虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在教育中的應(yīng)用研究

樊月輝

(長(zhǎng)春職業(yè)技術(shù)學(xué)院，長(zhǎng)春 130033)

在教學(xué)過(guò)程中引入新媒體，實(shí)現(xiàn)了很多傳統(tǒng)教學(xué)方式無(wú)法實(shí)現(xiàn)的效果。隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、數(shù)字技術(shù)等在教育教學(xué)領(lǐng)域中的應(yīng)用，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)也通過(guò)自身優(yōu)勢(shì)，發(fā)揮了重要的教學(xué)效果和作用。

1 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)概述

1.1 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)內(nèi)涵

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是指由計(jì)算機(jī)技術(shù)等相關(guān)技術(shù)綜合的、具有身臨其境感受的教學(xué)技術(shù)，以便于情境模擬危險(xiǎn)的工作領(lǐng)域。這種技術(shù)最早在飛行訓(xùn)練、太空艙訓(xùn)練中使用。隨著該技術(shù)的不斷發(fā)展，其在教學(xué)領(lǐng)域中的應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大，展現(xiàn)出良好的教學(xué)效果。

1.2 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的基本特征

第一，沉浸性。沉浸性特點(diǎn)體現(xiàn)在通過(guò)技術(shù)模擬各種場(chǎng)景，讓參與者有身臨其境的感覺(jué)，在此過(guò)程中對(duì)人的各種感覺(jué)系統(tǒng)予以調(diào)動(dòng)模擬，對(duì)情境中發(fā)生的事件予以感受。一般通過(guò)視覺(jué)感知頭盔、觸覺(jué)手套等裝備，對(duì)相應(yīng)內(nèi)容予以感觸。借助刺激的多方位性，操作人員可以對(duì)場(chǎng)景中的任何情境予以感知，使其猶如在真實(shí)場(chǎng)景中。

第二，交互性。交互性是指操作人員借助計(jì)算機(jī)等交互性媒體，對(duì)所創(chuàng)設(shè)的各個(gè)虛擬環(huán)境對(duì)象進(jìn)行感知，該系統(tǒng)會(huì)對(duì)所采集的相關(guān)信息在第一時(shí)間內(nèi)給予相應(yīng)的反饋。比如，身體部位有位移，系統(tǒng)就會(huì)經(jīng)過(guò)精確計(jì)算，將因位置偏差導(dǎo)致的數(shù)據(jù)改變情況反饋到操作者的頭盔顯示器中。這種技術(shù)的交互性主要是盡可能地向操作人員提供真實(shí)的場(chǎng)景，以實(shí)現(xiàn)更好的體驗(yàn)效果。

第三，想象性。豐富的想象空間是這種技術(shù)的基礎(chǔ)所在，雖然場(chǎng)景中不管是物還是人，都是從現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景中模擬進(jìn)入的，但是現(xiàn)實(shí)中難以出現(xiàn)的情境可以通過(guò)想象力的充分發(fā)揮，在虛擬情境中再現(xiàn)。操作人員在應(yīng)用該系統(tǒng)時(shí)，可以充分發(fā)揮自身想象力，通過(guò)系統(tǒng)中各種信息的全面感知，靈活掌握相關(guān)技能、知識(shí)。

2 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用于教育中的優(yōu)勢(shì)

第一，形象性。與傳統(tǒng)教學(xué)活動(dòng)相比，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)以現(xiàn)實(shí)為基礎(chǔ)積極構(gòu)建學(xué)習(xí)環(huán)境，虛擬教學(xué)中所使用的儀器、設(shè)備等具有形象性，學(xué)生能夠在虛擬空間中自由探索，有效提升學(xué)習(xí)效果。

第二，互動(dòng)性。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)會(huì)根據(jù)學(xué)生的興趣愛(ài)好創(chuàng)設(shè)學(xué)習(xí)環(huán)境，選擇學(xué)習(xí)內(nèi)容，根據(jù)學(xué)生的相關(guān)操作給出對(duì)應(yīng)的反饋活動(dòng)，這種技術(shù)的互動(dòng)性比傳統(tǒng)教學(xué)過(guò)程中教師枯燥的演示和講授更有效果，能夠引導(dǎo)學(xué)生積極參與學(xué)習(xí)活動(dòng)。

第三，節(jié)約成本。實(shí)驗(yàn)教學(xué)需要相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)設(shè)備，購(gòu)入實(shí)驗(yàn)設(shè)備需要大量資金。通過(guò)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)開(kāi)發(fā)相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)室，可以很好地滿足這一需求。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)下的實(shí)驗(yàn)操作效果非常接近現(xiàn)實(shí)中的操作，并且可以沒(méi)有限制的多次開(kāi)展實(shí)驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)成本節(jié)約的目的。

第四，安全性。在高職院校教學(xué)過(guò)程中，有一些難度較高或危險(xiǎn)系數(shù)較高的課程及操作，需要通過(guò)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)替代，盡可能降低操作人員的安全風(fēng)險(xiǎn)。比如，有些實(shí)驗(yàn)會(huì)產(chǎn)生有毒有害氣體，有些實(shí)驗(yàn)危險(xiǎn)系數(shù)較高且操作難度較大，如果不謹(jǐn)慎操作會(huì)造成安全事故。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的運(yùn)用，不僅具有更好的教學(xué)效果，且操作過(guò)程更加綠色安全。

3 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在教育中的應(yīng)用領(lǐng)域

3.1 虛擬實(shí)驗(yàn)室

虛擬實(shí)驗(yàn)室可廣泛應(yīng)用于教育領(lǐng)域，如虛擬化學(xué)實(shí)驗(yàn)室、虛擬演播廳等，可以打破傳統(tǒng)教學(xué)中時(shí)間、空間等限制因素，學(xué)生只要具有相應(yīng)的虛擬設(shè)備就可以隨時(shí)隨地進(jìn)行訓(xùn)練。對(duì)于一些具有較高安全隱患的實(shí)驗(yàn)，還可以通過(guò)虛擬實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行操作，降低安全風(fēng)險(xiǎn)。

3.2 虛擬圖書(shū)館

虛擬圖書(shū)館是在全息攝影技術(shù)、三維建模技術(shù)的作用下，將實(shí)體圖書(shū)館中的書(shū)桌、書(shū)架、報(bào)刊、書(shū)籍等在軟件和硬件的作用下進(jìn)行整合，借助高清掃描儀對(duì)書(shū)籍報(bào)刊進(jìn)行掃描，學(xué)習(xí)者在虛擬圖書(shū)館中通過(guò)移動(dòng)鼠標(biāo)就可以任意瀏覽學(xué)校圖書(shū)館的資源，身臨其境地開(kāi)展學(xué)習(xí)活動(dòng)。同時(shí)，學(xué)生還可以把自己感興趣的電子書(shū)籍融入到虛擬圖書(shū)館中，實(shí)現(xiàn)自由的閱讀活動(dòng)。

3.3 虛擬體育館

目前，我們可以運(yùn)用建筑學(xué)、材料學(xué)等多個(gè)學(xué)科對(duì)虛擬體育館進(jìn)行研制開(kāi)發(fā)并應(yīng)用，通過(guò)佩戴可視眼鏡或頭盔，學(xué)生可以學(xué)習(xí)自己喜歡的運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目。比如，乒乓球基本功、雙打比賽等訓(xùn)練都可以通過(guò)相應(yīng)的裝備和技術(shù)予以傳感反映，體驗(yàn)真實(shí)的打球過(guò)程，結(jié)束學(xué)習(xí)后，可以多次回放觀看訓(xùn)練錄像，總結(jié)分析自身不足，以便在接下來(lái)的訓(xùn)練過(guò)程中予以規(guī)范和提升。此外，籃球、擊劍、健美操等多個(gè)體育運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目也已經(jīng)在虛擬體育館中得到應(yīng)用，取得了很好的效果。

3.4 虛擬校園

通過(guò)仿真技術(shù)、3D攝影技術(shù)的幫助，虛擬校園可以擁有教室、實(shí)驗(yàn)室、圖書(shū)館、宿舍、食堂等實(shí)際校園場(chǎng)景，學(xué)生可以進(jìn)行多角色轉(zhuǎn)換，還可以與其他同學(xué)一起對(duì)某個(gè)領(lǐng)域完成相應(yīng)的探索活動(dòng)。

3.5 虛擬教學(xué)

虛擬教學(xué)是指在課堂教學(xué)過(guò)程中借助虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)將學(xué)生難以理解的內(nèi)容予以展示，形象設(shè)立立體空間，讓學(xué)生通過(guò)相應(yīng)的體驗(yàn)活動(dòng)領(lǐng)悟科學(xué)規(guī)律，以便更好地把握知識(shí)要點(diǎn)，提高學(xué)習(xí)認(rèn)知度，使學(xué)生從感性化認(rèn)知向理性化認(rèn)知過(guò)渡，更加透徹地理解知識(shí)，實(shí)現(xiàn)知識(shí)內(nèi)化。

3.6 科學(xué)研究

在虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的幫助下，學(xué)生可以有效開(kāi)展各種科學(xué)研究，通過(guò)虛擬手段了解和探索未知的世界。研究人員可以通過(guò)分析、觀察等，總結(jié)規(guī)律，得出相應(yīng)結(jié)論。比如，醫(yī)學(xué)院教師通過(guò)教學(xué)實(shí)踐活動(dòng)，在虛擬技術(shù)的幫助下創(chuàng)設(shè)相應(yīng)的手術(shù)室，學(xué)生可以在模擬的環(huán)境中觀察教師的操作活動(dòng)，以提升實(shí)踐技能。

3.7 遠(yuǎn)程教育

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展和進(jìn)步，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)愈加成熟，遠(yuǎn)程教育不管是在教學(xué)手段上還是在教學(xué)模式上都發(fā)生了巨大變化。但是，在開(kāi)展遠(yuǎn)程教學(xué)時(shí)，教師和學(xué)生無(wú)法面對(duì)面學(xué)習(xí)的情況始終未得到解決，而在虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的幫助下，這一問(wèn)題得到了很好的改善。比如，目前很多遠(yuǎn)程教育學(xué)院應(yīng)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，構(gòu)建虛擬教室，組織教學(xué)活動(dòng)，學(xué)生可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)入虛擬教室學(xué)習(xí)，通過(guò)這樣的方式實(shí)現(xiàn)了師生面對(duì)面交流。

4 結(jié)語(yǔ)

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷提升和進(jìn)步，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在教育教學(xué)中得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。高校教師應(yīng)轉(zhuǎn)變思想，認(rèn)真研究和探索虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的實(shí)現(xiàn)途徑和應(yīng)用方法，以此為基礎(chǔ)更好地開(kāi)展教學(xué)活動(dòng)，不斷提高教學(xué)效果。