基于VR技術(shù)下虛擬教學(xué)應(yīng)用的思考

□高疏寒

基于VR技術(shù)下虛擬教學(xué)應(yīng)用的思考

□高疏寒

信息技術(shù)的飛快發(fā)展促使教學(xué)方式發(fā)生改變，也增加了新的教學(xué)媒體的使用。虛擬現(xiàn)實技術(shù)VR的出現(xiàn)，實現(xiàn)了多媒體技術(shù)、數(shù)字圖像、傳感器等相關(guān)技術(shù)的融合。將VR技術(shù)運用到教學(xué)實踐中，還需要不斷探索與研究。本文對VR技術(shù)的虛擬教學(xué)應(yīng)用進行分析。

虛擬現(xiàn)實；虛擬場景；VR技術(shù)

虛擬技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)多媒體的三維立體的交互，將看起來是虛擬的實則較為逼真的多媒體教學(xué)環(huán)境應(yīng)用于課堂，給予學(xué)生身臨其境的真實感受。虛擬技術(shù)的應(yīng)用能夠激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，引導(dǎo)學(xué)生發(fā)揮想象力，提升學(xué)生的創(chuàng)新思維。

一、虛擬教學(xué)的概念

虛擬教學(xué)是指使傳統(tǒng)教學(xué)適應(yīng)新技術(shù)的發(fā)展，培養(yǎng)現(xiàn)代型人才的一種新型教學(xué)模式，是人類進入虛擬空間進行教育與活動的一種教學(xué)方式。從廣義上看，包括虛擬的教室、虛擬的實驗室以及虛擬的教師等，在其中進行虛擬的研討會等活動。從狹義上看，虛擬教學(xué)是指運用科學(xué)技術(shù)構(gòu)建一個虛擬的學(xué)習(xí)環(huán)境，對知識點進行客觀的重現(xiàn)，從而使學(xué)生在虛擬環(huán)境中掌握更多的知識。在這種環(huán)境內(nèi)，學(xué)生能夠通過VR技術(shù)所表現(xiàn)出來的虛擬感受、虛擬視覺等信息來獲取更多的自我感受。在某種程度上來說，符合新課改對教學(xué)模式的要求，更加注重學(xué)生的主體感受以及培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力與自我思考的能力。虛擬教學(xué)能夠?qū)⒓夹g(shù)與教學(xué)相結(jié)合，拓寬師生的視野，能夠極大程度地延伸教學(xué)空間，同時在教學(xué)資源上也能夠?qū)崿F(xiàn)大量的擴充。虛擬教學(xué)突破了傳統(tǒng)教學(xué)在時間、空間上的限制，采用模擬的場景，彌補了教師在創(chuàng)設(shè)情境時與現(xiàn)實不相符的問題。虛擬教學(xué)不僅能夠為課堂帶來相關(guān)服務(wù)與相關(guān)技術(shù)支持，也能促進教學(xué)模式的進一步發(fā)展。

二、VR技術(shù)在教學(xué)中的意義

通過虛擬現(xiàn)實技術(shù)進行教學(xué)，教師能夠利用仿真、模擬、借用等方式，使教學(xué)環(huán)境更為逼真，更加接近現(xiàn)實生活。將VR技術(shù)運用于教學(xué)中，能夠?qū)⑹挛锏谋举|(zhì)最大程度上進行揭示與展現(xiàn)，將事物的運動規(guī)律以及事物之間的聯(lián)系進行虛擬展示。同時也能有效發(fā)揮學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性，使學(xué)生接受更多的信息，加深對知識點的理解與記憶，更加熟練地掌握專業(yè)技能。

總體上看，將VR技術(shù)運用于教學(xué)中具有以下重要意義：第一，它將傳統(tǒng)教育模式進行分解，引領(lǐng)教育研究者進入一個可重構(gòu)教學(xué)的教學(xué)模式中，沖破了傳統(tǒng)教學(xué)的束縛，開拓了教學(xué)手段的新空間，形成了非現(xiàn)實性的合理化與創(chuàng)新的新平臺。第二，虛擬教學(xué)將嶄新的教學(xué)模式呈現(xiàn)在教師眼前，使課堂多元化，豐富了教學(xué)手段，提升了教學(xué)質(zhì)量。第三，虛擬教學(xué)方式拓展了學(xué)生的眼界，突破了認識空間的有限性，豐富了學(xué)生的感知世界。第四，虛擬教學(xué)加快了教育信息化的研究與探索，促進了教學(xué)的改革與發(fā)展。第五，虛擬教學(xué)將學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)與學(xué)習(xí)主體相結(jié)合，將不同的學(xué)習(xí)者集中在同一個學(xué)習(xí)網(wǎng)內(nèi)，有利于學(xué)生塑造性格以及處理人際關(guān)系。虛擬教學(xué)手段是高科技發(fā)展的一個重要成果，將信息化技術(shù)應(yīng)用于教學(xué)中，創(chuàng)造出高水平的教學(xué)模式與學(xué)習(xí)方式，能夠大大豐富教育界的研究成果。

三、VR技術(shù)下虛擬教學(xué)的技術(shù)手段

（一）計算機仿真

隨著計算機技術(shù)的不斷發(fā)展，多媒體技術(shù)在教學(xué)上的應(yīng)用為虛擬教學(xué)提供了堅實的基礎(chǔ)，為計算機仿真教學(xué)提供了良好的技術(shù)支持。當前眾多高校聯(lián)合辦學(xué)，在教學(xué)管理等方面，使技術(shù)與課堂實現(xiàn)了完美的對接。學(xué)生在校期間，僅局限于課本上的文字與教師所傳授的知識，不能參加所有的實踐活動，對于本專業(yè)也只能局限于模擬演練。對于有技術(shù)操作要求的學(xué)生來說，不會親自進行機械的維修與安裝，更沒有接近先進技術(shù)與儀器設(shè)備的機會。但是通過計算機仿真手段，將相關(guān)儀器、場景、設(shè)備等教學(xué)所需復(fù)制出來，制作成音像、圖片、聲音以及文字等多媒體課件與虛擬的場景資料，讓學(xué)生真切地參與實踐。對于一些在實際教學(xué)中無法呈現(xiàn)給學(xué)生的抽象知識，或人類無法看到的、用語言描述不清楚的事物，如宇宙天體、外太空、原子分子世界，甚至是原始時代的重造，都能夠通過計算機虛擬來實現(xiàn)。由于計算機虛擬的仿真能力強大，信息量龐大，可重復(fù)性較強，可以將教師所需的教學(xué)資料完美地展現(xiàn)出來，提高學(xué)生的參與度。

例如，地理教師在講解大氣變化的課程時，傳統(tǒng)模式僅限于黑板上畫出大概的圖樣，體現(xiàn)天空、大氣、陽光之間的關(guān)系。但是利用計算機仿真教學(xué)時，便可以將實際的大氣情況展現(xiàn)出來，讓學(xué)生身臨其境般感受大自然的美妙，從而更好地理解所學(xué)的知識。

（二）模擬演示

虛擬教學(xué)可以通過模型的演示向?qū)W生展現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容，使學(xué)生更直觀了解所學(xué)知識與既有認知之間的聯(lián)系，從而更好地理解新知識。模型教學(xué)分為實物模型與數(shù)學(xué)模型。實物模型能夠?qū)⑹挛锏倪\動方式更直觀地展示給學(xué)生，是最理想的教學(xué)媒體。而數(shù)學(xué)模型是由公式、邏輯表達等組成的數(shù)學(xué)結(jié)構(gòu)，其所表達的內(nèi)容與要研究的對象之間具有相似性，這種數(shù)學(xué)結(jié)構(gòu)即是數(shù)學(xué)模型。通過對模型的建立、分析與解答，認識所要研究的對象，通過數(shù)學(xué)模式對研究對象進行相關(guān)描述，從而認識其發(fā)展規(guī)律與運動變化。

教師可以利用VR技術(shù)將所學(xué)知識分為兩種形式進行展示，一種是可視的實際模型，如數(shù)學(xué)教學(xué)中多面體的組成與構(gòu)建；另外一種是數(shù)學(xué)模型，如將三角函數(shù)的變化規(guī)律展現(xiàn)在虛擬現(xiàn)實世界中，利用其對學(xué)生視覺的沖擊進行知識的記憶、強化與吸收，讓學(xué)生更直觀地感受數(shù)學(xué)的奇妙之處。

（三）互動合作

虛擬教學(xué)能夠幫助教師利用虛擬的場景，讓學(xué)生進行探索與研究，在虛擬的世界里實現(xiàn)學(xué)習(xí)上的互動。1995年，美國某大學(xué)開發(fā)了一個二維的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，讓每個參加者在屏幕上都有相對應(yīng)的代表并處于一個共享的世界里，當某個學(xué)生活動時，大家都能看到其結(jié)果。這種教學(xué)模式在教師的指導(dǎo)下選定相關(guān)的學(xué)習(xí)內(nèi)容，讓學(xué)生們按照自己的想法與理解建造一個虛擬的世界，并向其他學(xué)生傳遞學(xué)習(xí)內(nèi)容。這種教學(xué)模式是基于虛擬的文本世界，為學(xué)生提供能夠探索與研究的情境，同時也拓寬了可以想象的空間，能夠?qū)崿F(xiàn)在虛擬世界中人物、狀態(tài)、知識三者之間的和諧關(guān)系，為處在不同等級的學(xué)生創(chuàng)造平等的學(xué)習(xí)交流的機會。

例如，教師利用虛擬現(xiàn)實世界講授建筑知識。如橋梁的修建，在現(xiàn)實世界中是無法親身實踐的，但是利用VR技術(shù)，能夠創(chuàng)造學(xué)生合作的機會，教師加以引導(dǎo)，將橋梁離析現(xiàn)象的處理辦法完整展現(xiàn)出來。假設(shè)離析程度較為嚴重，教師組織學(xué)生采取人工辦法將混凝土進行清除，再按照混凝土施工辦法進行樁芯混凝土的澆筑工作。假設(shè)距離較大時，教師可以組織學(xué)生利用鉆芯機將混凝土進行清除再重新灌注。這種實戰(zhàn)性的教學(xué)模式只有在虛擬現(xiàn)實世界中才能得到應(yīng)用。

（四）技能訓(xùn)練

虛擬教學(xué)能夠打破時間與空間的限制，將不可能變?yōu)榭赡?，對學(xué)生提出的各種假設(shè)在虛擬世界中進行模擬從而得到相關(guān)結(jié)論。同時，也可以給學(xué)生提供培訓(xùn)專業(yè)技能的機會，比如機械的安裝與維修等實戰(zhàn)都可以在虛擬訓(xùn)練中進行。例如，利用虛擬的實驗系統(tǒng)，學(xué)生可以進行模擬城市的修建、電路的設(shè)計、園藝技術(shù)的練習(xí)、場景的真實體驗等方面的探索與學(xué)習(xí)。虛擬現(xiàn)實的交互性使虛擬世界的環(huán)境與設(shè)備都更加真實，感受更加真切，有利于學(xué)生在有限的空間內(nèi)得到無限的遐想，同時也可以利用虛擬教學(xué)，對學(xué)生進行外科手術(shù)、汽車駕駛、軍事演練和電器維修等相關(guān)技能的培訓(xùn)。

四、結(jié)語

在計算機軟件飛速發(fā)展的今天，VR技術(shù)逐漸被應(yīng)用到各個領(lǐng)域，成為時代的新寵兒。而VR技術(shù)在教育領(lǐng)域的使用更是對教育進行改革的一個重要手段，促使教學(xué)手段快速更新。教師要嚴謹?shù)乩肰R技術(shù)進行教學(xué)實踐，謹慎把握方向，將虛擬現(xiàn)實技術(shù)與課堂教學(xué)完美地融合起來，在有限的空間內(nèi)提供無限的可能。

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西安外國大學(xué)藝術(shù)學(xué)院）