淺談虛擬現實技術在教學中的應用

許秀文，郝 勇，周矛欣

（武警醫學院 訓練部網絡信息中心，天津 300162）

淺談虛擬現實技術在教學中的應用

許秀文，郝 勇，周矛欣

（武警醫學院 訓練部網絡信息中心，天津 300162）

本文介紹了虛擬現實技術的定義、特征及其在教學中的應用。

虛擬現實技術；特征；教學

2010年初，由詹姆斯·卡梅隆導演的3D曠世巨作 《阿凡達》席卷全球，這部影片完全顛覆了傳統電影的概念，技術上有了質的飛躍，場面宏偉細致，尤其是3D立體電影技術的運用，成為了影片的重要賣點。該影片不僅讓觀眾深刻地體驗到3D所帶來的空前視覺和心靈的震撼，同時也讓“3D技術”再度成為輿論關注的焦點。

近年來，隨著3D技術的不斷成熟，3D的應用也日趨多元化，從風靡國內的3D電影、3D游戲到國外正在興起的3D電視臺、3D虛擬社區、3D商店等等，連“幕后”的3D虛擬現實技術也備受青睞，這無不說明3D之勢愈演愈烈。本文簡單介紹了虛擬現實的定義及特征。

一、什么是虛擬現實

從廣義上講，只要是通過三維模型實現一些人機交互操作就可以稱為虛擬現實。更嚴謹的界定是指通過對三維模型的操作、定義，然后應用于相應場景中，并賦予該模型功能性的表現。以一個汽車的3D模型為例，在汽車的三維模型出來以后，可讓用戶對場景進行選擇，比如是運行在城市還是鄉村，然后還能讓用戶為汽車模型編寫動作腳本，定義汽車是按某條線路在跑還是有人來操作。也就是說，只有在同時具備了產品、場景、腳本這三項要素時，才是真正完整的“虛擬現實”。

二、虛擬現實的特征

1.多感知性

所謂多感知，是指除了一般計算機技術所具有的視覺感知之外，還有聽覺、力覺、觸覺、運動，甚至包括味覺、嗅覺等感知。理想的虛擬現實技術應該具有一切人所具有的感知功能。

2.浸沒感

又稱臨場感，指用戶感到作為主角存在于模擬環境中的真實程度。理想的模擬環境應該使用戶難以分辨真假，使用戶全身心地投入到計算機創建的三維虛擬環境中，該環境中的一切看上去是真的，聽上去是真的，動起來是真的，甚至聞起來、嘗起來等一切感覺都是真的，如同在現實世界中的感覺一樣。

3.交互性

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

4.構想性

強調虛擬現實技術應具有廣闊的可想象空間，可拓寬人類認知范圍，不僅可再現真實存在的環境，也可以隨意構想客觀不存在的甚至是不可能發生的環境。

三、虛擬現實在教學中的應用

虛擬現實的本質是人與計算機的通信技術，它幾乎可以支持任何人類活動，適用于任何領域。鑒于虛擬現實技術的以上特征，我們把該技術應用到教學中，用以提高教學質量。

1.虛擬教學

虛擬現實技術為學習者和教學者提供了豐富的學習資源以及選擇學習材料和學習方式的機會。利用虛擬現實技術，教師和學生一起經歷虛擬環境，觀察一些關鍵性問題，還能讓學生自己“進入其中”進行詳細觀察，大大提高了學生的理解能力和掌握能力。

2.虛擬實驗

虛擬實驗利用虛擬現實技術，可以建立各種虛擬實驗室，可以根據需要隨時生成各種“虛擬”新的設備，教學內容可以不斷更新，使實踐訓練能夠及時跟上技術的發展，為學生提供生動、逼真的學習環境，從而加速和鞏固學生學習知識的過程。

3.虛擬仿真校園

以虛擬現實技術作為遠程教育平臺，可為高校擴大招生后設置的分校和遠程教育教學點提供可移動的電子教學場所，通過交互式遠程教學的課程目錄和網站，對各個終端提供開放的、遠距離的持續教育，還可為社會提供新技術和高等職業培訓的機會，創造更大的經濟效益與社會效益。

4.虛擬手術教學

該技術可用于解剖教學、復雜手術過程的規劃，在手術過程中提供操作和信息上的輔助，預測手術結果等。在醫學教學過程中，由于場地、設備、人員等的限制，學生很難直接進入手術現場，即使通過視頻傳輸技術對手術進行直播，對于手術過程，需要加倍注意極其細微之處，學生也不能一一學習到。現在通過虛擬技術進行虛擬手術教學，可以彌補以上不足之處。

由此可見，虛擬現實技術應用于教育教學，具有巨大的優越性，能夠全方位、多角度地展示教學內容；可突破時空界限；節省成本，規避風險。相信隨著科學技術的發展，虛擬現實技術在教學中的應用會越來越廣泛。

（編輯：魯利瑞）

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1673-8454（2011）06-0066-02