VR虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在計(jì)算機(jī)教學(xué)中的應(yīng)用

曹成海

摘要：虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是當(dāng)前新技術(shù)的一個(gè)熱點(diǎn)，具有很大發(fā)展空間。在日常生活、工作、學(xué)習(xí)和科研中應(yīng)用也十分廣泛，其獨(dú)特的模式在分差適合教育領(lǐng)域應(yīng)用的擴(kuò)展，它的出現(xiàn)改變了現(xiàn)有的教學(xué)模式和手段。通過自己的實(shí)際教學(xué)經(jīng)驗(yàn)和體會(huì)，分析虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的獨(dú)有的特性，結(jié)合計(jì)算教學(xué)的現(xiàn)狀，針對(duì)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在高職院校計(jì)算機(jī)教學(xué)中的應(yīng)用來展開探討，其應(yīng)用在計(jì)算機(jī)教學(xué)中具有開創(chuàng)性的意義。

關(guān)鍵詞：虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù);教學(xué)模式;開創(chuàng)性

中圖分類號(hào)：TP391.9;TP3 -4

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1672 - 9129（ 2018） 12 - 0231 - 02

虛擬現(xiàn)實(shí)英文名字Virtual Reality，一般我們都簡(jiǎn)稱VR。這是計(jì)算機(jī)信息技術(shù)發(fā)展出的一項(xiàng)新的技術(shù)，隨著科技的發(fā)展和生產(chǎn)的需求，這項(xiàng)技術(shù)目前涉及到眾多領(lǐng)用，應(yīng)用十分廣泛。虛擬技術(shù)主要是計(jì)算機(jī)模擬仿真、傳感技術(shù)和計(jì)算圖像等技術(shù)綜合在一起的新的發(fā)展領(lǐng)域。目前已在建設(shè)造型設(shè)計(jì)、航天技術(shù)、軍事對(duì)抗以及科學(xué)實(shí)驗(yàn)中普及應(yīng)用。VR技術(shù)在高校教學(xué)中也在不斷改進(jìn)和發(fā)展，逐漸融入到教學(xué)改革中。

1 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的種類和特征

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是由計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展的起來的新領(lǐng)域來看，其應(yīng)用可以分以下幾大類：桌面虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)，通常稱計(jì)算機(jī)桌面窗口的VR。它的成本造價(jià)低，一般主要用CAD/CAM、建筑設(shè)計(jì)、教育教學(xué)等領(lǐng)域;在教學(xué)中我們使用的虛擬就是桌面虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)。沉浸虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)，主要是用戶通過佩戴頭盔等傳感設(shè)備，能夠進(jìn)入到虛擬空間內(nèi)，感知、操作虛擬世界內(nèi)的各種存在，成為虛擬環(huán)境之中的一員，從而得到身臨其境的體驗(yàn)。分布式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)，它建立在沉浸虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)和分布式交互仿真的基礎(chǔ)上，使用戶能夠交互式活動(dòng)。從其分類上可以判斷出虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)所具備的特征特性：沉浸性，這是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的核心特性，能夠使用戶全心投入到虛擬場(chǎng)景中的能力。用戶在虛擬場(chǎng)景中有存在的真實(shí)之感。交互性和感知性，其中交互性及沉浸性是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)最重要的兩個(gè)基礎(chǔ)特征，用戶在虛擬場(chǎng)景中的各種對(duì)象相互作用的能力，它的存在是構(gòu)建電腦和用戶交互和感知的關(guān)鍵特性。

2 當(dāng)前計(jì)算機(jī)課教學(xué)的特點(diǎn)和現(xiàn)狀分析

在信息化爆發(fā)的時(shí)代，隨著技術(shù)層幾何式的發(fā)展。與計(jì)算機(jī)相關(guān)的課程和專業(yè)其需要的專業(yè)知識(shí)尤為重要，計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)和計(jì)算機(jī)教學(xué)改革也已成為教學(xué)發(fā)展的趨勢(shì)。根據(jù)計(jì)算課課程的內(nèi)容其教學(xué)有以下特點(diǎn)：（1）計(jì)算機(jī)課程有著極強(qiáng)的實(shí)用性和操作性。（2）其內(nèi)容會(huì)隨著科技進(jìn)步產(chǎn)生新的變化具有擴(kuò)展性。（3）其主要課程內(nèi)容在針對(duì)不同領(lǐng)域具有廣泛性。在高等職業(yè)教育課程改革，大部分課程都離不開計(jì)算機(jī)教學(xué)的改革，它能為其其它專業(yè)提供多樣性的教學(xué)模式。計(jì)算機(jī)課程教學(xué)存在的不足，不少大學(xué)生上計(jì)算機(jī)課時(shí)，對(duì)其相關(guān)知識(shí)比較陌生，主觀上認(rèn)為計(jì)算機(jī)是比較高大尚，難學(xué)的知識(shí)。不同的學(xué)生計(jì)算機(jī)水平參差不齊，這種情況使任課教師在授課過程中難以把握，其教學(xué)進(jìn)度和教學(xué)深度不好掌控。計(jì)算機(jī)教學(xué)的不少內(nèi)容都對(duì)抽象思維有著一定要求，不是那么直觀，基礎(chǔ)理論知識(shí)和實(shí)際上操作存在相當(dāng)大差距，在教學(xué)過程有很多無法對(duì)所學(xué)內(nèi)容理解，其實(shí)踐操作效果比較不理想。使得不少學(xué)生難以對(duì)所學(xué)內(nèi)容做到完全理解，或者內(nèi)容理解了，但不能實(shí)際展開操作。在過去，教師授課時(shí)利用多媒體教師通過展示PPT課件的方式對(duì)學(xué)生進(jìn)行一個(gè)直觀的展示，讓學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)有一個(gè)直觀的印象，但由于不是學(xué)生自己親身操作，缺乏整體的實(shí)踐經(jīng)歷，不可避免會(huì)存在理解上的偏差，且這些知識(shí)都是片段的。在新形勢(shì)下，這些教學(xué)方式已然不能有效地適應(yīng)新要求。

3 VR虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在教學(xué)中的具體應(yīng)用

計(jì)算機(jī)專業(yè)課的內(nèi)容都具有很強(qiáng)的邏輯性和實(shí)踐操作性，學(xué)生單純學(xué)習(xí)基礎(chǔ)理論知識(shí)點(diǎn)時(shí)，對(duì)相關(guān)概念與原理的理解起來相對(duì)困難，而借助虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)手段進(jìn)行3D課件制作，可以有效的解決這個(gè)問題，通過3D課件可以使學(xué)生全方位的角度進(jìn)行觀察和學(xué)校教學(xué)內(nèi)容。以《計(jì)算機(jī)組裝與維護(hù)》這門課程為例，在過去通常是利用傳統(tǒng)多媒體課件，只能向?qū)W生展示各個(gè)硬件的性能和功能。如果利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)所制作出的3D課件，則能以3D形式將各種元器件直觀地表現(xiàn)出來，同時(shí)還可將組裝的過程通過動(dòng)畫演示。通過軟件制作的交互的3D的虛擬系統(tǒng)，學(xué)生還能通過對(duì)相關(guān)軟件的操作進(jìn)入到該系統(tǒng)內(nèi)，親自與虛擬對(duì)象交互，觀察計(jì)算機(jī)的硬件整體結(jié)構(gòu)和組裝過程。使用VRML技術(shù)制作出于課程相適合的交互課件，在降低課程內(nèi)容學(xué)習(xí)難度的同時(shí)，增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。計(jì)算機(jī)專業(yè)是一門比較前端，知識(shí)更新比較快，技術(shù)性比較強(qiáng)的專業(yè)，其課程具有很強(qiáng)的實(shí)踐操作性，其教學(xué)設(shè)備更新?lián)Q代也十分頻繁。尤其是處在當(dāng)前這種創(chuàng)新教育引領(lǐng)學(xué)生發(fā)展的環(huán)境下，配置的教學(xué)設(shè)備周期一般都在三年左右，否則不能滿足不了學(xué)生創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)的需求。購置教學(xué)設(shè)備一般造價(jià)都是比較高的，這給職業(yè)院校的財(cái)力造成比較大的壓力，針對(duì)這種情況，高校投資建設(shè)一套相應(yīng)的虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)來解決目前的困境，從科學(xué)技術(shù)上尋求實(shí)用的、新型的方法，來建設(shè)基于虛擬儀器的虛擬實(shí)驗(yàn)室。通過虛擬實(shí)驗(yàn)室可以是虛擬構(gòu)想相關(guān)專業(yè)的實(shí)驗(yàn)室，也可以根據(jù)課程需要重新搭建是再現(xiàn)某一現(xiàn)實(shí)實(shí)驗(yàn)室。

4 總結(jié)隨著虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在教學(xué)改革中的應(yīng)用，能夠把最新技術(shù)所產(chǎn)生的大量教學(xué)信息展現(xiàn)在學(xué)生眼前，將計(jì)算機(jī)課程中較為抽象的概念形象化和直觀化，通過對(duì)學(xué)生聽覺及視覺的刺激，使學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性與積極性得到有效調(diào)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)教學(xué)效果的提高。

參考文獻(xiàn)：

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