虛擬現(xiàn)實技術(shù)在現(xiàn)代高校教育系統(tǒng)建設(shè)中的應(yīng)用

王洋洋

[摘 要]隨著社會經(jīng)濟的快速發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的不斷進步，在高校教育系統(tǒng)建設(shè)中，許多較為先進的技術(shù)都得到了廣泛應(yīng)用，其中就包括虛擬現(xiàn)實技術(shù)。近年來，虛擬現(xiàn)實技術(shù)成為一種迅速發(fā)展的高新技術(shù)，在社會各個領(lǐng)域中都得到較為普遍的應(yīng)用，尤其是隨著當(dāng)前信息技術(shù)迅速發(fā)展的態(tài)勢，現(xiàn)代高校教育領(lǐng)域信息化建設(shè)變得越來越重要，而在現(xiàn)代高校教育系統(tǒng)建設(shè)中，虛擬現(xiàn)實技術(shù)發(fā)揮著十分重要的促進作用，有效推動了教學(xué)質(zhì)量提高，信息技術(shù)的應(yīng)用對高校實驗教學(xué)質(zhì)量有著十分緊密的聯(lián)系。本文主要對虛擬現(xiàn)實技術(shù)進行了相關(guān)概述，分析了虛擬現(xiàn)實技術(shù)在高校教育系統(tǒng)建設(shè)中的應(yīng)用，同時探討了影響該技術(shù)在高校教育教學(xué)中應(yīng)用的因素及應(yīng)對策略。

[關(guān)鍵詞]虛擬現(xiàn)實技術(shù);現(xiàn)代高校;教育系統(tǒng)建設(shè)

doi：10.3969/j.issn.1673 - 0194.2019.22.099

[中圖分類號]G434[文獻標(biāo)識碼]A[文章編號]1673-0194（2019）22-0-02

0? ? ?引 言

在當(dāng)今信息時代環(huán)境下，計算機技術(shù)在社會各個領(lǐng)域發(fā)揮著極其重要的作用，在現(xiàn)代高校教育領(lǐng)域中扮演著十分重要的角色。同時依托于計算機設(shè)備的虛擬現(xiàn)實技術(shù)也逐漸發(fā)展了起來，起初被創(chuàng)建應(yīng)用于軍事領(lǐng)域，在不斷發(fā)展中開始應(yīng)用于社會其他領(lǐng)域，在高校教育系統(tǒng)建設(shè)領(lǐng)域中也逐漸得到了較多重視。虛擬現(xiàn)實技術(shù)融合了圖形圖像技術(shù)、仿真技術(shù)、人工智能、傳感技術(shù)以及顯示技術(shù)等多種先進技術(shù)，在虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)中，用戶可以通過視覺、聽覺和觸覺來感知虛擬的環(huán)境。隨著信息技術(shù)發(fā)展，虛擬現(xiàn)實技術(shù)已經(jīng)成為提高教學(xué)質(zhì)量的重要手段，尤其是在高校實踐教學(xué)中，不僅能夠模擬真實實驗的全過程，也能夠有效克服真實實驗中存在的各種弊端，從而提供高質(zhì)量的教學(xué)，促進高校教育系統(tǒng)建設(shè)。虛擬現(xiàn)實技術(shù)的發(fā)展越來越成熟，具有沉浸性、交互性、互動性和構(gòu)想性等特點，將會有力推動現(xiàn)代高校教育系統(tǒng)建設(shè)。

1? ? ?虛擬現(xiàn)實技術(shù)相關(guān)概述

1.1? ?概念

虛擬現(xiàn)實技術(shù)也可以稱為靈境技術(shù)，在當(dāng)前環(huán)境下是一種十分先進的仿真技術(shù)手段，具有沉浸性、交互性和構(gòu)想性等特點。虛擬現(xiàn)實技術(shù)綜合了圖形圖像技術(shù)、計算機網(wǎng)絡(luò)、仿真等多種較為先進的技術(shù)，能夠?qū)ο鄳?yīng)的真實環(huán)境進行很好模擬，用戶通過視覺、聽覺和觸覺，并利用多種交互設(shè)備與虛擬環(huán)境中的對象進行相應(yīng)交互，能夠讓用戶感受到一種身臨其境的感覺。當(dāng)前在高校教育系統(tǒng)建設(shè)中，虛擬現(xiàn)實技術(shù)逐漸得到越來越多的重視，隨著高校信息化建設(shè)不斷發(fā)展，虛擬現(xiàn)實技術(shù)會在高校教育系統(tǒng)建設(shè)中發(fā)揮出十分重要的促進作用。

1.2? ?層次分析

虛擬現(xiàn)實技術(shù)具有沉浸、交互、構(gòu)想等3個基本特征，而沉浸、交互是其中重要的特征。在當(dāng)前社會各個領(lǐng)域中都有應(yīng)用到虛擬現(xiàn)實技術(shù)，不同場景的需求形成的虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)不同，一般可以劃分為4個層次，其中包括桌面式虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)、沉浸式虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)、分布式虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)以及增強式虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)。桌面式虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)使用普通的計算機就可以模擬出虛擬環(huán)境，可以直接利用計算機屏幕讓參與者感受，在交互上也只是使用鍵盤或者鼠標(biāo)與系統(tǒng)進行相應(yīng)控制;沉浸式虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)通過利用高檔工作站、高性能圖形加速卡以及相應(yīng)交互設(shè)備，能夠?qū)⑴c者真正與外界環(huán)境進行隔離，使用戶完全沉浸在虛擬環(huán)境中;分布式虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)能夠?qū)⒉煌恢玫奶摂M現(xiàn)實系統(tǒng)進行有效連接，從而充分利用不同的資源，為達到某一個目的而創(chuàng)造出相應(yīng)虛擬環(huán)境;讓用戶看見現(xiàn)實環(huán)境中的物體，將真實的環(huán)境和虛擬的環(huán)境進行相應(yīng)融合。

2? ? ? 虛擬現(xiàn)實技術(shù)在高校教育系統(tǒng)建設(shè)中的應(yīng)用

2.1? ?在高校教學(xué)中的應(yīng)用

虛擬現(xiàn)實技術(shù)在高校醫(yī)學(xué)、建筑、機械等學(xué)科領(lǐng)域中得到了較為廣泛的應(yīng)用，通過使用虛擬現(xiàn)實技術(shù)能夠為學(xué)生提供一個模擬真實學(xué)習(xí)環(huán)境的場所，學(xué)生能夠在交互式的學(xué)習(xí)環(huán)境中更加深刻理解所學(xué)知識，并提升自身實踐操作能力。在虛擬現(xiàn)實技術(shù)的支持下，學(xué)生還可以與其他學(xué)生很好地進行交流，增強自身的體驗感和學(xué)習(xí)興趣。

2.1.1? ?在課堂教學(xué)方面

在課堂教學(xué)過程中遇到較為抽象難懂的知識點時，傳統(tǒng)的教學(xué)方式是采用板書的形式進行相應(yīng)講解，但是往往得不到較好的教學(xué)效果。通過使用虛擬現(xiàn)實技術(shù)，教師在課堂教學(xué)過程中可以模擬三維的場景或者物體，不但豐富了教學(xué)內(nèi)容，也能夠很好地提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和教學(xué)效果。比如在高校的醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中，通過應(yīng)用虛擬現(xiàn)實技術(shù)可以創(chuàng)造出一個“虛擬人”，學(xué)生通過相關(guān)設(shè)備就能夠從各個角度立體觀察人體組織結(jié)構(gòu);在高校計算機應(yīng)用課程教學(xué)中，教師將虛擬系現(xiàn)實技術(shù)引入“計算機硬件”教學(xué)環(huán)節(jié)中，以便提高教學(xué)效果。同時在其他學(xué)科的教學(xué)中，虛擬現(xiàn)實技術(shù)也有較為廣泛的應(yīng)用。

2.1.2? ?實驗教學(xué)方面

在高校教育系統(tǒng)中，課程實驗教學(xué)是其中十分重要的環(huán)節(jié)，但對于一部分高校來說，在經(jīng)費、場地、設(shè)備、人數(shù)等因素限制下，高校不能很好地為學(xué)生提供多次練習(xí)的機會，甚至有一些實驗無法開展。為了改善高校實驗教學(xué)的效果，高校開始嘗試使用虛擬現(xiàn)實技術(shù)完善實驗教學(xué)條件，比如對于醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的課程而言，許多醫(yī)學(xué)知識需要經(jīng)過相應(yīng)實驗操作進行掌握，在傳統(tǒng)的實驗教學(xué)中，大多利用小動物進行實驗操作，這不僅增加了學(xué)校實驗教學(xué)的成本，而且學(xué)生進行實驗操作的機會也非常少，通過利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)可以模擬相應(yīng)標(biāo)本、病體和設(shè)備，學(xué)生通過對虛擬對象進行實驗操作，能夠達到比實際實驗更加真實的體驗，從而更加有助于掌握學(xué)科知識，提高學(xué)習(xí)效率。同時，學(xué)生可以進行反復(fù)實驗操作，進而達到熟練掌握的地步。

2.1.3? ?虛擬實訓(xùn)方面

隨著我國政府對職業(yè)教育的重視，職業(yè)教育得到了快速發(fā)展，高職院校也在加快實訓(xùn)場地建設(shè)來滿足實訓(xùn)教學(xué)需要。但是實訓(xùn)場地建設(shè)往往會受到較多因素影響，具有較長的建設(shè)周期，而且實訓(xùn)設(shè)施的先進性也會跟不上時代發(fā)展的潮流。隨著高職院校學(xué)生人數(shù)不斷增加，實訓(xùn)器材的消耗量也在不斷增加，應(yīng)用和維護成本也在不斷上升，并且學(xué)生也不能進行自主實訓(xùn)，實訓(xùn)內(nèi)容比較單一。而利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)結(jié)合計算機技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，與實訓(xùn)儀器進行有效配合，能夠很好地提升實訓(xùn)的整體性能，而且虛擬實訓(xùn)還表現(xiàn)出較強的交互性，學(xué)生可以根據(jù)自己的想法進行大膽創(chuàng)新和探索，不斷提高學(xué)生的動手能力、創(chuàng)新能力等。

2.2? ?在高校數(shù)字圖書館建設(shè)中的應(yīng)用

利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)需要投入大規(guī)模的資金，且對硬件的要求比較高，圖書館應(yīng)用虛擬現(xiàn)實技術(shù)的研究剛剛起步，我國目前環(huán)境下，在圖書館中應(yīng)用虛擬現(xiàn)實技術(shù)創(chuàng)建了新館漫步系統(tǒng)，在圖書館相應(yīng)虛擬現(xiàn)實體驗區(qū)，學(xué)生可以在虛擬環(huán)境中參觀圖書館建設(shè)和閱覽室分布。隨著高校教育系統(tǒng)建設(shè)不斷推進以及科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，虛擬現(xiàn)實技術(shù)一定會在高校圖書館中得到普遍應(yīng)用。

3? ? ?影響虛擬現(xiàn)實技術(shù)在高校教育系統(tǒng)建設(shè)中應(yīng)用的因素及其應(yīng)對策略

3.1? ?應(yīng)用虛擬現(xiàn)實技術(shù)的成本及其應(yīng)對策略

虛擬現(xiàn)實技術(shù)通常能夠劃分為桌面式虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)、沉浸式虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)、分布式虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)以及增強式虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)4個層次，在這些虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)中，桌面式虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)是一種較為低級的虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)，通過使用普通的計算機就可以模擬出虛擬環(huán)境，可以直接利用計算機屏幕讓參與者進行感受，在交互上也只是使用鍵盤或者鼠標(biāo)與系統(tǒng)進行相應(yīng)控制，雖然具有較差的沉浸性，但具有相對較低的成本，能夠滿足高校教學(xué)相關(guān)需求。面對虛擬現(xiàn)實技術(shù)較高的應(yīng)用成本，想要充分發(fā)揮虛擬現(xiàn)實技術(shù)在高校教育系統(tǒng)中的應(yīng)用作用，高校需要對虛擬現(xiàn)實技術(shù)的成本和體驗感進行綜合考慮，進而進行相應(yīng)決定。但相對來說，使用桌面虛擬現(xiàn)實技術(shù)具有更高的性價比。對于高校教育系統(tǒng)建設(shè)工作而言，虛擬現(xiàn)實技術(shù)具有十分重要的作用，高校需要進行相應(yīng)頂層設(shè)計，合理支持虛擬現(xiàn)實技術(shù)的應(yīng)用。

3.2? ?傳統(tǒng)教學(xué)平臺的影響及其應(yīng)對策略

在傳統(tǒng)教學(xué)模式和教學(xué)體系下，傳統(tǒng)教學(xué)平臺已經(jīng)不能適應(yīng)社會發(fā)展，也無法更好地滿足高校教學(xué)的需求，同時也不能滿足虛擬現(xiàn)實技術(shù)對教學(xué)平臺的需求，所以高校應(yīng)該針對傳統(tǒng)教學(xué)平臺進行相應(yīng)升級改造，從而滿足開展虛擬教學(xué)的相關(guān)需求。建設(shè)相應(yīng)虛擬教學(xué)平臺，需要依靠虛擬現(xiàn)實技術(shù)的軟硬件平臺，軟硬件平臺可以是工作站也可以是個人計算機設(shè)備。在構(gòu)建虛擬教學(xué)平臺時，要借助一定的虛擬現(xiàn)實教學(xué)開發(fā)工具，同時也要綜合考慮多方面的內(nèi)容。

3.3? ?傳統(tǒng)教學(xué)模式的影響及其應(yīng)對策略

傳統(tǒng)的教學(xué)模式過于注重知識體系的系統(tǒng)性，教師在教學(xué)過程中處于主導(dǎo)地位，教學(xué)方式過于單一，缺少對新技術(shù)的使用，教學(xué)效率也不高，學(xué)生處于被動接受知識的狀態(tài)，自身的主觀能動性得不到有效發(fā)揮，不能很好地激起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。隨著教育信息化建設(shè)，新技術(shù)的應(yīng)用需要有相應(yīng)教學(xué)模式來引導(dǎo)，從而適應(yīng)虛擬現(xiàn)實技術(shù)的應(yīng)用。通過積極構(gòu)建相應(yīng)虛擬教學(xué)平臺和系統(tǒng)，開展基于虛擬現(xiàn)實技術(shù)的教學(xué)模式，可以有效實現(xiàn)教學(xué)過程的虛擬化，改變教師在教學(xué)過程中的主體地位，突出學(xué)生的主體作用。在虛擬教學(xué)模式下可以充分共享和及時更新相應(yīng)教學(xué)資源，設(shè)置更加多元化的教學(xué)目標(biāo)，同時也有助于學(xué)生進行動態(tài)學(xué)習(xí)。

4? ? ?結(jié) 語

隨著社會經(jīng)濟的快速發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的不斷進步，虛擬現(xiàn)實技術(shù)在高校教育系統(tǒng)建設(shè)中發(fā)揮著越來越重要的作用。虛擬現(xiàn)實技術(shù)融合了圖形圖像技術(shù)、仿真技術(shù)、人工智能、傳感技術(shù)以及顯示技術(shù)等多種先進技術(shù)，具有沉浸性、交互性和構(gòu)想性等特點。本文分析了虛擬現(xiàn)實技術(shù)在高校教育系統(tǒng)建設(shè)中的應(yīng)用，同時探討了影響該技術(shù)在高校教育教學(xué)中應(yīng)用的因素及其應(yīng)對策略，從而為虛擬現(xiàn)實技術(shù)在高校教育系統(tǒng)建設(shè)中的應(yīng)用提供一定參考。

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