虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在高校計(jì)算機(jī)教學(xué)中的應(yīng)用研究

連婷 河北工程技術(shù)學(xué)院

隨著科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，社會(huì)對(duì)計(jì)算機(jī)人才的需求不斷加大，高校的計(jì)算機(jī)專業(yè)的教學(xué)質(zhì)量逐漸受到社會(huì)各界的關(guān)注。高校對(duì)于計(jì)算機(jī)人才的培養(yǎng)逐漸走向開放和寬松，當(dāng)前虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)逐漸在高校計(jì)算機(jī)教學(xué)中得到廣泛的引用。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)已經(jīng)很好的在人們的生活領(lǐng)域得到實(shí)施，在教育領(lǐng)域，可以為高校教學(xué)帶來(lái)新的教學(xué)模式，可以緩解計(jì)算機(jī)專業(yè)設(shè)備不足的問題，提高教學(xué)質(zhì)量。

1.虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的內(nèi)涵

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)出現(xiàn)在上世紀(jì)60年代，由于計(jì)算機(jī)技術(shù)的局限性，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)沒有得到很好的發(fā)展。到了20世紀(jì)80年代，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)才逐漸走進(jìn)人們的視野，在電子科學(xué)等領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)簡(jiǎn)稱VR，即通過計(jì)算機(jī)的圖形環(huán)境和電子技術(shù)的外設(shè)，利用計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、人工智能、多媒體技術(shù)、傳感器技術(shù)等產(chǎn)生視、聽、觸等方面的三維感覺環(huán)境。

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)有以下幾個(gè)特點(diǎn)：

（1）沉浸性。人們?cè)诟袘?yīng)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)時(shí)，可以帶上頭盔顯示器或者專業(yè)眼睛等，使自己置身于虛擬的環(huán)境中，有身臨其境的感覺。

（2）交互性。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互，使用者不僅可以通過鍵盤和鼠標(biāo)實(shí)現(xiàn)交互，還可以通過頭盔、數(shù)據(jù)手套等實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互。計(jì)算機(jī)可以通過使用者感官的變化來(lái)隨時(shí)調(diào)整圖像和聲音，以實(shí)現(xiàn)自然的交互。

（3）多感知性。由于虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)中裝有視、聽、觸、動(dòng)覺的傳感及反應(yīng)裝置，因此，使用者在虛擬環(huán)境中可獲得視覺、聽覺、觸覺、動(dòng)覺等多種感知，從而達(dá)到身臨其境的感受。

2. 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在高校計(jì)算機(jī)教學(xué)中的應(yīng)用研究

2.1 虛擬的設(shè)備。

在高校的計(jì)算機(jī)教學(xué)中會(huì)涉及到多種設(shè)備的相關(guān)學(xué)習(xí)，但是受到當(dāng)前的教學(xué)能力，很多設(shè)備都無(wú)法普及到每位學(xué)生身上進(jìn)行一對(duì)一的操作學(xué)習(xí)，是得教學(xué)效果大大降低。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)可以很大程度上改善這個(gè)缺陷，通過虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在逼真的虛擬環(huán)境中進(jìn)行設(shè)備的操作練習(xí)，可以減少現(xiàn)實(shí)中設(shè)備的損耗，練習(xí)的人數(shù)和時(shí)間也有了很大程度的擴(kuò)展。

2.2 利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)進(jìn)行理論學(xué)習(xí)。

利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)可以把生活中不能觀察到的事物變化過程或者自然現(xiàn)象加以逼真的實(shí)現(xiàn)，為學(xué)生提供生動(dòng)的學(xué)習(xí)材料，另一方面，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)可以根據(jù)學(xué)生的要求實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)的交互學(xué)習(xí)，由被動(dòng)式的學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)化為主動(dòng)式的學(xué)習(xí)，提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的主觀能動(dòng)性。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)可以讓學(xué)生感受到現(xiàn)實(shí)生活中的瞬變性和微觀性，提高這類特殊知識(shí)的可接受性。通過虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的交互性，學(xué)生可以自主的對(duì)理論知識(shí)進(jìn)行學(xué)習(xí)，能夠使學(xué)生積極的參與到學(xué)習(xí)中去，成為學(xué)習(xí)過程中的主體，同時(shí)可以激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造性和空間想象力。

2.3 利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)進(jìn)行探究性學(xué)習(xí)。

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)可以對(duì)學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中所提的各種假設(shè)進(jìn)行模擬，通過虛擬系統(tǒng)可以直觀的觀察到這一假設(shè)所產(chǎn)生的結(jié)果或效果，可以解決當(dāng)前計(jì)算機(jī)類課程中取材難、實(shí)施難的問題。利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)可以配以學(xué)生的創(chuàng)新能力，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造性思維。

2.4 利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

在現(xiàn)實(shí)生活中的一些有危險(xiǎn)性、時(shí)間較長(zhǎng)的實(shí)驗(yàn)，都可以通過虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)。利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)可以建立各種逼真的網(wǎng)絡(luò)虛擬實(shí)驗(yàn)室，學(xué)生的各種感覺與虛擬的學(xué)習(xí)情境相互聯(lián)系并交互作用，提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和學(xué)習(xí)效果。

2.5 利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)進(jìn)行技能訓(xùn)練。

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的可交互性可以使學(xué)生全身心的投入到該學(xué)習(xí)環(huán)境中去，有利于學(xué)生達(dá)到動(dòng)作技能類的教學(xué)目標(biāo)。利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，可以做多樣性的技能訓(xùn)練，由于虛擬的訓(xùn)練環(huán)境既與現(xiàn)實(shí)條件相符又無(wú)任何危險(xiǎn)，學(xué)生可以不厭其煩地反復(fù)練習(xí)，直至掌握操作技能為止。

2.6 利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)化教學(xué)。

隨著虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的不斷發(fā)展，借助于網(wǎng)路的虛擬化進(jìn)行輔助教學(xué)，將是未來(lái)教育占據(jù)主導(dǎo)地位的一種全新的教學(xué)方法和方式。計(jì)算機(jī)教學(xué)的內(nèi)容特別是實(shí)踐教學(xué)因場(chǎng)所等限制不是每時(shí)每刻都是進(jìn)行，有空間和實(shí)踐等因素的限制。而虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)可以打破時(shí)空的限制，可以為學(xué)生實(shí)現(xiàn)特定的環(huán)境，把虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合，進(jìn)行智能型、交互式的教學(xué)，通過網(wǎng)絡(luò)傳輸逼真的教學(xué)和學(xué)習(xí)環(huán)境。

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