虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在數(shù)字校園中的應(yīng)用

賀體剛

（荊楚理工學(xué)院 湖北 荊門 448000）

1 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的特點(diǎn)

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)主要是通過高性能的計算機(jī)系統(tǒng)，構(gòu)建一個可以與周圍環(huán)境進(jìn)行良好交互的技術(shù)[1]。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)融合了多傳感交互技術(shù)、三維圖形生成技術(shù)、人工智能技術(shù)、多媒體技術(shù)、高分辨顯示技術(shù)等各種技術(shù)，將人的視覺、聽覺、觸覺融合在一起，模擬現(xiàn)實(shí)的三維空間，促使用戶可以與虛擬世界形成相應(yīng)的交互反應(yīng)。對于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，其最大的特點(diǎn)在于：（1）沉浸性。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)主要是根據(jù)人的視覺、聽覺特點(diǎn)，利用科學(xué)技術(shù)為人們創(chuàng)建一個虛擬的世界，使得人們能在虛擬的世界中產(chǎn)生與現(xiàn)實(shí)社會相同的感觸，促使人們能沉浸在虛擬世界中。（2）交互性。用戶可以通過自身的運(yùn)動、動作、語言等方式，與虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)中的對象進(jìn)行交際。（3）多感知性。在虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)中，用戶可以通過虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)中的視聽觸覺傳感、反應(yīng)裝置，即便是在虛擬的環(huán)境中也能獲得各種感知。

2 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在數(shù)字校園建設(shè)的應(yīng)用

在數(shù)字校園建設(shè)中，通過虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用，可以將校園的環(huán)境、設(shè)施等狀況遠(yuǎn)程投影到家長、學(xué)生面前，讓學(xué)生及家長在虛擬的校園環(huán)境中參觀學(xué)校的圖書館、實(shí)驗(yàn)室、教室等，同時學(xué)校也可以在虛擬環(huán)境下對學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作、知識技能等培訓(xùn)。

2.1 虛擬實(shí)驗(yàn)室

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)可以為學(xué)生構(gòu)建一個虛擬的實(shí)驗(yàn)室環(huán)境，在虛擬實(shí)驗(yàn)室中，學(xué)生可以完成很多在現(xiàn)實(shí)生活中無法完成的實(shí)驗(yàn)，包括操作難度比較大、耗費(fèi)資源比較多的實(shí)驗(yàn)，同時學(xué)生也可以在虛擬實(shí)驗(yàn)室中反復(fù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)演示操作。在虛擬實(shí)驗(yàn)室中，能有效節(jié)約實(shí)驗(yàn)資源，并且確保了實(shí)驗(yàn)操作的安全性[2]。如在虛擬環(huán)境中開展相應(yīng)的物理、化學(xué)、生物實(shí)驗(yàn)，這樣既能讓學(xué)生真實(shí)地感受到實(shí)驗(yàn)操作、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、實(shí)驗(yàn)結(jié)果，又能節(jié)約設(shè)備方面的成本損耗，同時還可以規(guī)避某些危險實(shí)驗(yàn)造成的危害。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)可以將實(shí)驗(yàn)知識更加透明地呈現(xiàn)出來，有助于學(xué)生掌握深層次的知識，并且虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)也可以打破空間局限，有助于學(xué)生更加自主地獲取知識。

2.2 虛擬課堂

在數(shù)字校園建設(shè)中，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用還可以為學(xué)生創(chuàng)建更加真實(shí)的模擬環(huán)境。如在體育學(xué)習(xí)中，學(xué)生不需要局限學(xué)習(xí)傳統(tǒng)的球類運(yùn)動、田徑運(yùn)動，學(xué)生可以在虛擬的課堂、體育場中進(jìn)行大范圍的項(xiàng)目，如虛擬飛行器、虛擬自行車等，將體育鍛煉發(fā)揮到極致，帶給了學(xué)生體育學(xué)習(xí)的新鮮感。教師在教學(xué)過程中，可以提前設(shè)置課堂教學(xué)內(nèi)容，讓學(xué)生在虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備的引導(dǎo)下，獨(dú)立自主地進(jìn)行學(xué)習(xí)，這樣學(xué)生會感覺學(xué)習(xí)不再是枯燥無聊的，學(xué)生在虛擬技術(shù)的直觀顯示下，具有高度沉浸體驗(yàn)感，能讓學(xué)生將更多的注意力放在課堂學(xué)習(xí)中。同時對學(xué)生來說沉浸式體驗(yàn)的真實(shí)感也會讓學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中產(chǎn)生一種觀看紀(jì)錄片的感受，其不同于觀看網(wǎng)課，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)能讓學(xué)生真正地參與進(jìn)來，有助于學(xué)生學(xué)習(xí)自覺性的提升。

2.3 虛擬圖書館

隨著現(xiàn)代信息技術(shù)的快速發(fā)展，紙質(zhì)版圖書面臨著信息技術(shù)的沖擊，各種線上資源也不斷出現(xiàn)，使得人們更加傾向于使用電子版圖書。在實(shí)際中，學(xué)校還可以利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)構(gòu)建虛擬圖書館，與電子閱讀相比較，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)可以讓讀者有更強(qiáng)的真實(shí)的閱讀感受，虛擬圖書館中的三維立體式閱讀，能實(shí)現(xiàn)在真實(shí)圖書館的書籍場景再現(xiàn)，增強(qiáng)學(xué)生的閱讀感受。虛擬圖書館的出現(xiàn)，在各大學(xué)校都受到了廣泛關(guān)注，很多學(xué)生在家中就可以登錄觀看瀏覽，避免了紙質(zhì)圖書資源短缺的問題。同時虛擬圖書館在資源存儲量上也遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過傳統(tǒng)的圖書館，能帶給廣大師生便利，促進(jìn)線上資源的良好使用。

2.4 遠(yuǎn)程教育

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)最大的特點(diǎn)就是可以通過計算機(jī)技術(shù)將人們現(xiàn)實(shí)生活中看到的一切都仿真重現(xiàn)出來，并且虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)可以很好地規(guī)避現(xiàn)實(shí)條件中的約束，教師能在虛擬的課堂上完成教學(xué)活動。在虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)中，存在很多模塊，其中智能角色的功能可以指引學(xué)生更好地感受虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境，并且學(xué)生在虛擬課堂上學(xué)習(xí)知識時，遇到問題還能更加靈活地與教師進(jìn)行交流。虛擬現(xiàn)實(shí)是在網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、多媒體技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境的構(gòu)建也是建立在這兩種技術(shù)基礎(chǔ)上，其可以在很大程度上提高學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性。

需要注意的是，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)對于硬件設(shè)備有很高的要求，要想將清晰的三維環(huán)境展現(xiàn)出來，提高成本是必不可少的，這對于數(shù)字校園建設(shè)無疑會有很大挑戰(zhàn)。對學(xué)生來說，在虛擬環(huán)境中學(xué)習(xí)時，大多處于單人學(xué)習(xí)的狀態(tài)，身邊沒有同學(xué)，團(tuán)隊學(xué)習(xí)效果比較差，這是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)存在的不足。同時一些年齡比較大的教師在思想難以接受這種新型技術(shù)，難以及時改變教學(xué)模式，這也會對虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的推廣帶來影響。

2.5 虛擬校園漫游

在數(shù)字校園建設(shè)中，虛擬校園漫游也是很關(guān)鍵的一個環(huán)節(jié)。其主要是通過三維模型、建模技術(shù)、場景優(yōu)化技術(shù)、碰撞檢測技術(shù)等將有聲有色、可視化的仿真校園呈現(xiàn)出來。虛擬校園漫游既可以促進(jìn)學(xué)校良好形象建設(shè)，又能成為校園規(guī)劃的輔助工具，其可以用于校園內(nèi)部道路、建筑物、輔助設(shè)施等方面的建設(shè)規(guī)劃。在三維的虛擬環(huán)境中，通過動態(tài)交互對校園環(huán)境進(jìn)行指導(dǎo)，促使校園規(guī)劃更加科學(xué)。學(xué)校內(nèi)部的公共設(shè)施有很多，如宿舍樓、教學(xué)樓、食堂、實(shí)驗(yàn)樓等，通過虛擬校園漫游，能讓學(xué)生在入學(xué)前就全面掌控學(xué)校布局情況，借助交互式查詢手段了解學(xué)校的全部信息，能幫助學(xué)生盡快適應(yīng)校園生活。虛擬校園漫游不僅僅是仿真校園設(shè)施、建筑物、地形，更是對整個校園生活、學(xué)習(xí)等的網(wǎng)絡(luò)化再現(xiàn)。

3 結(jié)語

綜上所述，在校園數(shù)字化建設(shè)過程中，注重虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用可以在很大程度上提高校園的信息化水平，能推動教育現(xiàn)代化進(jìn)行。因此在實(shí)踐中要結(jié)合數(shù)字校園建設(shè)需求，靈活應(yīng)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，以此最大推進(jìn)校園發(fā)展。