VR技術(shù)在高校教學(xué)中的應(yīng)用

鄭曉倩

（福建水利電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院，福建 永安 366000）

為了擴(kuò)大我國(guó)高校的辦學(xué)規(guī)模，很多大學(xué)都已經(jīng)開(kāi)始實(shí)施多校區(qū)的辦學(xué)模式。雖然這種模式能夠最大限度提高高校的辦學(xué)質(zhì)量，但受地理環(huán)境的影響，各校區(qū)的教學(xué)太過(guò)分散，學(xué)生在上課過(guò)程中存在較大的困難，因此制約了教學(xué)效率和教學(xué)質(zhì)量的提高。VR技術(shù)基于這種背景在高校教學(xué)中的應(yīng)用能夠?qū)崿F(xiàn)學(xué)校和校區(qū)的同步，不僅使學(xué)習(xí)到的知識(shí)更加生動(dòng)形象具體，而且還應(yīng)用其虛擬性的特點(diǎn)為學(xué)生營(yíng)造出科學(xué)的教學(xué)環(huán)境和實(shí)驗(yàn)環(huán)境，在幫助學(xué)生提高理論知識(shí)水平和技能的同時(shí)發(fā)展了學(xué)生的思維潛質(zhì)，培養(yǎng)了學(xué)生的綜合能力。

一、VR虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)概述

（一）VR技術(shù)概念及特征

VR是英文虛擬現(xiàn)實(shí)的縮寫(xiě)，它主要指的是通過(guò)傳感器和計(jì)算機(jī)平臺(tái)向廣大用戶提供一個(gè)交互性的沉浸的虛擬三維動(dòng)態(tài)視景空間，用戶可以根據(jù)虛擬世界進(jìn)行學(xué)習(xí)和體驗(yàn)，從而增強(qiáng)用戶的實(shí)時(shí)感知，為用戶建立一個(gè)虛擬世界的計(jì)算機(jī)仿真系統(tǒng)。VR技術(shù)主要有交互性、沉浸性、多感知等特點(diǎn)。

（二）VR技術(shù)對(duì)高校教學(xué)的影響

VR技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)文字與聲音和圖像的有機(jī)整合，學(xué)生在多維信息處理的空間內(nèi)，大膽探索，自主學(xué)習(xí)，不僅豐富了教師的教學(xué)方法，而且還提高了整體的教學(xué)效率。

1.虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)發(fā)揮沉浸作用。VR技術(shù)的一大特點(diǎn)就是沉浸性，它利用計(jì)算機(jī)圖像構(gòu)建的三維虛擬環(huán)境，用戶在該環(huán)境中，能夠感受到極強(qiáng)的沉浸感。而在教學(xué)中，這種虛擬環(huán)境能夠帶動(dòng)學(xué)生參與到學(xué)習(xí)當(dāng)中，極大地調(diào)動(dòng)了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。如對(duì)于地理學(xué)科而言，很多城市的地理環(huán)境特點(diǎn)都無(wú)法直觀地展現(xiàn)給學(xué)生，而VR技術(shù)可以利用虛擬環(huán)境來(lái)實(shí)現(xiàn)學(xué)生的直觀感受。它不僅改變了原有的枯燥抽象式的學(xué)習(xí)方式，而且還調(diào)動(dòng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，使學(xué)生主動(dòng)參與到學(xué)習(xí)當(dāng)中。對(duì)于教學(xué)計(jì)算機(jī)圖形的教師而言，VR技術(shù)能夠?qū)⑵矫娴膱D形具象化，使學(xué)生能夠直觀地感受圖形上的差異，進(jìn)而理解其構(gòu)成原理。

2.虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)發(fā)揮交互作用。從目前來(lái)看，VR技術(shù)是以人機(jī)交互模式實(shí)現(xiàn)虛擬世界的互動(dòng)。與傳統(tǒng)的靜止畫(huà)面一樣，它是在一個(gè)多維空間內(nèi)所開(kāi)展開(kāi)放性互動(dòng)性的虛擬教學(xué)。學(xué)生在此虛擬世界中，可以自主學(xué)習(xí)，不受時(shí)間和空間的限制，也不受教師條條框框的約束，這種學(xué)習(xí)方式不僅鍛煉了學(xué)生自主學(xué)習(xí)的學(xué)習(xí)習(xí)慣，而且提升了學(xué)生獨(dú)立思考的能力。例如，教師在進(jìn)行醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí)，可以利用VR技術(shù)讓學(xué)生局限在虛擬環(huán)境中，在反復(fù)的實(shí)踐與探索中，提高自己的實(shí)踐技能。

3.虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)發(fā)揮想象作用。虛擬世界的創(chuàng)設(shè)局限于真實(shí)世界的某個(gè)場(chǎng)景，它也有可能是現(xiàn)實(shí)中人們的一種構(gòu)思或臆想，只要設(shè)計(jì)者將自己的構(gòu)思通過(guò)VR技術(shù)直觀地展現(xiàn)給受眾，那它就構(gòu)成了一個(gè)虛擬環(huán)境。所以，在教學(xué)活動(dòng)中，例如對(duì)景觀設(shè)計(jì)建筑設(shè)計(jì)專(zhuān)業(yè)的學(xué)生而言，就可以通過(guò)虛擬環(huán)境的方式，展現(xiàn)學(xué)生作品的設(shè)計(jì)風(fēng)格和設(shè)計(jì)理念。它將單一的稿紙和公式轉(zhuǎn)換為豐富多樣的布局和場(chǎng)景，加深了學(xué)生的印象，也讓學(xué)生掌握了設(shè)計(jì)意圖設(shè)計(jì)理念，從而拓寬了學(xué)生的設(shè)計(jì)思路。

二、VR在高校教學(xué)中的應(yīng)用

（一）VR教學(xué)的內(nèi)涵

VR教學(xué)指的是在教學(xué)過(guò)程中，通過(guò)融入VR技術(shù)使學(xué)生能夠在虛擬教學(xué)場(chǎng)景中學(xué)習(xí)。從廣義上來(lái)講，VR教學(xué)所涉及的教學(xué)活動(dòng)范圍較廣，例如虛擬的教師、教室、實(shí)驗(yàn)室都屬于VR教學(xué)的范疇。從狹義上講，VR教學(xué)是指利用VR技術(shù)，為學(xué)生創(chuàng)造一個(gè)虛擬的學(xué)習(xí)場(chǎng)景，學(xué)生在這個(gè)虛擬的場(chǎng)景中可以通過(guò)所觀所感接受信息并儲(chǔ)存信息，這是一個(gè)激發(fā)學(xué)生思維潛質(zhì)的過(guò)程，提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的有力途徑，是開(kāi)拓學(xué)生思維、創(chuàng)新學(xué)生潛質(zhì)的有效教學(xué)方法。

（二）VR教學(xué)的特點(diǎn)

VR教學(xué)所創(chuàng)造出來(lái)的虛擬場(chǎng)景具有開(kāi)放性、實(shí)時(shí)性交互性等特點(diǎn)，具體表現(xiàn)在以下三個(gè)方面。其一，它能夠?qū)崿F(xiàn)教學(xué)活動(dòng)的虛擬性。VR教學(xué)主要是通過(guò)VR技術(shù)將真實(shí)的教學(xué)形式通過(guò)構(gòu)建的虛擬場(chǎng)景讓學(xué)生展現(xiàn)出來(lái)，它是一種新型的教學(xué)手段。在此教學(xué)場(chǎng)景中，學(xué)生得到了虛擬性的體驗(yàn)和學(xué)習(xí)，進(jìn)而可以改變學(xué)生的學(xué)習(xí)態(tài)度和學(xué)習(xí)方法。其二，增強(qiáng)了教學(xué)方式的靈活性。在VR教學(xué)中，交互式的教學(xué)方式使學(xué)生能夠自主選擇學(xué)習(xí)的時(shí)間地點(diǎn)以及學(xué)習(xí)進(jìn)度，學(xué)生可以根據(jù)自己的情況而定，不受時(shí)空限制。其三，它實(shí)現(xiàn)了教學(xué)場(chǎng)景的逼真化，在VR技術(shù)的加持中，創(chuàng)設(shè)的虛擬場(chǎng)景非常逼真，學(xué)生可以利用傳感器在同一個(gè)學(xué)期情景中進(jìn)行探討學(xué)習(xí)，不僅提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)自主性，而且發(fā)展了學(xué)生的創(chuàng)新思維。

（三）VR教學(xué)的形式

1.電腦仿真教學(xué)。電腦仿真教學(xué)主要是指利用軟件和人機(jī)對(duì)話的方式虛擬學(xué)習(xí)對(duì)象的狀態(tài)和運(yùn)行過(guò)程，它主要以聲音文字、圖片和影像的方式展現(xiàn)出來(lái)。教師在教學(xué)過(guò)程中，主要是把跟專(zhuān)業(yè)相關(guān)的工程案例以聲音文字和圖片影像的方式為學(xué)生構(gòu)建一個(gè)虛擬的教學(xué)情境，學(xué)生在此情境中進(jìn)行探討學(xué)習(xí)。另外，人肉眼所不能看到的微小顆粒，可以利用電腦虛擬來(lái)實(shí)現(xiàn)。

2.模型重現(xiàn)教學(xué)。模型重現(xiàn)教學(xué)是基于VR技術(shù)的基礎(chǔ)上，教師根據(jù)書(shū)本中的平面模型所設(shè)計(jì)出來(lái)的VR模型然后展現(xiàn)給學(xué)生，這種教學(xué)方式能夠讓學(xué)生更加直觀地看待事物，通過(guò)現(xiàn)象看本質(zhì)、特征和發(fā)展規(guī)律。在學(xué)習(xí)模型的構(gòu)建分析和檢驗(yàn)過(guò)程中，把握好主客體關(guān)系，如社會(huì)發(fā)展模型、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行模型、人口增長(zhǎng)模型、生理模型等都可以利用VR技術(shù)實(shí)現(xiàn)事物的再加工。

3.虛擬互動(dòng)學(xué)習(xí)。VR技術(shù)在教學(xué)中實(shí)現(xiàn)了學(xué)生的虛擬互動(dòng)學(xué)習(xí)目標(biāo)。生動(dòng)逼真的VR情景使學(xué)生在虛擬世界中自主探索學(xué)習(xí)，不僅為學(xué)生提供了一個(gè)無(wú)限遐想的思想空間，而且學(xué)生的思維也不會(huì)受外界因素的局限，學(xué)生在VR場(chǎng)景中與不同的人進(jìn)行互動(dòng)和交流，不僅豐富了學(xué)習(xí)資源，而且還豐富了學(xué)習(xí)內(nèi)容。

4.技能虛擬訓(xùn)練。VR教學(xué)能夠?qū)崿F(xiàn)虛擬訓(xùn)練，學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中對(duì)所提出來(lái)的這種設(shè)想進(jìn)行構(gòu)思和虛擬，并在虛擬世界中看到自己的構(gòu)思成果，提高了學(xué)生構(gòu)思的準(zhǔn)確率。例如，在VR實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)當(dāng)中，學(xué)生就可以進(jìn)行技能虛擬訓(xùn)練、建筑設(shè)計(jì)、電路改造溫室效應(yīng)等提高自己的技能水平。

三、VR技術(shù)在高校教學(xué)中的應(yīng)用途徑

1.虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)輔助課件的開(kāi)發(fā)制作。從目前來(lái)看，在各個(gè)高校的教育教學(xué)中，多媒體的應(yīng)用已越來(lái)越廣泛。所以，VR技術(shù)在多媒體課件中的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用能夠最大限度地提高多媒體的應(yīng)用價(jià)值。VRML語(yǔ)言是VR技術(shù)描述虛擬場(chǎng)景常用的一種語(yǔ)言，對(duì)圖形動(dòng)畫(huà)和聲音的控制較為靈活，可以有利于VR技術(shù)的課件開(kāi)發(fā)。VRML語(yǔ)言的應(yīng)用，學(xué)生就可以在瀏覽器中建立三維場(chǎng)景，實(shí)現(xiàn)三維世界的互動(dòng)，這不僅增強(qiáng)了學(xué)生對(duì)課程的學(xué)習(xí)熱情，而且還有助于學(xué)生理解記憶。

2.虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)整合教學(xué)資源。從當(dāng)前教育現(xiàn)狀來(lái)看，國(guó)教育資源分布不均衡，而VR技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)資源共享，使資源信息得到有機(jī)整合。教師通過(guò)VR技術(shù)的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程教育，學(xué)生可以從以前的實(shí)物學(xué)習(xí)到虛擬的環(huán)境學(xué)習(xí)，突破了時(shí)間和空間的限制，提高了學(xué)生的思維想象力，豐富了學(xué)生的學(xué)習(xí)資源，突破了現(xiàn)實(shí)教學(xué)的局限性。比如，對(duì)于計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)的學(xué)生而言，在學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)組成時(shí)，老師一般通過(guò)圖片和文字的方式介紹計(jì)算機(jī)的構(gòu)成，不利于學(xué)生理解和記憶。而VR技術(shù)能夠突破教學(xué)資源的限制，在虛擬的教學(xué)環(huán)境中將計(jì)算機(jī)的各個(gè)部件全部展現(xiàn)在學(xué)生眼前，學(xué)生能夠近距離地觀察觀看計(jì)算機(jī)的零件構(gòu)成和形狀，從而加深印象。

3.虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)輔助實(shí)驗(yàn)教學(xué)。VR技術(shù)能夠輔助實(shí)驗(yàn)教學(xué)，從而降低實(shí)驗(yàn)錯(cuò)誤所帶來(lái)的損失。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中，學(xué)生出現(xiàn)錯(cuò)誤是必然的，不管是知識(shí)理解不到位，還是數(shù)據(jù)錯(cuò)誤，或者沒(méi)有理清解題思路都極易導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)錯(cuò)誤，這就可能造成實(shí)驗(yàn)零件的損壞。而VR技術(shù)的應(yīng)用能夠突破時(shí)間和材料的限制，減少驗(yàn)錯(cuò)誤所帶來(lái)的損害，幫助學(xué)生在逼真的虛擬環(huán)境下進(jìn)行更加便捷的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，這在一定層面上不僅降低了實(shí)驗(yàn)消耗量，而且還增強(qiáng)了實(shí)驗(yàn)操作的安全性和可靠性。

四、結(jié)論

總而言之，隨著科技的進(jìn)步與發(fā)展，VR技術(shù)在教育教學(xué)領(lǐng)域中的應(yīng)用已成為教育發(fā)展的必然趨勢(shì)，它將與傳統(tǒng)教學(xué)并駕齊驅(qū)，逐步走向融合。盡管從目前來(lái)看，VR技術(shù)還并沒(méi)有得到全面普及，但在網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)的不斷推動(dòng)之下，它將作為一種新興的教學(xué)手段被廣大教育工作者所熟知。所以，在高校教育當(dāng)中，只有提高VR技術(shù)的應(yīng)用效率，優(yōu)化應(yīng)用方法，才能夠促進(jìn)高校教育教學(xué)的可持續(xù)發(fā)展。