虛擬現實技術的教育應用視野

譚　音

摘要 教育是一個傳授知識的過程,通過親身體驗、積極參與能夠加速這一過程和鞏固所傳授的知識。虛擬現實技術能夠為人們提供三維的視覺、聽覺及觸覺等感官世界,并具有和諧友好的人機交互界面,使人可以自然地與計算機進行交互,能夠創建與現實社會類似的環境,從而能夠解決學習媒體的情景化及交互性的要求。虛擬現實技術與教育本質的契合,將會促成虛擬現實技術在教育中的廣泛運用。

關鍵詞 虛擬現實技術;交互性;虛擬實驗室

中圖分類號:G434 文獻標識碼:B 文章編號:1671-489X(2009)27-0126-02

Exploration of Virtual Reality Technology Applied in Education//Tan Yin

Abstract Education is the process of imparting knowledge. The firsthand experience and active participation can accelerate the process and consolidate what be passed on. The Virtual Reality technology not only can provide 3D senses like the sense of sight, hearing and touch, but also have friendly human-computer interaction interfaces. People can interact with the computer easily and naturally. Therefore, this technology satisfies the need of medium scene-rization and interaction for learning. In the future, the VR technology will be used widely in education.

Key words virtual reality technology;interaction;virtual laboratory

Authors address Department of Education Science, Luoyang Normal University, Luoyang, Henan, 471022, China

1 虛擬現實技術概述

虛擬現實(Virtual Reality),簡稱VR,又稱靈境技術,是集計算機技術、傳感與測量技術、微電子技術等于一體的綜合集成技術。使用者沉浸在虛擬環境中,具有和真實環境中一樣的感覺;不是被動地感受,而是通過自己的動作,改變感受的內容。人機交互是一種近乎自然的互動,使用者在虛擬環境中可獲得視覺、聽覺、觸覺、動覺等多種感知。

2 虛擬現實技術在教育中的應用形式

虛擬現實技術引入教育領域,一是再現現實生活和自然環境中無法觀察到的自然現象及事物的發展變化過程,使學生獲得生動的感性學習材料;二是可以進行現實生活中無法進行或者難以重復、難度大、成本高、危險性強的技能培訓與實驗。現今虛擬現實技術在教育中的應用形式主要有以下幾個方面。

2.1 虛擬校園國內一些高校已經開始逐步推廣、使用虛擬校園模式,先后有浙江大學、上海交通大學、北京大學、西南交通大學、北京四中等知名學校采用虛擬現實技術建設虛擬校園。中央廣播電視大學遠程教育學院投入較大的人力和物力,采用基于Internet的類游戲圖形引擎,將網絡學院具體的實際功能整合在圖形引擎中,突破目前大多虛擬現實技術的應用僅僅停留在校園一般性瀏覽的應用上,并作為基礎平臺進行大規模應用,效果非常好,通過教育部和有關院校的技術鑒定。他們以學員為中心,構想一些人性化的功能,以虛擬現實技術作為遠程教育基礎平臺,在國內甚至在國際上也屬罕見。他們大膽的實際應用,讓人們感受到全方位的教學、校園文化,這正是人們所需要的真正的教育。

2.2 虛擬實驗室如北京航天航空大學在分布式飛行模擬方面的應用,浙江大學在建筑方面進行的虛擬規劃和虛擬設計的應用,哈爾濱工業大學在人機交互方面有很好的成果,清華大學在臨場感的研究頗具特色。利用虛擬實驗室,學習者還可以進行仿真試驗,如化學實驗中有些藥品具有劇毒、刺激性氣味等特性,或者有些化學反應比較劇烈或時間較長,把這些實驗放在虛擬實驗室里做,就可以對實驗現象或過程很好地仿真而不必擔心會對學習者造成傷害。

2.3 虛擬圖書館虛擬圖書館是用虛擬現實技術生成的提供相關信息的場所。在虛擬圖書館里,不僅僅提供諸如文本、視頻、音頻等信息資源,而且分處不同地點的資源對于學習者來說是無差異的,在其中學習可以有身臨其境的感覺。由此可見,虛擬圖書館不僅是提供豐富、生動信息的場所,而且還以嶄新的方式,為遠程教育和終身教育提供教學手段和學習途徑。

3 虛擬現實技術對教育的影響

3.1 對教學系統設計模式的促進界面友好、形象直觀的交互式學習環境,有利于激發學生的學習興趣和進行協商會話、協作學習;能提供圖文聲像并茂的多種感官綜合刺激,有利于情境創設和大量知識的獲取與保持;還能按超文本、超鏈接方式組織管理學科知識和各種教學信息,有利于學生的主動發現、主動探索,還有利于發展聯想思維和建立新舊知識之間的聯系。虛擬現實技術突破時間與空間的限制,使部分危險實驗不必在現實中進行,同時降低重復試驗經費問題。可以培養出學生既具有很強的綜合運用知識的能力,同時又具有嚴謹的分析能力及靈活多變的創新能力和解決問題的能力。所有這些都要求改變傳統的以教師為中心的教學模式,建構一種既能發揮教師的主導作用,又能充分體現學生認知主體作用的新型教學模式。

3.2 對課程整合的促進課程問題在任何一個教育體系中都居于中心地位、實力地位。現今不論是在中學還是在高校,人們把信息技術應用在教學過程中時,都存在一個嚴重偏向,就是僅僅把信息技術作為演示工具,把太多的注意力放在單純事物的演示和知識呈現上,而未能充分發揮它的數字化優勢,更忽視與課程的有效整合。筆者認為,充分利用虛擬現實技術實現學習活動環境的數字化、學習資源的數字化、學習方式數字化,能夠使傳統課程更加靈活,更能激發學生的創造性。

3.3 對教學手段的影響通過身臨其境的、自主控制的人機交互,提供生動活潑的直觀形象思維材料,展現學生不能直接觀察到的事物等,形成知識點。學生則從思維、情感和行為3個方面參與教學活動,有助于啟發式教學的開展;在實訓教學中可以讓學生進入問題存在的環境,有針對性地建構虛擬情境,引導學生進行探究,有利于以解決問題為中心的發現式教學;其具備動畫虛擬現實的能力,能夠把教學中抽象的概念原理、真實的實驗過程等形象生動地表現出來,給學生創設真實學習情境,幫助學生獲得示范性的知識,把握概念原理的實質,有利于情境式教學的進行。

4 結束語

通過以上的分析,可以看出虛擬現實技術在教育領域的應用,促進教育信息化的進一步發展,也極大地提高教育的質量和效率。就客觀實際而論,目前虛擬現實技術在教學領域所取得的成就,只是應用了最基本的虛擬現實技術,仍存在許多尚未解決的理論問題和技術障礙。但有理由相信,隨著虛擬現實技術的迅猛進展,它對傳統教學將產生更加深遠的影響,也將進一步幫助人們更加有效地傳授知識、學習知識、創新知識,而最終將引發包括教育觀念和教育模式在內的深刻變革。

參考文獻

[1]黃榮懷.信息技術與教育[M].北京:北京師范大學出版社,2002:100-130

[2]何克抗,鄭永柏,謝幼如.教學系統設計[M].北京:北京師范大學出版社,2002:220

[3]丁碩,楊友林.虛擬實驗理論初探[J].中國現代教育裝備,2009(06)

[4]趙士濱,吳秋峰.虛擬現實技術進入高校實驗教學的研究.電化教育研究,2005(6)

[5]郭建才.虛擬現實技術及其在遠程教學中的應用[J].現代遠距離教育,2006(7)

[6]Miller C D,Clouse R W.Technology-Based Distance Learning: Present and Future Directions in

Business and Education[J].Journal of Educational Technology Systems,1994,22(3):191-204