VR虛擬現(xiàn)實技術(shù)在高等教育的應用分析

武虹

摘 要：VR虛擬現(xiàn)實技術(shù)作為當下最為先進的一種計算機仿真技術(shù)，自出現(xiàn)以來，就備受人們的關(guān)注和重視，在各行各業(yè)都得到了有效的應用。將虛擬現(xiàn)實技術(shù)應用到高等教育教學工作中，能夠進一步促進教育教學水平的提高，幫助高等教育事業(yè)突破現(xiàn)有教學層次，豐富教學的手段，增強教學的質(zhì)量。因此文章就對現(xiàn)階段高等教育中虛擬現(xiàn)實技術(shù)的應用進行了探究，并對進一步分析了現(xiàn)階段高等教育中最現(xiàn)實技術(shù)應用所面臨的挑戰(zhàn)，以供借鑒。

關(guān)鍵詞：VR虛擬現(xiàn)實技術(shù);高等教育;應用

中圖分類號：G642 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2020）02-0046-02

1虛擬現(xiàn)實技術(shù)概況

1.1虛擬現(xiàn)實技術(shù)概念分析

虛擬現(xiàn)實技術(shù)也就是VR技術(shù)，其英文全稱為VirtualReality，該技術(shù)是建立在傳感器技術(shù)、人工智能、人機交互、計算機等多項技術(shù)的基礎之上，它能夠構(gòu)建出極其逼真的三維空間。使用者就能夠借助相關(guān)設備的幫助，在三維空間內(nèi)獲得聽覺、觸覺、視覺等各個方面真實感官感受。并且使用者在所模擬的空間環(huán)境中，并不僅僅是處于旁觀地位，并且還可以借助相關(guān)設備來實現(xiàn)在三維空間內(nèi)的行為活動，同時在使用者產(chǎn)生行為活動時，空間內(nèi)產(chǎn)生相應的動作和反饋。虛擬現(xiàn)實技術(shù)幫助人機對話突破了新的層次，為人們的生活工作提供了新的方法和新的模式。與以往的視頻音頻傳輸技術(shù)不同，虛擬現(xiàn)實技術(shù)能夠帶給使用者更加真實的感官感受和場景體驗，這是以往其他技術(shù)完全不可比擬的。在現(xiàn)階段無論是工業(yè)生產(chǎn)、軍事，還是在日常娛樂生活中，虛擬現(xiàn)實技術(shù)的應用都非常廣泛，但是在高等教育事業(yè)中，對于該技術(shù)的應用還有待研究和加強，在今后必須強化虛擬現(xiàn)實技術(shù)在高等教育事業(yè)中的研究和應用[1]。

1.2虛擬現(xiàn)實技術(shù)特點分析

最現(xiàn)實技術(shù)的最大特點主要包括以下幾個方面：（1）沉浸感。由于虛擬現(xiàn)實技術(shù)能夠創(chuàng)造一種非常真實的虛擬環(huán)境，這就會使使用者在進入到所創(chuàng)建的虛擬環(huán)境中時，會沉浸其中，難以辨別真實和虛擬之間的界限，從而就會沉浸到虛擬空間內(nèi)，出現(xiàn)沉浸感。（2）交互性。交互性指的是使用者在虛擬環(huán)境中的可操作性以及虛擬環(huán)境所能夠給予其的反饋程度。在虛擬空間內(nèi)，使用者不僅僅可以聽到和看到相關(guān)的聲音圖像，并且使用者還可以行操作，然后虛擬空間就會根據(jù)使用者的操作來進行反饋，這樣就能夠?qū)⑹褂谜咭踩谌氲教摂M空間內(nèi)部。（3）構(gòu)想性。利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)，既可以將現(xiàn)實中的場景進行還原和重塑，同時還可以根據(jù)人們的想象來建立一個不存在的虛擬場景和虛擬空間。

2虛擬現(xiàn)實技術(shù)對高等教育的影響

通過應用虛擬現(xiàn)實技術(shù)，能夠結(jié)合具體教學創(chuàng)造各種各樣的情景，這樣就可以使學生在情景中體驗更加真實的教學實例，直接直觀的接觸相關(guān)知識和技能和進行鍛煉實踐。（1）對教學理念的影響。在以往的教育教學中，教師在課堂中主導一切，學生在課堂學習中只是被動的接受，整體的參與度積極性都相對較差。但是通過運用虛擬現(xiàn)實技術(shù)，就能夠改變這一教育理念，能夠進一步加強學生在學習中的主導性，使學生占據(jù)課堂的主體，直接直觀的參與到課堂學習之中，將所有學生有效連接到一起，提高學生的課堂體驗感，使教學效率和有效性得到進一步提高。（2）實現(xiàn)體驗式教學。在生活中存在許多無法直接接觸或者看到的事物或者變化，但是通過虛擬現(xiàn)實技術(shù)就可以為這些變化和事物進行模擬具象，然后教師就可以將這些變化事物以更加直觀生動的形象傳遞給學生和講解給學生，增強學生對于相關(guān)知識的感官體驗。此外，通過虛擬現(xiàn)實技術(shù)，還可以進一步促進學生探索能力和思維邏輯能力的增強，因為利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)能夠組建虛擬場景，對于實驗研究、實踐操作等方面有著非常重要的幫助。（3）對教學內(nèi)容的影響。虛擬現(xiàn)實技術(shù)不僅可以將具體教學內(nèi)容詳細細致的告知學生，構(gòu)建出更加有層次性和興趣性的教學內(nèi)容，吸引學生主動進行相關(guān)教學內(nèi)容的學習，增強課堂教學的有效性[2]。

3 VR虛擬現(xiàn)實設計制作流程

3.1 前期策劃

根據(jù)具體設計目的和設計要求，開展相關(guān)實地測試和調(diào)研分析，采集相關(guān)的數(shù)據(jù)和規(guī)劃資料，然后完成對平面圖、場景尺寸、風格、交互功能分化等方面的確定，為后續(xù)工作的開展奠定基礎。

3.2 CAD 制圖及 UV 拆分

在當下基本都會采用CAD制圖軟件來完成工程圖的制作，該軟件具備非常強大的功能，并且操作方便，在當下建筑、機械、設計等多領域都得到了廣泛應用。利用該軟件來完成對初期設計構(gòu)想的進一步加工處理，準確確定相關(guān)場景的尺寸、物體大小、材料規(guī)格等等。

3.3 三維建模

在當下有許多軟件都可以進行三維建模，比如3DMAX、MAYA等等，但是不同軟件的適用范圍和優(yōu)勢領域是有所不同的，在進行電影動畫等三維制作時，一般都會采用MAYA軟件，而在進行工程或者室內(nèi)外情景等方面的三維鍵模式一般都會采用3DMAX軟件。在具體模型構(gòu)建時需要注意以下幾點：首先，盡可能縮減模型面數(shù)，在滿足預期效果的基礎上，減少模型面數(shù)量;其次，對于同類型物體，在完成一次制作后，應采用工具來進行復制，加快工作效率;再者，刪除隱蔽部位的面片數(shù)據(jù)，對模型進行進一步優(yōu)化;最后，合理布線，優(yōu)化物體結(jié)構(gòu)。在進行UV拆分時，要保持VU點均勻，避免產(chǎn)生貼圖畫面變形拉扯等問題[3]。

3.4 虛幻引擎UE4虛擬現(xiàn)實制作

在UE4軟件中導入將已完成的FBX格式模型，并對其按照設計計劃進行貼圖和燈光設置。對互動部分按照要求和尺度來進行合理規(guī)劃，比如互動方式、碰撞類型等等。同時，程序編輯人員要根據(jù)設計要求來完成相應的程序數(shù)據(jù)編寫。

在當下一般采用C語言編程、藍圖編程兩種，前者一般適合專業(yè)計算機人員，后者則適合美工方面的相關(guān)人員。同時藍圖編程的可視化效果更好，并且在工作效率和功能方面也可以達到C++的水準。在材質(zhì)、燈光、互動等環(huán)節(jié)的工作完成后，就可以開展渲染構(gòu)建和測試。在經(jīng)過測試無問題后，就可以按照既定終端環(huán)境打包輸出。

4 VR虛擬現(xiàn)實技術(shù)在高等教育的應用

4.1 VR教育應用于三維物體展示與事件還原

虛擬現(xiàn)實技術(shù)在三維成像方面具備非常強大的功能，通過虛擬現(xiàn)實技術(shù)能夠幫助在具體學科教學中構(gòu)建出更加真實直觀的物體模型，幫助學生更好的理解相關(guān)抽象知識，尤其在當下物理、化學、生物等理工科教育教學中，有許多知識都非常抽象，結(jié)構(gòu)極其微小，在以往教學中不僅課堂枯燥，而且學習難度較大，但是在應用虛擬現(xiàn)實技術(shù)后，就可以構(gòu)建出一個真實直觀的分子結(jié)構(gòu)或者生物組織結(jié)構(gòu)，增強學生在課堂中的趣味性，降低學習難度。同時，在歷史、考古、文學音樂等相關(guān)學科的教學中，也可以利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)來對以往的事件或者平常難以觸摸或者接觸的事物進行重建，使學生通過虛擬現(xiàn)實模型來直接直觀的感受到這些經(jīng)典事物、經(jīng)典文化、名勝古跡等等，增強學生的感觀感，促進教育教學效果的增強。比如在歷史教學中，教師就可以利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)來構(gòu)建故宮模型，從而使學生可以直觀直接的感受到故宮的規(guī)模宏大和歷史悠久，體會古代王朝的更迭交匯，增強學生在學習中的趣味性，激發(fā)學生的學習積極性[4]。

4.2 VR教育應用于技能訓練與場所模擬

在高等教育中最為重要的就是實踐教學，但是由于受到教學場地、資金、設備設施等方面的限制，在現(xiàn)階段的高等教育教學中實踐訓練的機會相對較少，但是只有通過實踐鍛煉，才可以促進學生技能水平的增強和知識掌握程度的加深。而通過虛擬現(xiàn)實技術(shù)就可以模擬相應的實訓場所，為學生提供更多更真實的實踐訓練機會。并且在應用虛擬現(xiàn)實技術(shù)來模擬相應的實訓空間后，還可以直接在空間內(nèi)指導學生進行實踐訓練，使學生沉浸到虛擬實現(xiàn)空間中，提高學習的有效性和學習的積極性。同時，利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)做模擬的實訓空間不會因為天氣場地或者師資力量等方面因素影響而阻礙學生的學習時間，使學生可以得到充分的實踐鍛煉。在具體的教育教學中，教師通過語言和相關(guān)課件根本無法將課程內(nèi)容詳細直觀、全面的展示給學生，但是通過虛擬現(xiàn)實技術(shù)，就可以直接將課程內(nèi)容具體化和實物化，使學生可以感同身受，身臨其境。比如在當下手術(shù)實訓中，應用虛擬現(xiàn)實技術(shù)就可以幫助學生創(chuàng)建手術(shù)模擬場景，使學生在模擬場景中體會如何進行手術(shù)，增強自身實際操作水平，完善自身的缺點和不足。

5虛擬現(xiàn)實技術(shù)在教育應用中將面臨的挑戰(zhàn)

雖然虛擬現(xiàn)實技術(shù)在高等教育中有著非常良好的應用前景和應用效果，但是在具體應用中還會受到以下幾方面因素的影響，阻礙虛擬現(xiàn)實技術(shù)在高等教育中的推廣和應用。首先，在現(xiàn)階段虛擬現(xiàn)實設備的便攜性較差，整體設備體積也相對較大，給使用者會帶來較多的不便，所以在今后需要盡可能提高設備的便攜性和縮小設備體積。其次，雖然在現(xiàn)階段虛擬與現(xiàn)實技術(shù)可以應用到高等教育教學中，但是必須對具體的學習環(huán)境和教學范圍進行確定后，才可以通過虛擬現(xiàn)實技術(shù)來進行相應環(huán)境情景的構(gòu)建。但是在當下學習環(huán)境要求相對較高，相關(guān)的設備設施價格昂貴，有許多高校都不具備大規(guī)模采購設備設施的實力，并且對于場地要求也相對較高，這就給虛擬現(xiàn)實技術(shù)在高等教育中的應用帶來了阻礙，所以在今后需要不斷降低設備儀器成本[5]。

6結(jié)語

在當下高等教育中VR虛擬現(xiàn)實技術(shù)具有非常好的應用效果和應用前景，通過應用虛擬現(xiàn)實技術(shù)不僅能夠提高教育教學的生動性和課堂趣味性，激發(fā)學生的注意力和學習興趣，并且還可以進行實訓基地等的建設，為學生提供更多更有效的實踐鍛煉機會，進學生的全方位發(fā)展。但是在具體的虛擬現(xiàn)實技術(shù)應用過程中，必須做好對相關(guān)技術(shù)的分析研究，結(jié)合自身實際情況來進行虛擬現(xiàn)實技術(shù)的應用。此外，還需要重視對虛擬現(xiàn)實技術(shù)的進一步研究和完善，使其更加符合高等教育的現(xiàn)狀和實際情況。

參考文獻

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[3] 鐘潔，陳哲，常培俊.虛擬現(xiàn)實技術(shù)在教育領域的發(fā)展思考[J].企業(yè)科技與發(fā)展，2017（12）：101-103+107.

[4] 蔡龍輝.虛擬現(xiàn)實技術(shù)在職教實訓教學中的應用研究[D].廣州：廣東技術(shù)師范學院，2014.

[5] 陳清奎，何芹，李學東，等.VR技術(shù)與傳統(tǒng)教育深度融合：“VR+”教學模式創(chuàng)新與實踐[J].中國信息技術(shù)教育，2018（23）：83-84.