīng)學(xué)到的知識(shí)，掌握還未掌握的技能。通過(guò)親身實(shí)踐能夠加深印象，比單純進(jìn)行課程聽(tīng)講或者習(xí)題練習(xí)更加有效，被動(dòng)地接受和主動(dòng)的探求之間有著巨大的差別。互聯(lián)網(wǎng)+VR技術(shù)可以利用計(jì)算機(jī)技術(shù)，建立起逼真的三維仿真環(huán)境，如地理實(shí)驗(yàn)室、化學(xué)實(shí)驗(yàn)室、物理實(shí)驗(yàn)室等?；ヂ?lián)網(wǎng)+VR技術(shù)所營(yíng)造的三維立體實(shí)驗(yàn)室環(huán)境比傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)室具有以下幾點(diǎn)優(yōu)勢(shì)：

第一，減少資金投入，節(jié)約成本。傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)需要大量的資金，實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)和實(shí)驗(yàn)器材的購(gòu)買等需要學(xué)校有強(qiáng)大的資金實(shí)力作為后盾，甚至有些先進(jìn)的實(shí)驗(yàn)室并不是每個(gè)學(xué)校都能建設(shè)起的。通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)+VR技術(shù)，只要有計(jì)算機(jī)和少量的VR設(shè)備，就能模擬真實(shí)的立體環(huán)境，不用建設(shè)實(shí)驗(yàn)室也可以完成實(shí)驗(yàn)，保證實(shí)驗(yàn)效果與真實(shí)的實(shí)驗(yàn)一致。這在確保實(shí)驗(yàn)質(zhì)量的基礎(chǔ)上，大大減少了建設(shè)的資金投入。

第二，降低風(fēng)險(xiǎn)。在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)做實(shí)驗(yàn)可能由于各種原因會(huì)導(dǎo)致發(fā)生意外和危險(xiǎn)，但是利用互聯(lián)網(wǎng)+VR技術(shù)可以有效避免這個(gè)缺陷。利用互聯(lián)網(wǎng)+VR技術(shù)營(yíng)造仿真環(huán)境，學(xué)生可以放心做實(shí)驗(yàn)，而不用擔(dān)心由于操作失誤導(dǎo)致的人身傷害。

第三，突破時(shí)間和空間的限制，極大地增強(qiáng)了實(shí)驗(yàn)的自由性?；ヂ?lián)網(wǎng)+VR技術(shù)可以營(yíng)造時(shí)間和空間跨度較大的仿真環(huán)境，如天體的運(yùn)行，或者離子微子的運(yùn)行，都可以通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)+VR技術(shù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)和觀察。某些化學(xué)反應(yīng)時(shí)間較長(zhǎng)，需要幾年甚至幾十年才能觀察到其變化，利用互聯(lián)網(wǎng)+VR技術(shù)可以在計(jì)算機(jī)上觀察其反應(yīng)過(guò)程，將其濃縮在短時(shí)間內(nèi)進(jìn)行展示，使得學(xué)生能充分觀察其變化特點(diǎn)，方便進(jìn)行實(shí)驗(yàn)和學(xué)習(xí)。這是傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)室無(wú)法實(shí)現(xiàn)的。

3） 虛擬實(shí)訓(xùn)場(chǎng)地

互聯(lián)網(wǎng)+VR技術(shù)建立的實(shí)訓(xùn)場(chǎng)地是虛擬性質(zhì)的，其中的設(shè)備和構(gòu)成都由計(jì)算機(jī)進(jìn)行生成，可以按照實(shí)訓(xùn)的要求添加或者減少設(shè)備。隨著教學(xué)內(nèi)容的改變和教學(xué)方式的完善，虛擬實(shí)訓(xùn)場(chǎng)地的配備也可以進(jìn)行隨時(shí)改變?；ヂ?lián)網(wǎng)+VR技術(shù)可以為實(shí)訓(xùn)提供一個(gè)具有交互特性的環(huán)境，學(xué)生可以選擇一個(gè)適合自己的角色進(jìn)行扮演，全身心地進(jìn)行實(shí)訓(xùn)，提高自己對(duì)技能的掌握能力[3]。很多技能的訓(xùn)練都可以通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)+VR技術(shù)的形式進(jìn)行，如野外生存能力、手術(shù)環(huán)境、運(yùn)動(dòng)技巧、汽車駕駛技能等，互聯(lián)網(wǎng)+VR技術(shù)營(yíng)造的實(shí)訓(xùn)不存在操作失誤所帶來(lái)的危害，因此學(xué)生可以放心大膽進(jìn)行實(shí)訓(xùn)，反復(fù)實(shí)訓(xùn)和揣摩，加深對(duì)技能的研究，掌握其關(guān)鍵和要點(diǎn)。虛擬實(shí)訓(xùn)場(chǎng)地是通過(guò)計(jì)算機(jī)技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，因此可以根據(jù)學(xué)生需求和教師的教學(xué)進(jìn)度進(jìn)行合理安排，不受時(shí)間的約束。虛擬實(shí)訓(xùn)場(chǎng)地與虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境一樣，可以在減少資金投入的情況下保證實(shí)訓(xùn)效率，達(dá)到預(yù)期的實(shí)訓(xùn)目標(biāo)，這也是傳統(tǒng)的實(shí)訓(xùn)場(chǎng)所不具備的優(yōu)點(diǎn)。

4） 虛擬仿真校園

虛擬仿真校園是互聯(lián)網(wǎng)+VR技術(shù)的一個(gè)重要應(yīng)用方面，我國(guó)政府對(duì)互聯(lián)網(wǎng)+VR技術(shù)在虛擬仿真校園中的應(yīng)用十分重視，教育部出臺(tái)的相關(guān)文件中，不止一次強(qiáng)調(diào)加強(qiáng)對(duì)虛擬校園的建設(shè)。虛擬校園是互聯(lián)網(wǎng)+VR技術(shù)在實(shí)踐教學(xué)中應(yīng)用的一個(gè)重要方面，按照層次的不同，可以將互聯(lián)網(wǎng)+VR技術(shù)在虛擬校園中的應(yīng)用劃分為三個(gè)方面：第一，簡(jiǎn)化的虛擬，主要對(duì)校園的主要組成部分進(jìn)行虛擬，對(duì)于校園內(nèi)的細(xì)節(jié)則予以忽略。第二，整體虛擬，主要對(duì)校園環(huán)境及其構(gòu)成進(jìn)行虛擬，通過(guò)整體展示可以了解校園的大體構(gòu)成以及部分細(xì)節(jié)。第三，遠(yuǎn)程教育虛擬，不僅對(duì)學(xué)校的構(gòu)成和全部細(xì)節(jié)進(jìn)行展示，還可以為瀏覽者提供招生和教育方面的政策指導(dǎo)，配備有電子教學(xué)終端，在虛擬遠(yuǎn)程教育中可以查看學(xué)校的課程目錄，登陸學(xué)校官方網(wǎng)站，并且可以進(jìn)行開(kāi)放性的、長(zhǎng)期的遠(yuǎn)程課程學(xué)習(xí)，在知識(shí)和新技能方面進(jìn)行提高，為瀏覽者提供更多的價(jià)值成長(zhǎng)空間[4]。

4 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)上文的論述可以發(fā)現(xiàn)，互聯(lián)網(wǎng)+VR技術(shù)在實(shí)踐教學(xué)中的應(yīng)用范圍十分廣泛，科技手段先進(jìn)，適用領(lǐng)域多，將互聯(lián)網(wǎng)+VR技術(shù)與實(shí)踐教學(xué)結(jié)合起來(lái)是科技和教育發(fā)展的一個(gè)趨勢(shì)。我們應(yīng)該看到互聯(lián)網(wǎng)+VR技術(shù)在實(shí)踐教學(xué)中起到的重大作用，積極做好推廣工作，并加深對(duì)其的科技研究，使得互聯(lián)網(wǎng)+VR技術(shù)能夠?yàn)榻逃袠I(yè)服務(wù)，促進(jìn)實(shí)踐教學(xué)的快速發(fā)展。

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