VR虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在教育領(lǐng)域的應(yīng)用前景研究

賈瓊 蘇晶 朱宇琪 鄧?yán)?/p>

摘 要 隨著人工智能教育信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷進(jìn)步發(fā)展，VR數(shù)字虛擬混合現(xiàn)實(shí)教學(xué)技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，逐漸廣泛應(yīng)用到許多體育領(lǐng)域當(dāng)中，其中高等教育在新歷史時(shí)期教育改革開(kāi)放背景下，也漸漸通過(guò)創(chuàng)新與探索轉(zhuǎn)變體育教學(xué)模式，將各種VR數(shù)字虛擬混合現(xiàn)實(shí)教學(xué)技術(shù)廣泛滲透到高等教育學(xué)科教學(xué)當(dāng)中，如利用虛擬科學(xué)實(shí)驗(yàn)室、體育模擬訓(xùn)練，以及數(shù)字體育場(chǎng)館等，給予了高等教育更新與多元化的體育教學(xué)方法與發(fā)展趨勢(shì)。基于此，本文就以其在VR虛擬增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)教學(xué)技術(shù)應(yīng)用為研究切入點(diǎn)，探究其在高等教育教學(xué)中的實(shí)際實(shí)踐應(yīng)用發(fā)展策略。

關(guān)鍵詞 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù) 高等教育 VR

中圖分類(lèi)號(hào)：TP393.01 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-0745（2021）01-0053-02

本文就針對(duì)VR虛擬數(shù)字現(xiàn)實(shí)混合技術(shù)在高等教育教學(xué)中的實(shí)際應(yīng)用相關(guān)問(wèn)題，進(jìn)行全面性的剖析與深入探究，通過(guò)案例了解VR虛擬混合現(xiàn)實(shí)術(shù)在技術(shù)基本特征與實(shí)際應(yīng)用中的優(yōu)勢(shì)，進(jìn)一步將其拓展到實(shí)際教學(xué)應(yīng)用中的層面，并以此結(jié)合高等教育實(shí)踐做出具有實(shí)踐性質(zhì)的嘗試與深入研究。

1 VR虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的特征及應(yīng)用現(xiàn)狀

VR虛擬綜合現(xiàn)實(shí)仿真技術(shù)主要以新型計(jì)算機(jī)自動(dòng)仿真技術(shù)為基礎(chǔ)，將模擬人工智能、大數(shù)據(jù)、傳感和信息系統(tǒng)自動(dòng)仿真等多種技術(shù)元素進(jìn)行有機(jī)綜合，形成了先進(jìn)的新型虛擬綜合現(xiàn)實(shí)仿真技術(shù)，并被廣泛應(yīng)用推廣到各個(gè)領(lǐng)域當(dāng)中。本質(zhì)上來(lái)講，VR中的虛擬人機(jī)現(xiàn)實(shí)視覺(jué)技術(shù)就是通過(guò)利用未來(lái)人們“視、聽(tīng)、觸”等多種感官視覺(jué)器官，通過(guò)高度虛擬人機(jī)畫(huà)面與真實(shí)聲音進(jìn)行傳感，為未來(lái)人們量身制造高度虛擬仿真的人機(jī)虛擬現(xiàn)實(shí)畫(huà)面，讓未來(lái)人們身臨其境;同時(shí)也希望可以通過(guò)利用虛擬語(yǔ)言和互動(dòng)手勢(shì)等視覺(jué)方式，形成人機(jī)交互視覺(jué)模式，帶給未來(lái)人們更好的高仿真視覺(jué)體驗(yàn)。

1.1 遠(yuǎn)程教育平臺(tái)

遠(yuǎn)程電子教育服務(wù)平臺(tái)主要是泛泛指通過(guò)虛擬VR等虛擬增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)教學(xué)技術(shù)，對(duì)高校重新擴(kuò)建后的各個(gè)分校教室進(jìn)行遠(yuǎn)程教學(xué)，建立一種新型電子遠(yuǎn)程教學(xué)活動(dòng)場(chǎng)所，學(xué)生在教室里進(jìn)行學(xué)習(xí)時(shí)，就可以在教室里對(duì)知識(shí)理論進(jìn)行VR教學(xué)模擬，直接了解學(xué)科的相關(guān)理論和知識(shí)面拓展，在有限的空間里完成學(xué)習(xí)任務(wù)，達(dá)到理解教學(xué)和培養(yǎng)學(xué)習(xí)興趣。這不僅提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的效率還節(jié)省了時(shí)間成本[1]。VR虛擬課堂亦可克服許多外在環(huán)境條件，例如受疫情傳播的影響，學(xué)生很難在特定地點(diǎn)完成聽(tīng)課，也很難到實(shí)驗(yàn)場(chǎng)所進(jìn)行實(shí)踐學(xué)習(xí)，傳統(tǒng)視頻網(wǎng)課也使得教學(xué)質(zhì)量大大下降。對(duì)此，利用VR虛擬技術(shù)，可以對(duì)線上課堂進(jìn)行改造，相比于簡(jiǎn)單的網(wǎng)絡(luò)視頻會(huì)議教學(xué)樣式的遠(yuǎn)程科技教育教學(xué)方式，基于網(wǎng)絡(luò)虛擬化和現(xiàn)實(shí)教學(xué)技術(shù)的遠(yuǎn)程科學(xué)教育技術(shù)平臺(tái)學(xué)生可以直接通過(guò)交互式遠(yuǎn)程教學(xué)的教育課程資源目錄和教育網(wǎng)站鏈接作為遠(yuǎn)程科學(xué)教育基礎(chǔ)技術(shù)，使遠(yuǎn)程科學(xué)教育技術(shù)平臺(tái)的教學(xué)功能更加豐富完善。

2 VR虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的特性

2.1 交互性

交互性的人是一種指電腦模擬出的三維人在虛擬現(xiàn)實(shí)空間中它能夠和模擬人的人體行為方式進(jìn)行直接互動(dòng)，交互時(shí)候所產(chǎn)生的人體感覺(jué)與虛擬現(xiàn)實(shí)一樣。其主要特點(diǎn)表現(xiàn)為：虛擬環(huán)境空間中的各種電子信息計(jì)算機(jī)對(duì)人的生理行為信息進(jìn)行同步且是具有規(guī)律性和可預(yù)測(cè)性的計(jì)算，并將同步處理后的虛擬環(huán)境信息實(shí)時(shí)進(jìn)行反饋，產(chǎn)生一種人與人在虛擬環(huán)境空間的自動(dòng)同步信息交互。

2.2 延伸

在三大基本技術(shù)特性的的基礎(chǔ)之上，它也逐步發(fā)展了教育虛擬增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)學(xué)習(xí)技術(shù)在許多教育領(lǐng)域?qū)嵺`中的重要應(yīng)用，如多媒體感知、存在和運(yùn)動(dòng)自主控制深度學(xué)習(xí)思考隨機(jī)學(xué)習(xí)。

3 VR虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在高等教育的優(yōu)化應(yīng)用路徑

3.1 虛擬實(shí)驗(yàn)室的構(gòu)建

高等教育實(shí)際教學(xué)中，對(duì)于不同專(zhuān)業(yè)學(xué)科都非常需要充分培養(yǎng)每個(gè)學(xué)生的理論實(shí)踐操作能力，所以通常我們會(huì)特別涉及或說(shuō)到“實(shí)驗(yàn)操作”，有些時(shí)候會(huì)認(rèn)為是一些危險(xiǎn)性大系數(shù)較高的科學(xué)實(shí)驗(yàn)，例如進(jìn)行化學(xué)生物等學(xué)科實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí)，許多金屬材料具有高危險(xiǎn)性，實(shí)驗(yàn)器材容易損壞，這類(lèi)實(shí)驗(yàn)無(wú)法真正帶領(lǐng)學(xué)生在生活中進(jìn)行手動(dòng)操作。為了充分保障全體學(xué)生的安全，利用此虛擬技術(shù)對(duì)普通高等院校學(xué)生進(jìn)行虛擬教學(xué)，可以客服以上危險(xiǎn)的實(shí)驗(yàn)條件和實(shí)驗(yàn)環(huán)境，減少實(shí)驗(yàn)器材的損失成本，又促進(jìn)了學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)操作理解和實(shí)驗(yàn)效果認(rèn)識(shí)，有效滿(mǎn)足高校構(gòu)建現(xiàn)實(shí)主義和虛擬情景教學(xué)認(rèn)知以及高校智能化多媒體模擬教學(xué)等多項(xiàng)虛擬教學(xué)技術(shù)需求，能夠有效通過(guò)為在校學(xué)生本身提供真實(shí)化的模擬教學(xué)情境，將基礎(chǔ)知識(shí)與虛擬實(shí)踐訓(xùn)練形成交互教學(xué)模式，使在校學(xué)生通過(guò)真實(shí)虛擬情境觀察、操作與實(shí)踐訓(xùn)練，實(shí)現(xiàn)對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)與實(shí)踐技能的全面虛擬掌握[2]。利用VR虛擬增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)科學(xué)技術(shù)開(kāi)發(fā)構(gòu)建新的虛擬科學(xué)實(shí)驗(yàn)室，一方面不僅可以由于讓廣大學(xué)生充分觀察和深入了解科學(xué)實(shí)驗(yàn)同時(shí)，同時(shí)還由于可以充分參與融入到構(gòu)建虛擬科學(xué)實(shí)驗(yàn)室的場(chǎng)景當(dāng)中，改變了以往學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作和學(xué)習(xí)時(shí)，只能親自到達(dá)指定地點(diǎn)接觸實(shí)物、了解相關(guān)設(shè)備的情形，全面性地拓展學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐思維，有效率地提高師生學(xué)習(xí)工作效率。

3.2 數(shù)字場(chǎng)館漫游

在高等教育課程教學(xué)中，教師還甚至可以根據(jù)教學(xué)專(zhuān)業(yè)課的特點(diǎn)，利用計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)與數(shù)字等等技術(shù)，將虛擬數(shù)字教學(xué)場(chǎng)景組合設(shè)定成為具有不同差異性，如虛擬數(shù)字教育博物館教學(xué)場(chǎng)景、數(shù)字教學(xué)城市、校園體育場(chǎng)景等的，引導(dǎo)廣大學(xué)生在不同的教學(xué)場(chǎng)景中可以扮演不同的教學(xué)角色，通過(guò)利用虛擬數(shù)字場(chǎng)景可以獲得真實(shí)的教學(xué)體驗(yàn)和視覺(jué)感受。學(xué)生甚至可以在虛擬環(huán)境中對(duì)學(xué)習(xí)的物體進(jìn)行改造，這就增加了教學(xué)生動(dòng)性以及加強(qiáng)了教師與學(xué)生間的溝通，有利于實(shí)現(xiàn)教對(duì)相關(guān)知識(shí)的普及，還可以在參觀文物等文化遺產(chǎn)時(shí)，還原當(dāng)時(shí)的文物背景和歷史場(chǎng)景，使用播放故事的方式講解和評(píng)價(jià)，更加促學(xué)生進(jìn)對(duì)文物的理解。以此不斷提高廣大學(xué)生自主學(xué)習(xí)工作效率，同時(shí)不斷拓展廣大學(xué)生的自主創(chuàng)新學(xué)習(xí)思維，促進(jìn)高等教育課程教學(xué)技術(shù)水平的全面優(yōu)化提升，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)虛擬增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)+高等教育課程教學(xué)的融合發(fā)展創(chuàng)新目的。

3.3 模擬訓(xùn)練

模擬訓(xùn)練模式是除了理論知識(shí)之外的一種實(shí)際可操性的學(xué)習(xí)訓(xùn)練模式，主要是指利用一臺(tái)VR虛擬機(jī)在現(xiàn)實(shí)教學(xué)技術(shù)中，所需要模擬的多維操作場(chǎng)景，對(duì)每個(gè)學(xué)生身體進(jìn)行的各種操作模擬訓(xùn)練，如初中教育操作訓(xùn)練模擬區(qū)、三維場(chǎng)景仿真后的軍事體育文化活動(dòng)模擬場(chǎng)、歷史文化展館以及室外建筑景觀設(shè)計(jì)仿真區(qū)等，都主要是通過(guò)利用3d交互技術(shù)，結(jié)合移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)多項(xiàng)智能技術(shù)，來(lái)模擬實(shí)現(xiàn)的。能夠有效幫助學(xué)校教師主動(dòng)引導(dǎo)廣大學(xué)生進(jìn)行現(xiàn)實(shí)操作和進(jìn)行訓(xùn)練，通過(guò)學(xué)生戴上移動(dòng)立體眼鏡和移動(dòng)頭盔、把握移動(dòng)操作者的手柄等，來(lái)自動(dòng)實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互，讓廣大學(xué)生親身體驗(yàn)真實(shí)的操作場(chǎng)景，而且大膽自主嘗試各種操作訓(xùn)練，并同時(shí)結(jié)合學(xué)校老師所需要傳授的教學(xué)理論知識(shí)，一方面可以提高學(xué)生實(shí)際操作訓(xùn)練能力，另一方面又能滿(mǎn)足新歷史時(shí)期學(xué)校教育教學(xué)改革中，對(duì)知識(shí)理論+教學(xué)實(shí)踐的互操作結(jié)合教學(xué)模式不斷革新的實(shí)際需求。而各種VR現(xiàn)實(shí)虛擬仿真現(xiàn)實(shí)駕駛技術(shù)就是能夠自動(dòng)設(shè)計(jì)創(chuàng)造出各種模擬仿真的駕駛模擬訓(xùn)練環(huán)境場(chǎng)景，如高等教育汽車(chē)教學(xué)中針對(duì)在校學(xué)生模擬駕駛訓(xùn)練技能進(jìn)行訓(xùn)練時(shí)，可以直接讓在校學(xué)生隨機(jī)進(jìn)行各種仿真駕駛模擬訓(xùn)練，利用各種VR現(xiàn)實(shí)虛擬仿真現(xiàn)實(shí)駕駛技術(shù)能夠構(gòu)建各種仿真駕駛模擬訓(xùn)練環(huán)境，通過(guò)學(xué)生聽(tīng)覺(jué)、視覺(jué)和運(yùn)動(dòng)觸覺(jué)，獲得真實(shí)駕駛體驗(yàn)，在安全的各種仿真模擬駕駛訓(xùn)練環(huán)境中快速完成駕駛訓(xùn)練。

4 VR虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在教育領(lǐng)域的發(fā)展前景

VR的虛擬增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)教學(xué)技術(shù)還希望可以廣泛發(fā)展用于課堂外的文化教育，例如通過(guò)音樂(lè)、美術(shù)等對(duì)感興趣的學(xué)生深度教育培養(yǎng)，沉浸式課堂數(shù)字圖書(shū)館的整合開(kāi)發(fā)，等等。從實(shí)際應(yīng)用角度分析出發(fā)，目前雖然VR互動(dòng)虛擬混合現(xiàn)實(shí)體育技術(shù)在我國(guó)教育教學(xué)行業(yè)的實(shí)際應(yīng)用范圍方面還很少，但由于VR互動(dòng)虛擬混合現(xiàn)實(shí)體育技術(shù)本身仍然具有較強(qiáng)的體育教學(xué)技術(shù)優(yōu)勢(shì)和發(fā)展?jié)摿?，其設(shè)計(jì)多樣化、真實(shí)的生動(dòng)體育課堂將大大提高體育學(xué)生的自主學(xué)習(xí)和綜合理解能力，大大提高體育教學(xué)工作效率。交互性的教學(xué)特點(diǎn)將有機(jī)會(huì)大大提升在校學(xué)生的專(zhuān)業(yè)綜合理論實(shí)踐應(yīng)用能力。虛擬現(xiàn)實(shí)增強(qiáng)混合現(xiàn)實(shí)技術(shù)給高等教育培訓(xùn)行業(yè)發(fā)展帶來(lái)的一切將逐漸日益來(lái)越受到我國(guó)高等教育者的高度技術(shù)關(guān)注和廣泛性的青睞，必將最終使其技術(shù)不可避免更快更多地被廣泛應(yīng)用于高等教育以及職業(yè)培訓(xùn)各個(gè)領(lǐng)域，發(fā)揮其重要技術(shù)引導(dǎo)者的作用。

5 結(jié)語(yǔ)

VR虛擬混合現(xiàn)實(shí)教學(xué)技術(shù)本身是當(dāng)前全球信息科學(xué)技術(shù)高速進(jìn)步發(fā)展下的新型技術(shù)產(chǎn)物，將其成功引進(jìn)高等教育當(dāng)中，不只是利于能有效培養(yǎng)廣大學(xué)生濃厚的體育訓(xùn)練活動(dòng)興趣，拓展學(xué)生創(chuàng)新教學(xué)思維，而且仍利于有效改進(jìn)體育教學(xué)模式與課程結(jié)構(gòu)，這種功能改變了以往教學(xué)中學(xué)生只可以進(jìn)行想象，而無(wú)法進(jìn)行操作體驗(yàn)的不足。學(xué)生可以以一種深層次的體驗(yàn)學(xué)習(xí)，給我國(guó)傳統(tǒng)高等教育向更為現(xiàn)代化多元化的教育教學(xué)模式的轉(zhuǎn)變引路，發(fā)揮當(dāng)前VR教學(xué)虛擬混合現(xiàn)實(shí)教學(xué)技術(shù)的巨大潛力與優(yōu)勢(shì)作用，更加有效的推動(dòng)教育的形式創(chuàng)新和促進(jìn)教育的內(nèi)容更新。而本文就是針對(duì)一下VR數(shù)學(xué)虛擬混合現(xiàn)實(shí)相關(guān)科技在高等教育中廣泛應(yīng)用所需要進(jìn)行的專(zhuān)題研究，了解了一下VR數(shù)學(xué)虛擬混合現(xiàn)實(shí)相關(guān)技術(shù)的實(shí)際研究?jī)r(jià)值與應(yīng)用特征，希望它們可以有效促進(jìn)“虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)+高等教育”全面科學(xué)發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1] 張鵬，陳勁松，徐蘇.VR虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在高等教育的應(yīng)用分析[J].湖北農(nóng)機(jī)化，2019（21）：67-68.

[2] 薛文君.虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在高等教育管理變革中的應(yīng)用研究[J].傳播力研究，2019，03（19）：257.

沈陽(yáng)建筑大學(xué)，遼寧 沈陽(yáng) 110168