淺談虛擬現實技術在教育中的應用

【摘要】虛擬現實技術是具有自主性、交互性、沉浸感的高技術模擬系統，它被廣泛應用于各種商業環境中。在教育領域中，虛擬現實也具有廣泛的前景，為教育數字化提供了一種新鮮有效的模式。

虛擬現實，Virtual(Reality，也稱VR技術，是一種由計算機生成的高技術模擬系統。虛擬現實技術主要有三個基本特征：自主性、交互性、沉浸感。這種由計算機生成的互動式仿真環境的特點是：感覺逼真，交互自然，隨人的視點及行為而迅速反應。一般的虛擬現實系統主要由專業圖形處理計算機、應用軟件系統、輸入設備和演示設備等組成。虛擬現實技術的特征之一就是人機之間的交互性。為了實現人機之間的充分交換信息，必須設計特殊輸入工具和演示設備，以識別人的各種輸入命令，且提供相應反饋信息，實現真正的仿真效果。根據實際的應用可以有選擇地使用工具，主要包括：頭盔式顯示器、跟蹤器、傳感手套、屏幕式、房式立體顯示系統、三維立體聲音生成裝置。虛擬現實與傳統的模擬技術完全不同，它是將模擬環境、視景系統和仿真系統合三為一，并利用傳感裝置把操作者與計算機生成的三維虛擬環境聯結在一起。操作者通過傳感器裝置與虛擬環境交互作用，可獲得視覺、聽覺、觸覺等多種感知，并按照自己的意愿去改變虛擬環境。

一、虛擬現實的上述特點決定了它能被應用于不同的環境中

（一）城市規劃

虛擬現實可以用于展示城市規劃、宣傳城市建設、提升城市形象。系統根據城市的當前狀況和對城市的未來規劃，將城市的過去、現在和將來任意時間的情況展示在規劃設計者、政府決策者、投資開發者和普通市民面前。

（二）大型建筑工程漫游

展示各種擬建設的工程項目，為國際和國內工程設計投標建立多種層次、細節豐富的虛擬模型，真實再現工程竣工后的情況。用戶可選擇不同路徑進入該項工程的任意部分；也可為已建設或正在建設的各種工程項目展示其周邊環境、內部裝修、固定設施的配套情況。

（三）室內設計漫游

利于虛擬現實技術進行室內設計是一種新的嘗試，其目的是在規劃、設計階段，就使人們能夠在一種虛擬的三維環境中，用動態和交互式方式對未來的住宅進行身臨其境的全方位的審視。虛擬室內設計系統應用于房屋銷售將成為開發商的有力工具。用虛擬現實建立擬建的樓盤，將未來的美妙藍圖提前變成眼前的現實。通過簡單操作，可以選擇任意路徑進入擬建樓盤的任意位置，體驗空間對人自身的尺度感。配以相關的圖片、文字、聲音，更顯生動。對于裝修公司來講，在虛擬的裝修完工的房間中行走，造型、空間、材質盡收眼底，裝修效果直觀有效。

（四）名勝古跡虛擬旅游

展現名勝古跡的景點，可以任意選擇路徑遨游各景點，樂趣無窮。上海世博會期間推出了基于虛擬現實技術的網上展館，使廣大網民能足不出戶，暢游世博。

二、在教育領域，虛擬現實技術具有廣泛的應用前景

虛擬現實技術與教育的結合，會起到很好的教學效果。結合現狀，虛擬現實會廣泛應用于以下幾個方面。

（一）科研方面的應用許多高校在諸多領域都進行了相關的課題研究，對科學技術研究具有很大的促進作用，如北京航空航天大學在分布式飛行模擬方面的應用等。大型機械的性能模擬也常常用虛擬現實技術來輔助。

（二）虛擬仿真校園的應用

學校由各種環境所構成，校園中的一切都影響著每一個人，學生從中得到的教益，從某種程度來說比從書本中得到的還要多。網絡教育和虛擬現實技術的特點，決定了我們可以仿真我們的校園環境。隨著網絡教育的深入，人們已經不滿足于對校園環境的瀏覽，基于教學、教務、校園生活的三維可視化虛擬校園呼之欲出。人們需要一個完整的虛擬校園體系。真實、互動、情節化的特點是虛擬現實技術獨特的魅力所在，新技術必將引起教育方式的革命，讓我們感受到全方位的教育。

（三）虛擬教學（實驗）

虛擬現實技術的特點決定了其在理工科的教學中將廣大作為，尤其在建筑、機械、物理、化學等學科的發展上將會有質的突破，用它可以模擬復雜的環境，比如高溫、有毒等操作環境。另外在建筑教學中運用虛擬技術，可以使學生可以以一種嶄新的方式進行學習。比如在講到中國古代建筑的榫卯結構時，采用了數字化的虛擬現實，就可以把模型結構放大縮小，旋轉，也可以在人拍攝不到的角度去觀察結構的細節。

在文科教學中，我們也可以模擬語言教學環境。劇場式的互動交流，隨機選擇學習場景，各種的情境會話，提高學習樂趣，真實、直觀、情節化，可以做到現學現用。

隨著寬帶時代的不斷發展，三網合一不久將成為現實。虛擬現實技術，將具有廣闊的應用領域和發展前景。教育界的專家曾指出：嶄新的技術，會帶給我們嶄新的教育思維，解決我們以前無法解決的問題，將給我們的教育帶來一系列的重大變革。虛擬現實的應用，尤其在科技研究、虛擬仿真校園、虛擬教學、虛擬實驗、教育娛樂等方面的應用將日益廣泛，為教育數字化提供了一種新鮮有效的模式。

【參考文獻】

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