淺談虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在教學(xué)中的應(yīng)用

摘要：本文介紹了虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的定義、特征及其在教學(xué)中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)；特征；教學(xué)

中圖分類號(hào)：G434 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1673-8454(2011)06-0066-02

2010年初，由詹姆斯，卡梅隆導(dǎo)演的3D曠世巨作《阿凡達(dá)》席卷全球，這部影片完全顛覆了傳統(tǒng)電影的概念，技術(shù)上有了質(zhì)的飛躍，場(chǎng)面宏偉細(xì)致。尤其是31)立體電影技術(shù)的運(yùn)用，成為了影片的重要賣點(diǎn)。該影片不僅讓觀眾深刻地體驗(yàn)到3D所帶來(lái)的空前視覺(jué)和心靈的震撼，同時(shí)也讓“3D技術(shù)”再度成為輿論關(guān)注的焦點(diǎn)。

近年來(lái)，隨著31)技術(shù)的不斷成熟，3D的應(yīng)用也日趨多元化，從風(fēng)靡國(guó)內(nèi)的3D電影、3D游戲到國(guó)外正在興起的3D電視臺(tái)、3D虛擬社區(qū)、3D商店等等，連“幕后”的3D虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)也備受青睞，這無(wú)不說(shuō)明3D之勢(shì)愈演愈烈。本文簡(jiǎn)單介紹了虛擬現(xiàn)實(shí)的定義及特征。

一、什么是虛擬現(xiàn)實(shí)

從廣義上講，只要是通過(guò)三維模型實(shí)現(xiàn)一些人機(jī)交互操作就可以稱為虛擬現(xiàn)實(shí)。更嚴(yán)謹(jǐn)?shù)慕缍ㄊ侵竿ㄟ^(guò)對(duì)三維模型的操作、定義，然后應(yīng)用于相應(yīng)場(chǎng)景中，并賦予該模型功能性的表現(xiàn)。以一個(gè)汽車的3D模型為例，在汽車的三維模型出來(lái)以后，可讓用戶對(duì)場(chǎng)景進(jìn)行選擇，比如是運(yùn)行在城市還是鄉(xiāng)村，然后還能讓用戶為汽車模型編寫(xiě)動(dòng)作腳本，定義汽車是按某條線路在跑還是有人來(lái)操作。也就是說(shuō)，只有在同時(shí)具備了產(chǎn)品、場(chǎng)景、腳本這三項(xiàng)要素時(shí)，才是真正完整的“虛擬現(xiàn)實(shí)”。

二、虛擬現(xiàn)實(shí)的特征

1 多感知性

所謂多感知，是指除了一般計(jì)算機(jī)技術(shù)所具有的視覺(jué)感知之外，還有聽(tīng)覺(jué)、力覺(jué)、觸覺(jué)、運(yùn)動(dòng)，甚至包括味覺(jué)、嗅覺(jué)等感知。理想的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)該具有一切人所具有的感知功能。

2 浸沒(méi)感

又稱臨場(chǎng)感，指用戶感到作為主角存在于模擬環(huán)境中的真實(shí)程度。理想的模擬環(huán)境應(yīng)該使用戶難以分辨真假，使用戶全身心地投入到計(jì)算機(jī)創(chuàng)建的三維虛擬環(huán)境中，該環(huán)境中的一切看上去是真的，聽(tīng)上去是真的，動(dòng)起來(lái)是真的，甚至聞起來(lái)、嘗起來(lái)等一切感覺(jué)都是真的，如同在現(xiàn)實(shí)世界中的感覺(jué)一樣。

3 交互性

指用戶對(duì)模擬環(huán)境內(nèi)物體的可操作程度和從環(huán)境得到反饋的自然程度(包括實(shí)時(shí)性)。例如，用戶可以用手去直接抓取模擬環(huán)境中虛擬的物體，這時(shí)手有握著東西的感覺(jué)，并可以感覺(jué)到物體的重量，視野中被抓的物體也能立刻隨著手的移動(dòng)而移動(dòng)。

4 構(gòu)想性

強(qiáng)調(diào)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)具有廣闊的可想象空間，可拓寬人類認(rèn)知范圍，不僅可再現(xiàn)真實(shí)存在的環(huán)境，也可以隨意構(gòu)想客觀不存在的甚至是不可能發(fā)生的環(huán)境。

三、虛擬現(xiàn)實(shí)在教學(xué)中的應(yīng)用

虛擬現(xiàn)實(shí)的本質(zhì)是人與計(jì)算機(jī)的通信技術(shù)，它幾乎可以支持任何人類活動(dòng)，適用于任何領(lǐng)域，鑒于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的以上特征，我們把該技術(shù)應(yīng)用到教學(xué)中，用以提高教學(xué)質(zhì)量。

1 虛擬教學(xué)

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)為學(xué)習(xí)者和教學(xué)者提供了豐富的學(xué)習(xí)資源以及選擇學(xué)習(xí)材料和學(xué)習(xí)方式的機(jī)會(huì)。利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，教師和學(xué)生一起經(jīng)歷虛擬環(huán)境，觀察一些關(guān)鍵性問(wèn)題，還能讓學(xué)生自己“進(jìn)入其中”進(jìn)行詳細(xì)觀察，大大提高了學(xué)生的理解能力和掌握能力。

2 虛擬實(shí)驗(yàn)

虛擬實(shí)驗(yàn)利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，可以建立各種虛擬實(shí)驗(yàn)室，可以根據(jù)需要隨時(shí)生成各種“虛擬”新的設(shè)備，教學(xué)內(nèi)容可以不斷更新，使實(shí)踐訓(xùn)練能夠及時(shí)跟上技術(shù)的發(fā)展，為學(xué)生提供生動(dòng)、逼真的學(xué)習(xí)環(huán)境，從而加速和鞏固學(xué)生學(xué)習(xí)知識(shí)的過(guò)程。

3 虛擬仿真校園

以虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)作為遠(yuǎn)程教育平臺(tái)，可為高校擴(kuò)大招生后設(shè)置的分校和遠(yuǎn)程教育教學(xué)點(diǎn)提供可移動(dòng)的電子教學(xué)場(chǎng)所，通過(guò)交互式遠(yuǎn)程教學(xué)的課程目錄和網(wǎng)站，對(duì)各個(gè)終端提供開(kāi)放的、遠(yuǎn)距離的持續(xù)教育，還可為社會(huì)提供新技術(shù)和高等職業(yè)培訓(xùn)的機(jī)會(huì)，創(chuàng)造更大的經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益。

4 虛擬手術(shù)教學(xué)

該技術(shù)可用于解剖教學(xué)、復(fù)雜手術(shù)過(guò)程的規(guī)劃，在手術(shù)過(guò)程中提供操作和信息上的輔助，預(yù)測(cè)手術(shù)結(jié)果等。在醫(yī)學(xué)教學(xué)過(guò)程中，由于場(chǎng)地、設(shè)備、人員等的限制，學(xué)生很難直接進(jìn)入手術(shù)現(xiàn)場(chǎng)，即使通過(guò)視頻傳輸技術(shù)對(duì)手術(shù)進(jìn)行直播。對(duì)于手術(shù)過(guò)程，需要加倍注意極其細(xì)微之處，學(xué)生也不能一一學(xué)習(xí)到。現(xiàn)在通過(guò)虛擬技術(shù)進(jìn)行虛擬手術(shù)教學(xué)，可以彌補(bǔ)以上不足之處。

由此可見(jiàn)，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用于教育教學(xué)，具有巨大的優(yōu)越性，能夠全方位、多角度地展示教學(xué)內(nèi)容；可突破時(shí)空界限：節(jié)省成本，規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)。相信隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在教學(xué)中的應(yīng)用會(huì)越來(lái)越廣泛。

(編輯：魯利瑞)