VR技術(shù)的虛擬教學(xué)應(yīng)用研究

●吳 翔

近年來，隨著信息技術(shù)發(fā)展進(jìn)程的不斷深入，在教學(xué)活動(dòng)中，媒體技術(shù)的應(yīng)用類型越來越豐富，且應(yīng)用范圍越來越廣，多媒體技術(shù)在教育領(lǐng)域應(yīng)用日益成熟之后，又有更多新型教學(xué)媒體出現(xiàn)在教學(xué)領(lǐng)域中，即為虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)。這項(xiàng)技術(shù)最早被提出是在上世紀(jì)末期，屬于嶄新的綜合性信息技術(shù)之一，這項(xiàng)技術(shù)在設(shè)計(jì)中融入了多媒體技術(shù)、數(shù)字圖像處理技術(shù)、傳感器技術(shù)、計(jì)算機(jī)圖形學(xué)等等多項(xiàng)信息技術(shù)。因?yàn)閂R技術(shù)所生成的音效和視覺的立體效果，人機(jī)交互的實(shí)現(xiàn)是在和諧友好、自然技能基礎(chǔ)上的，讓多媒體教學(xué)實(shí)現(xiàn)從二維到三維的轉(zhuǎn)變，為學(xué)生創(chuàng)建一個(gè)境界逼真的虛擬教學(xué)環(huán)境。

一、VR技術(shù)特征分析

（一）沉浸性

VR技術(shù)的實(shí)現(xiàn)主要是通過計(jì)算機(jī)技術(shù)為人們構(gòu)建一個(gè)虛擬環(huán)境，讓體驗(yàn)者可以在虛擬環(huán)境中獲得參與感，而且從中獲得的感知仿佛置身于真實(shí)環(huán)境中，體驗(yàn)身臨其境之感。

（二）交互性

VR技術(shù)是利用計(jì)算機(jī)技術(shù)為人們構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)虛擬現(xiàn)實(shí)情境時(shí)，人們可以通過自己的主觀意識(shí)來操控周圍的虛擬事物，并且虛擬事物會(huì)予以體驗(yàn)者相應(yīng)的感知反饋。

（三）想象性

VR技術(shù)的實(shí)現(xiàn)需要人們具有較強(qiáng)的想象力，并且可以為體驗(yàn)者創(chuàng)造一個(gè)廣闊的想象空間。VR技術(shù)不僅可以運(yùn)用相關(guān)技術(shù)為人們創(chuàng)設(shè)一個(gè)現(xiàn)實(shí)中不存在的環(huán)境，還可以運(yùn)用網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)技術(shù)為體驗(yàn)者模擬出一個(gè)顯示世界中的情境。

（四）感知性

一般而言，VR技術(shù)的實(shí)現(xiàn)，主要是利用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)從體驗(yàn)者的聽覺和視覺兩方面出發(fā)，以增強(qiáng)人們?cè)谔摂M世界中的感覺，但是，VR技術(shù)不僅可以為人們提供真實(shí)的味覺和觸覺，還可以讓人們?cè)谔摂M環(huán)境中體驗(yàn)到聽覺和視覺，因此，可以通過多重感知性，增強(qiáng)人們的體驗(yàn)感。

二、VR技術(shù)虛擬教學(xué)概念

VR技術(shù)虛擬現(xiàn)實(shí)教學(xué)方式就是指將新技術(shù)融入到教學(xué)實(shí)踐中，并提高教學(xué)方式的適應(yīng)性，是一種培養(yǎng)現(xiàn)代化新型人才的教學(xué)方式，是讓體驗(yàn)者在虛擬空間中參與教學(xué)活動(dòng)的教學(xué)方式之一。從廣義上看，VR技術(shù)在教學(xué)活動(dòng)中的應(yīng)用，不僅可以創(chuàng)設(shè)虛擬教師、虛擬實(shí)驗(yàn)室、虛擬教室等，可以通過虛擬環(huán)境創(chuàng)設(shè)，讓學(xué)生在其中進(jìn)行相關(guān)問題探究和學(xué)習(xí)。從狹義上看，VR技術(shù)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在教學(xué)活動(dòng)中的應(yīng)用，可以為學(xué)生構(gòu)建一個(gè)虛擬的學(xué)習(xí)環(huán)境，可以從另一個(gè)角度將知識(shí)點(diǎn)展現(xiàn)出來，進(jìn)而讓學(xué)生在虛擬環(huán)境中可以更加清晰、準(zhǔn)確地掌握更多的知識(shí)，同時(shí)在虛擬環(huán)境中，還可以加深他們對(duì)知識(shí)的記憶，提高探究欲望。在VR虛擬環(huán)境中，可以讓學(xué)生通過自我感受在虛擬視覺、虛擬感覺來獲取更多的信息。就某種角度而言，VR技術(shù)在教學(xué)中的應(yīng)用，與當(dāng)今新課程改革教學(xué)需求相符，將學(xué)生作為課堂教學(xué)的主體，通過自主感受，對(duì)學(xué)生的自我思考能力、自主學(xué)習(xí)能力進(jìn)行有效培養(yǎng)。VR虛擬技術(shù)的應(yīng)用可以在很大程度上加強(qiáng)教學(xué)內(nèi)容和先進(jìn)技術(shù)的結(jié)合，通過網(wǎng)絡(luò)資料的積累，拓寬教學(xué)和學(xué)生的知識(shí)視野，可以在很大程度上對(duì)教學(xué)空間進(jìn)行延伸，同時(shí)，可以通過教學(xué)資源收集，豐富教學(xué)內(nèi)容。VR技術(shù)虛擬教學(xué)方式可以打破傳統(tǒng)教學(xué)方式在時(shí)間、空間上的限制，通過虛擬教學(xué)場景設(shè)置，可以有效彌補(bǔ)教師在情境創(chuàng)設(shè)中現(xiàn)實(shí)情境無法實(shí)現(xiàn)的內(nèi)容。虛擬教學(xué)情境設(shè)置不僅可以促進(jìn)教學(xué)發(fā)展，創(chuàng)新教學(xué)模式，還可以為課堂教學(xué)帶來相關(guān)的技術(shù)支持，提高教學(xué)服務(wù)質(zhì)量。

三、VR技術(shù)在虛擬教育中的應(yīng)用

（一）模擬演示

虛擬教學(xué)方式能夠利用模型演示將教學(xué)內(nèi)容向?qū)W生演示，讓學(xué)生對(duì)教學(xué)內(nèi)容有更加直觀的了解，同時(shí)可以加強(qiáng)其對(duì)既有知識(shí)與已學(xué)知識(shí)之間聯(lián)系的認(rèn)知，進(jìn)而對(duì)新接觸的知識(shí)有更準(zhǔn)確的理解。模型教學(xué)可以分為數(shù)學(xué)模型和實(shí)物模型兩種類型。數(shù)學(xué)模型主要表現(xiàn)為由邏輯表達(dá)、公式等組成的數(shù)學(xué)結(jié)構(gòu)，其主要研究對(duì)象和表達(dá)內(nèi)容存在一定的相似性，這種數(shù)學(xué)結(jié)構(gòu)就是數(shù)學(xué)模型。實(shí)物模型可以讓學(xué)生看到更直觀的事物運(yùn)動(dòng)方式，在當(dāng)前應(yīng)用在教學(xué)中的媒體技術(shù)中最為理想的一種形式。在教學(xué)過程中，教師可以利用教學(xué)模型的建立、分析和解答，讓學(xué)生對(duì)所學(xué)習(xí)的內(nèi)容和研究對(duì)象有更清晰的認(rèn)知，相關(guān)研究對(duì)象的描述可以利用數(shù)學(xué)模型來實(shí)現(xiàn)，進(jìn)而對(duì)研究對(duì)象的運(yùn)動(dòng)變化和發(fā)展規(guī)律有更準(zhǔn)確的認(rèn)識(shí)。

在教學(xué)實(shí)踐中教師可以利用VR技術(shù)將教學(xué)內(nèi)容以這兩種教學(xué)模型的方式展現(xiàn)出來，一種是數(shù)學(xué)模型可以將函數(shù)知識(shí)的變化情況展現(xiàn)出來，利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)對(duì)學(xué)生的視覺產(chǎn)生沖擊，強(qiáng)化他們對(duì)相關(guān)知識(shí)內(nèi)容的記憶與吸收，讓他們對(duì)數(shù)學(xué)知識(shí)有更直觀的認(rèn)識(shí)，體會(huì)到數(shù)學(xué)知識(shí)的魅力；另一種是可視的實(shí)際模型，例如通過實(shí)際模型構(gòu)建，讓學(xué)生可以看到相關(guān)圖形或知識(shí)的組成和構(gòu)建。

（二）計(jì)算機(jī)仿真

近年來，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展進(jìn)程不斷深入，在教學(xué)活動(dòng)中計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用范圍越來越廣泛，應(yīng)用形式越來越多，如多媒體等，這項(xiàng)技術(shù)為VR技術(shù)在教學(xué)中的應(yīng)用奠定了良好基礎(chǔ)，為教學(xué)過程中計(jì)算機(jī)仿真教學(xué)的實(shí)現(xiàn)提供良好的技術(shù)支持?，F(xiàn)在，很多院校為了提高教學(xué)質(zhì)量、擴(kuò)大教學(xué)規(guī)模，常采取多校聯(lián)合辦學(xué)方式，在教學(xué)管理方面，可以將課堂教學(xué)內(nèi)容與VR技術(shù)有效結(jié)合在一起。學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中，教師所講解的知識(shí)僅限制在教材內(nèi)容中，為學(xué)生提供的實(shí)踐活動(dòng)較少，對(duì)于相關(guān)教學(xué)內(nèi)容也受到模擬演練的限制。對(duì)于需要技術(shù)實(shí)踐的教學(xué)內(nèi)容來說，如果學(xué)生不能進(jìn)行親自實(shí)踐訓(xùn)練，那么就無法切實(shí)掌握知識(shí)內(nèi)容。但是，通過計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的應(yīng)用，就可以實(shí)現(xiàn)相關(guān)場景、儀器、設(shè)備等教學(xué)所需內(nèi)容的再現(xiàn)，利用多媒體技術(shù)將課件內(nèi)容以聲音、圖片、視頻等形式展現(xiàn)出來，為學(xué)生創(chuàng)設(shè)虛擬場景，增強(qiáng)學(xué)生在教學(xué)中參與感和實(shí)踐性。對(duì)于那些無法在課堂教學(xué)中呈現(xiàn)的抽象知識(shí)，或者那些無法用語言清楚描述出來的知識(shí)，或者人類無法看到的事物，如原子知識(shí)、分子知識(shí)、外太空世界等，甚至是歷史知識(shí)的重現(xiàn)，都可以利用VR技術(shù)實(shí)現(xiàn)虛擬演示。因?yàn)橛?jì)算機(jī)虛擬技術(shù)具有非常龐大的信息量以及強(qiáng)大的仿真能力，且具有較強(qiáng)的可重復(fù)性，教師可以利用網(wǎng)絡(luò)資源收集自己所需的教學(xué)資料，并通過VR技術(shù)將其完美展現(xiàn)出來，提高學(xué)生的課堂參與感。

例如，地理教師在為學(xué)生講解大氣變化相關(guān)知識(shí)時(shí)，如果依然延續(xù)傳統(tǒng)教學(xué)方式，那么，教學(xué)活動(dòng)開展，也僅限于教師在黑板上繪制大致的氣象變化圖樣，或者干脆按照教材內(nèi)容照本宣科，無法將陽光、大氣、天空之間的關(guān)系體現(xiàn)出來。但是，通過對(duì)VR仿真技術(shù)的應(yīng)用，便可以讓學(xué)生直觀地看到大氣變化的真實(shí)情況，讓學(xué)生體會(huì)到身臨其境之感，進(jìn)而對(duì)地理知識(shí)有更好的理解和記憶，提高教學(xué)質(zhì)量。

四、結(jié)束語

綜上所述，隨著VR技術(shù)在人們生活中的出現(xiàn)，以及其在教學(xué)過程中應(yīng)用范圍的不斷擴(kuò)大，成為時(shí)代發(fā)展和教育事業(yè)發(fā)展的新寵兒。同時(shí)VR技術(shù)也是促進(jìn)教育事業(yè)改革的重要手段，將教育事業(yè)推向新高點(diǎn)。教師要對(duì)VR技術(shù)進(jìn)行合理利用，但是要注意謹(jǐn)慎把握方向，將課堂教學(xué)與VR技術(shù)有效結(jié)合在一起，打破教學(xué)活動(dòng)空間和時(shí)間限制，為其提供更多可能性。