虛擬現(xiàn)實技術在科普教育中的應用

詹凱迪

摘 要 虛擬現(xiàn)實技術作為當前科技研究的重點和焦點，其在提高學?？破战逃|(zhì)量和水平方面發(fā)揮著十分重要的作用。文章主要就虛擬現(xiàn)實技術和科普教育重要性分析基礎之上，探討了虛擬現(xiàn)實技術在科普教育中的應用，具體內(nèi)容供大家參考和借鑒。

關鍵詞 虛擬現(xiàn)實技術 科普教育 應用

中圖分類號：G434 文獻標識碼：A

0前言

虛擬現(xiàn)實技術是一項比較全新的技術，將其應用到科普教育教學領域中，不僅能夠為這一技術的推廣夯實基礎，并且還能夠幫助教師開拓出新的教學手段和教學方式，從而提高教學質(zhì)量和水平。

1虛擬現(xiàn)實的概念以及科普教育的重要性分析

1.1虛擬現(xiàn)實的概念

虛擬現(xiàn)實（virtual Reality）簡稱VR，是一項綜合集成技術，其原理是通過計算機構建一個虛擬的三維空間世界，用戶通過佩戴特殊的眼鏡、頭盔、手套等設備可以在虛擬世界中感受真實的視覺、聽覺、觸覺等感官的模擬，使用者在進行位置移動時，電腦可以對體感設備進行追蹤并計算，將三維場景的相應變化實時傳輸回來，從而使用戶體驗實時交互的感覺，并且能夠使用戶不受控制地觀察整個三維空間，從而產(chǎn)生一種身臨其境的感覺。這項技術目前主要涉及到計算機圖形學、傳感技術、人機交互技術、人工智能等領域，這是科技在快速發(fā)展之下的一門多技術相結合的前沿模擬系統(tǒng)。

簡單來說，虛擬現(xiàn)實是一種全新的人機交互方式。“虛擬”是指一切都是通過計算機圖形生成的三維空間，并不是真實存在的?！艾F(xiàn)實”是指通過體感設備，人們可以在虛擬環(huán)境中看得見、聽得到、摸得著，有一種強烈的真實感。使用者通過佩戴體感設備，可以把自身投入到設置好的虛擬空間當中，去親手操作實現(xiàn)自己的某種目的。

1.2科普教育的重要性

科學技術是第一生產(chǎn)力，現(xiàn)在的各個國家越來越重視提高公民的科學素養(yǎng)，并國家與國家從經(jīng)濟、軍事上的競爭轉移到了科學技術的競爭。因此，一個國家公民的科學素養(yǎng)往往體現(xiàn)著一個國家綜合國力的強弱，一個民族想要偉大復興，立足于世界之林當中，就必須對科普教育的傳播推廣投入足夠的重視。弘揚科學精神，提高科學文化素質(zhì)，尤其對青少年的成長至關重要，科普教育的推廣，對青少年從小樹立正確的人生觀、世界觀和價值觀，提高科學文化素質(zhì)和道德修養(yǎng)有極大的促進作用。

2虛擬現(xiàn)實技術的特征

2.1交互性

交互性是虛擬現(xiàn)實同三維動畫最大的區(qū)別之一，其主要指體驗者通過使用輸入和輸出設備，采用技術手段來實現(xiàn)對模擬環(huán)境的考察與操作的程度。虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)中的人機交互是一種接近自然的交互，參與者利用視覺、聽覺、觸覺、嗅覺和味覺等感官功能，通過對話、頭部運動、手勢、拾取等等人類自然技能對虛擬環(huán)境中的實體進行交互操作，它不是一個靜態(tài)的世界，而是一個開放的動態(tài)環(huán)境。

2.2沉浸感

沉浸感是虛擬現(xiàn)實技術的主要特征之一，其主要指的是利用計算機技術構建一個虛擬的三維空間，并把體驗者投入其中，通過使用者佩戴的體感設備和心理學特點，給體驗者一種“真實”的視覺、聽覺、嗅覺感受，讓體驗者有一種在真實世界的逼真感受。

2.3構想性

構想性就是借助虛擬現(xiàn)實技術，使思維中的抽象概念具體化。虛擬現(xiàn)實是為了解決建筑、培訓、衛(wèi)生、軍事等方面的問題而開發(fā)研制出來的一種軟件，它以夸大的形式反映了設計者的思想，如想一條鬧市，要對其進行構思，鬧市上會上許多人、商鋪、車輛，而且各種吵鬧聲夾在一起，設計者就要同樣的方式反映出這樣的情景。

2.4全息性

全息性是指虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)能夠提供的感覺和獲取信息的廣度以及深度。虛擬現(xiàn)實就是在提供多方面感覺通道和類似現(xiàn)實的全面信息，讓體驗者通過全息傳感及反應裝置，在虛擬環(huán)境中獲得視覺、聽覺、觸覺及嗅覺等多種感知，從而達到身臨其境的感受。

3虛擬現(xiàn)實技術在科普教育中的應用研究及實現(xiàn)的可行性

3.1虛擬現(xiàn)實技術在科普教育中應用的依據(jù)

第一，模擬法則。模擬法則一般應用于工程范疇，其主要分為兩類：數(shù)學模擬和物理模擬，其中，數(shù)學模擬的模擬基礎為模型與原型在抽象數(shù)學規(guī)律上的相似性；物理模擬的模擬基礎為模型與原型物理機理及化學機理上的相似性。虛擬現(xiàn)實技術與科普教育的結合，應用的主要為物理模擬；第二，認知論。認知論中，學習被理解為一種內(nèi)部發(fā)展進程，這一進程是在同化作用與順應作用相互交替的作用下引起的平衡狀態(tài)（包括心理與生理兩個方面）向不平衡狀態(tài)發(fā)展的循環(huán)過程。認知論中，教學觀被闡述為：為學生創(chuàng)建一種對自我開展認知加工的特殊情境與過程，進而幫助學生形成認知結構，為推動學生認知的發(fā)展夯實基礎。

3.2虛擬現(xiàn)實技術在科普教育過程中的具體應用

第一，利用這一技術開展醫(yī)療、物理、生物、化學等模擬實驗，在方便教師內(nèi)容講授的同時可以加深學生對科學難點及重點知識的理解；第二，培養(yǎng)學生自主探究的能力，學生在人機交互技術的指導下可以觀看到不同科學現(xiàn)象等，這能夠大大激發(fā)學生學習科普知識的興趣，進而會主動、積極地開展研究工作，在研究中提高了自主探究能力及水平；第三，提高學生才能，虛擬現(xiàn)實技術的交互性、多感知性等特點鼓勵學生主動融入虛擬情境，對號入座，自動扮演相應角色，使得學生能夠激情滿滿地進行學習，從而實現(xiàn)實踐、機器維修等才能的提升。

3.3虛擬現(xiàn)實技術在科普教育運用中的具體流程

虛擬現(xiàn)實技術在科普教育運用中的具體流程可闡述為：建立三維模型與相應場景→導出，進入到虛擬現(xiàn)實制作軟件中→在虛擬現(xiàn)實制作軟件中進行場景的驅動，完成互動過程。這一流程中要關注模型的真實性以及交互的實時性等。

4結束語

綜上所述，虛擬現(xiàn)實技術在科普教育中的具體應用，不僅改變了傳統(tǒng)的科普教育傳播方式，并且得到了越來越多科普教育的重視，而這必然會增強公眾對科學技術的理解、掌握和運用能力，并把科學思想、科學理念根植于民族精神中，使其轉化成為全社會的創(chuàng)新能力，從產(chǎn)生重要的推動作用。

參考文獻

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