虛擬現(xiàn)實(shí)(VR)技術(shù)與數(shù)字化校園建設(shè)的整合分析

王進(jìn)　白偉　屈園帥

摘要：文章從虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的三大特性分析八手，論述了虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在數(shù)字化校園建設(shè)中的整合應(yīng)用。期望通過(guò)本文的研究能夠?qū)Υ龠M(jìn)數(shù)字化校園建設(shè)水平的提升有所幫助。

關(guān)鍵詞：VR技術(shù)數(shù)字化笑顏虛擬環(huán)境

1虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的三大特性

隨著科技的快速發(fā)展，各種先進(jìn)技術(shù)隨之大量涌現(xiàn)，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)（VR）便是其中之一，其歸屬于計(jì)算機(jī)仿真系統(tǒng)的范疇，可生成模擬環(huán)境，使用者可在該環(huán)境中體驗(yàn)虛擬世界。美國(guó)一位科學(xué)家在其發(fā)表的一篇文章中提出VR的三角形措此來(lái)描述該技術(shù)的三大特性。具體如圖l所示。

1.1沉浸性

這是VR技術(shù)最為突出的一大特性，可以讓使用者沉浸在虛擬環(huán)境當(dāng)中，對(duì)內(nèi)部的事物進(jìn)行感知。在對(duì)VR系統(tǒng)的性能進(jìn)行評(píng)價(jià)時(shí)，通常會(huì)將該特性作為重要指標(biāo)，系統(tǒng)能夠帶給使用者的沉浸性越強(qiáng)，證明系統(tǒng)的性能越完善，反之則說(shuō)明系統(tǒng)仍然需要優(yōu)化。VR可以按照人的視聽(tīng)感受，利用計(jì)算機(jī)生成具有高度逼真效果的3D圖像，使用者佩戴交互設(shè)備后，便可將自己置身于虛擬環(huán)境中，成為環(huán)境的一部分。

1.2交互性

在VR系統(tǒng)中，使用者能夠與虛擬環(huán)境進(jìn)行交互，這種交互方式不同于傳統(tǒng)的利用鍵鼠與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的交互，而是一種接近于自然狀態(tài)的交互。VR的使用者可以借助交互設(shè)備，如頭盔、手套等等，以參與者的身份與虛擬環(huán)境進(jìn)行交互。

1.3想象性

使用者可在VR技術(shù)生成的虛擬環(huán)境當(dāng)中，按獲得的信息，并依據(jù)自身的行為，進(jìn)行聯(lián)想、推理和邏輯判斷，隨系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的變化，想象其未來(lái)的進(jìn)展情況，從而獲取更多的知識(shí)，這樣能夠達(dá)到了解復(fù)雜系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)規(guī)律的目的。

2虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在數(shù)字化校園建設(shè)中的整合應(yīng)用

近年來(lái)，我國(guó)的教育信息化建設(shè)取得重大突破，在這一背景下，數(shù)字化校園逐步增多。所謂的數(shù)字化校園具體是指以數(shù)字化信息和網(wǎng)絡(luò)作為基礎(chǔ)，借助計(jì)算機(jī)等先進(jìn)技術(shù)，構(gòu)建集教科研、管理服務(wù)于一體的虛擬教育環(huán)境，從而實(shí)現(xiàn)環(huán)境、資源、應(yīng)用的全部數(shù)字化，拓展校園的空間維度和業(yè)務(wù)功能，為教育過(guò)程全面信息化目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)提供支撐。可將數(shù)字化校園建設(shè)與VR技術(shù)進(jìn)行整合，具體體現(xiàn)在如下幾個(gè)方面：

2.1依托VR技術(shù)構(gòu)建虛擬校園

在虛擬校園的構(gòu)建中，通過(guò)VR技術(shù)的運(yùn)用，能夠提供360。全景視角，借助計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，可將師生和家長(zhǎng)帶入到虛擬環(huán)境當(dāng)中，從而使他們切實(shí)感受校園中的各種場(chǎng)景。三維全景展示與數(shù)字化校園的有機(jī)結(jié)合，是目前虛擬校園構(gòu)建最為簡(jiǎn)單且實(shí)用的方法之一。在虛擬校園的構(gòu)建方案中，主要利用的是全景技術(shù)，具體做法如下：對(duì)校園中實(shí)景進(jìn)行拍攝，并對(duì)照片進(jìn)行上傳，借助瀏覽器，可進(jìn)行虛擬實(shí)景瀏覽。這是一種依托實(shí)景照片對(duì)虛擬環(huán)境進(jìn)行構(gòu)建的方法，可以帶給使用者身臨其境的感受。如，某高?；赩R技術(shù)構(gòu)建的虛擬校園，參觀者可通過(guò)鍵鼠的操作，對(duì)校園內(nèi)的真實(shí)場(chǎng)景進(jìn)行觀看，不但能夠?qū)?chǎng)景進(jìn)行放大，而且還能縮小。

2.2利用VR技術(shù)建立虛擬實(shí)訓(xùn)基地

在工學(xué)結(jié)合的背景下，實(shí)訓(xùn)基地的重要性隨之凸顯，但由于一些學(xué)校的條件有限，無(wú)法構(gòu)建大型的校內(nèi)實(shí)訓(xùn)基地，這在一定程度上影響了學(xué)生實(shí)踐技能的學(xué)習(xí)和操作水平的提升。為解決這一問(wèn)題，可在數(shù)字化校園建設(shè)中，利用VR技術(shù)對(duì)虛擬實(shí)訓(xùn)基地進(jìn)行建立。與現(xiàn)實(shí)中的實(shí)訓(xùn)基地不同虛擬實(shí)訓(xùn)基地中的所有設(shè)備全部都是虛擬出來(lái)的，并且可以按照實(shí)際的教學(xué)需要，生成與之相符的設(shè)備，這樣即使教學(xué)內(nèi)容不斷更新，虛擬實(shí)訓(xùn)基地也能滿足應(yīng)用需求，無(wú)需投入較大的資金，具有良好的經(jīng)濟(jì)性。借助VR技術(shù)的特性，能夠使學(xué)生在實(shí)訓(xùn)中成為虛擬環(huán)境的參與者，有利于技能訓(xùn)練效果的提升。在虛擬實(shí)訓(xùn)基地中，可以進(jìn)行各種技能訓(xùn)練，如體育技能、機(jī)電維修、外科手術(shù)、軍事作戰(zhàn)、飛機(jī)駕駛等等，由于訓(xùn)練系統(tǒng)全部為虛擬，所以學(xué)生在操作時(shí)，不會(huì)出現(xiàn)危險(xiǎn)，實(shí)訓(xùn)的安全性得到保障。同時(shí)，學(xué)生可以進(jìn)行反復(fù)多次的操作訓(xùn)練，直至真正掌握技能為止。如，在虛擬飛機(jī)駕駛系統(tǒng)中，學(xué)生可以對(duì)虛擬出來(lái)的飛機(jī)進(jìn)行操控，并在不同的天氣條件下做飛行演練，由此能夠熟練掌握飛機(jī)駕駛技能。

2.3借助VR技術(shù)打造虛擬課堂

可以利用VR技術(shù)打造虛擬課堂，通過(guò)主界面對(duì)實(shí)物場(chǎng)景進(jìn)行顯示借助各種物體對(duì)各個(gè)主頁(yè)進(jìn)行鏈接學(xué)生可以置身于虛擬課堂中，對(duì)所需的知識(shí)進(jìn)行學(xué)習(xí)，由此能使他們產(chǎn)生身臨其境的感受，不僅可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，而且還能提高教學(xué)效率。在虛擬課堂中，學(xué)生的求知欲望將會(huì)被充分調(diào)動(dòng)，學(xué)習(xí)成績(jī)自然會(huì)隨之提升。同時(shí)，VR技術(shù)在虛擬課堂中的運(yùn)用，可對(duì)各種人物形象進(jìn)行虛擬，如歷史人物等，為個(gè)性化學(xué)習(xí)環(huán)境的創(chuàng)設(shè)提供了條件。如，學(xué)生可在虛擬課堂中與虛擬出來(lái)的教師進(jìn)行互動(dòng)，并與其他學(xué)生就某些問(wèn)題進(jìn)行討論，以此來(lái)完成協(xié)作學(xué)習(xí)。又如，在外語(yǔ)教學(xué)中，借助虛擬課堂，可虛擬境外旅游場(chǎng)景，在該場(chǎng)景中學(xué)生可與虛擬的外國(guó)人進(jìn)行對(duì)話，從而達(dá)到口語(yǔ)訓(xùn)練的目的。

2.4運(yùn)用VR技術(shù)創(chuàng)建虛擬實(shí)驗(yàn)室

實(shí)驗(yàn)教學(xué)現(xiàn)已成為課堂教學(xué)的重要組成部分之一，為滿足實(shí)驗(yàn)教學(xué)需要，可運(yùn)用VR技術(shù)創(chuàng)建虛擬實(shí)驗(yàn)室，由此可以有效解決實(shí)驗(yàn)資源缺乏，無(wú)法開(kāi)設(shè)實(shí)驗(yàn)課程的問(wèn)題。同時(shí)虛擬實(shí)驗(yàn)環(huán)境的安全性更高，可進(jìn)行各種危險(xiǎn)的實(shí)驗(yàn)，如核反應(yīng)實(shí)驗(yàn)等。當(dāng)學(xué)生進(jìn)入虛擬實(shí)驗(yàn)室后，可利用虛擬儀器進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作，而操作結(jié)果可通過(guò)顯示器反饋給學(xué)生，從而能夠判斷實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程是否正確合理。由于虛擬實(shí)驗(yàn)室中的所有器材均為虛擬，因此，在實(shí)驗(yàn)中并不會(huì)產(chǎn)生消耗，也不會(huì)受到外界因素的干擾，可重復(fù)性較強(qiáng)。在虛擬實(shí)驗(yàn)室中學(xué)生可以自由地進(jìn)行各種實(shí)驗(yàn)，對(duì)課堂上所學(xué)的知識(shí)進(jìn)行驗(yàn)證，并且還可以提出假設(shè)模型，對(duì)假設(shè)的結(jié)果進(jìn)行觀察。如，學(xué)生利用虛擬實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行化學(xué)實(shí)驗(yàn)，在實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生可對(duì)化學(xué)反應(yīng)過(guò)程進(jìn)行大膽假設(shè)，并對(duì)反應(yīng)現(xiàn)象進(jìn)行觀察，通過(guò)探索，能夠培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造性思維，激發(fā)他們的學(xué)習(xí)興趣。

3結(jié)論

綜上所述，在網(wǎng)絡(luò)信息化時(shí)代到來(lái)的今天，數(shù)字化校園已經(jīng)成為一種必然趨勢(shì)。對(duì)數(shù)字化校園進(jìn)行建設(shè)的過(guò)程中，可對(duì)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)進(jìn)行合理運(yùn)用，通過(guò)該技術(shù)構(gòu)建虛擬校園、虛擬實(shí)訓(xùn)基地、虛擬課堂、虛擬實(shí)驗(yàn)室等，以此來(lái)提升數(shù)字化校園的教育教學(xué)水平，為祖國(guó)培養(yǎng)出更多優(yōu)秀的人才。在未來(lái)一段時(shí)期，應(yīng)當(dāng)加大對(duì)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的研究力度，通過(guò)技術(shù)改進(jìn)和優(yōu)化，使其趨于完善，從而更好地為數(shù)字化校園建設(shè)服務(wù)。

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