新時期下計算機虛擬現(xiàn)實技術解析及其在高校教學中的應用

摘要：科學技術快速發(fā)展的時代背景下，計算機虛擬現(xiàn)實技術應運而生，其具有沉浸、交互、感知等多方面特點，在諸多領域中展現(xiàn)出顯著的應用優(yōu)勢，高校教學工作中關于計算機虛擬現(xiàn)實技術的應用也成為當下研究的重點。本文基于計算機虛擬現(xiàn)實技術的原理及特點展開論述，總結高校教學中計算機虛擬現(xiàn)實技術的應用途徑，期望對相關教育從業(yè)人員有所幫助。

關鍵詞：新時期;計算機虛擬現(xiàn)實技術;高校教學;應用分析

新時期下計算機虛擬現(xiàn)實技術成為推動各行各業(yè)發(fā)展的重要手段，其原理是利用現(xiàn)有的計算機技術生成一個三維虛擬環(huán)境，所有使用者只需要佩戴上相關硬件設施，即可進入到虛擬環(huán)境中，在虛擬環(huán)境下進行實時的交互活動[1]。將計算機虛擬現(xiàn)實技術作為高校教學中的一種教學工具使用，必然會給傳統(tǒng)高校教育工作造成沖擊，帶來全新的發(fā)展機遇。基于此，當下需要教育工作者準確把握計算機虛擬現(xiàn)實的特點及關鍵技術，充分挖掘高校教學中計算機虛擬現(xiàn)實技術的應用途徑[2]。

一、新時期下計算機虛擬現(xiàn)實技術解析

1.計算機虛擬現(xiàn)實技術的特征

（1）沉浸性：沉浸性是計算機虛擬現(xiàn)實技術的核心內容，其主要內容是用戶可以全身心地投入到虛擬場景中，對于用戶來說，仿佛自己已經(jīng)完全生活在虛擬場景中。

（2）交互性：交互性主要體現(xiàn)在用戶可以在虛擬場景中與各種對象實現(xiàn)相互作用。

（3）多感知性：計算機虛擬現(xiàn)實技術中搭配了視覺、聽覺、觸覺等傳感裝置，用戶在虛擬場景中可以通過這些傳感裝置獲取多種感知，對于虛擬現(xiàn)實技術沉浸性具有強化作用。

（4）構想性：構想性是指虛擬場景不僅僅是為了讓用戶沉浸其中，更是要讓用戶在虛擬場景中獲取全新的體驗，從而提升其感性認知、理性認識，產(chǎn)生全新的構想。

基于以上計算機虛擬現(xiàn)實技術的特征可以發(fā)現(xiàn)，計算機虛擬現(xiàn)實技術就是營造一個虛擬場景，促使用戶沉浸其中，通過多感知性的特點，讓在全新的場景下提升感知能力、認知能力，最終達到啟發(fā)用戶思維的目的，這與教育工作的核心內容基本相符，具有很強的應用價值[3]。

2.計算機虛擬現(xiàn)實的關鍵技術

（1）實時三維計算機圖形技術

實時三維計算機圖形技術屬于核心技術之一，該技術中“實時”尤為重要，圖像的實時刷新能夠虛擬環(huán)境的真實感，實際應用過程中，虛擬環(huán)境復雜，且涉及到的內容較多，實現(xiàn)圖形的實時刷新難度較高。

（2）立體廣角顯示技術

立體廣角顯示技術的核心是雙眼立體視覺，用戶的的眼睛在看到不同的圖像時會傳輸不同的信息給大腦，系統(tǒng)利用多個顯示器或者單個顯示器，呈現(xiàn)出不同角度下的圖像，可以帶來視覺差異，進而產(chǎn)生立體感[4]。

（3）用戶（頭、眼）跟蹤技術

虛擬環(huán)境是一個三維空間，每一個物體都對應特殊的坐標系，對于用戶來說看到的景象都是由頭部、眼睛移動造成的，因此，計算機虛擬現(xiàn)實技術中需要鎖定用戶頭部、眼部的坐標位置，進行運動跟蹤，達到圖像視覺的對應轉換。

（4）觸覺和力覺反饋技術

虛擬現(xiàn)實技術多感知性的實現(xiàn)就依托于觸覺和力覺反饋系統(tǒng)，不同于現(xiàn)實場景，虛擬場景中想要實現(xiàn)對物體的把握或者移動并給用戶真實感，就需要搭配觸覺和力覺反饋系統(tǒng)，在用戶握住鋼筆時傳輸一個震動感覺給用戶，以模擬現(xiàn)實的觸覺[5]。

（5）語音輸入和輸出技術

虛擬現(xiàn)實技術中的語言輸入和輸出尤為重要，也是交互性的關鍵所在，搭配上語音系統(tǒng)可以讓虛擬環(huán)境能夠識別人類的語言，進而按照語言傳達的意思進行交互活動。

二、新時期下計算機虛擬現(xiàn)實技術在高校教學中的應用途徑

1.課堂教學

（1）立體物體展示

以往開展教育工作的過程中，為了呈現(xiàn)三維物體的信息，多通過多媒體技術以圖片、動畫的方式呈現(xiàn)，但這些給學生的都是視覺上的感受，無法真正引發(fā)學生深入思考。虛擬現(xiàn)實技術可以構建出一個與實物基本相同的三維結構，學生直接通過硬件裝置觀察三維圖像的所有組成部分，甚至進行觸摸，這對于高校教學工作具有很大的輔助作用。

（2）立體空間展示

所謂立體空間展示就是為學生營造一個可進入的虛擬空間，可以是現(xiàn)實存在學生無法進入的虛擬空間，也可以是現(xiàn)實不存在的虛擬空間，不同于以往只靠學生發(fā)揮想象力的教學方式，虛擬現(xiàn)實技術通過立體空間展示，可以讓學生身臨其境地感受，例如虛擬現(xiàn)實技術作用下營造一個宇宙中失重的虛擬空間，讓學生體驗失重狀態(tài)，這種教學效果僅靠想象力是無法達成的。

（3）虛擬場景構造

虛擬場景構造目前主要用于高校內語言學科的教學，以往的教育工作者教師需要通過播放錄像或者口述故事的方式創(chuàng)設學習情景，引導學生在學習情境中交流，這一過程中，經(jīng)常遇到學生理解與教師講述內容不符的情況，不利于教育工作的開展。虛擬現(xiàn)實技術的運用，直接搭建一個虛擬場景，學生可以在虛擬場景中與外國友人交流，以達到對語言類學科有效教學的目的。

2.實驗教學

高校教學中很多實驗現(xiàn)有條件下無法滿足，或者現(xiàn)有條件需要消耗大量的經(jīng)濟成本和時間成本才可以完成，虛擬現(xiàn)實技術能夠直接打造出一個實驗場景，完成例如機械試驗、消防安全試驗等重復性高的實驗教學，幫助節(jié)省教學成本支出，對于學生來說，這種教學方式也更容易接受。最后，虛擬現(xiàn)實技術讓實驗教學突破了時間、地點、器材等因素的限制，學生可以在虛擬場景中反復操作，直至得到滿意的結果，有利于學生在實踐中總結，高校實驗教學效果也隨之提升。

三、結束語

綜上所述，計算機虛擬現(xiàn)實技術的自身特點決定了其在高校教學中具有很強的應用性，有助于為學生創(chuàng)設全新的學習環(huán)境，豐富教學實踐的內容，進而在全新的環(huán)境下產(chǎn)生新的構想，實現(xiàn)教學效果和學生綜合素質的提升。當下需要明確計算機虛擬現(xiàn)實技術的相關概念，深入挖掘現(xiàn)階段高校教學中的應用途徑，使得其應用價值得到充分發(fā)揮。

參考文獻：

[1] 游祖會. 計算機虛擬現(xiàn)實技術解析及其在高職院校教學中的應用研究[J]. 計算機產(chǎn)品與流通， 2020.

[2] 張增光. 計算機虛擬現(xiàn)實技術在高校體育教學中的應用分析[J]. 2022（19）.

[3] 唐風云. 論計算機虛擬現(xiàn)實技術在高校體育教學中的應用研究[J]. 科技資訊， 2020， 18（14）：2.

[4] 文瑞陽. 虛擬技術在高校計算機教學中的應用研究[J]. 山西青年， 2020， No.578（06）：292-292.

[5] 張建軍. 全景虛擬現(xiàn)實技術在虛擬校園建設中的應用[J]. 北京工業(yè)職業(yè)技術學院學報， 2020， 19（1）：5.

作者簡介：徐振立（1986.06-），男，漢，河北邢臺人，碩士研究生，講師。研究方向：虛擬現(xiàn)實ED38FE8A-F21C-44D5-AB38-7734EE5A08DF