試論虛擬現(xiàn)實技術(shù)在科普教育中的研究與實現(xiàn)

摘 要：虛擬現(xiàn)實技術(shù)作為研究中的熱點及焦點，在提高學?？破战逃|(zhì)量及提升教師教學水準方面發(fā)揮了至關(guān)重要的作用。文章首先對虛擬現(xiàn)實技術(shù)進行了簡要闡述；其次，對信息化時代背景下的科普教育開展了解析；最后，就虛擬現(xiàn)實技術(shù)在科普教育中的應用開展了相關(guān)研究討論。

關(guān)鍵詞：虛擬現(xiàn)實技術(shù)；科普教育；研究

虛擬現(xiàn)實技術(shù)是一項全新的技術(shù)，將其應用于科普教育教學領(lǐng)域，一方面可以為這一新技術(shù)的推廣使用夯實基礎(chǔ)；另一方面，幫助教師開拓了一種嶄新的教學手段及教學方式。虛擬現(xiàn)實技術(shù)應用于科普教育領(lǐng)域帶來了極大的積極效應，因此，加強對這兩者結(jié)合的研究成為值得關(guān)注的論題。

1 虛擬現(xiàn)實技術(shù)簡要闡述

虛擬現(xiàn)實技術(shù)作為運用電腦進行仿真操作，模擬產(chǎn)生出一個三維空間虛擬世界的一項技術(shù)，為使用者提供視覺、觸覺、嗅覺、聽覺等感官方面的模擬，目的在于讓體驗者產(chǎn)生如臨其境的感覺。在這一三維空間內(nèi)，體驗者能夠及時、無障礙地觀察其中的一切事物；虛擬現(xiàn)實技術(shù)在技術(shù)思想層面實現(xiàn)了質(zhì)的飛躍，實現(xiàn)了集成技術(shù)、計算機圖形圖像學、傳感技術(shù)、人工智能等技術(shù)的有機融合，并讓人實現(xiàn)了與虛擬世界的交互，過程十分自然與流暢。

虛擬現(xiàn)實技術(shù)具有交互性（人機交互，技術(shù)運用者既可以使用電腦鍵盤及鼠標等開展交互過程，又可以利用特殊工具，如頭盔等高新傳感設(shè)備完成交互過程）、構(gòu)想性（實現(xiàn)抽象概念向具象內(nèi)容的轉(zhuǎn)化，用夸張的方式表達了技術(shù)設(shè)計者的思維特色，這一特征體現(xiàn)了虛擬現(xiàn)實技術(shù)作為一項應用軟件而存在的價值）、全息性（虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)在信息獲取上的深度與廣度，能讓使用者在全息傳感裝置的幫助下在虛擬環(huán)境中得到包括視聽在內(nèi)的多種感知）、沉浸感（體驗者在超自然情境下，在交互設(shè)備及自身感知的協(xié)助下，對虛擬環(huán)境的投入程度情況）等特點。

2 信息化時代背景下的科普教育解析

現(xiàn)代教育技術(shù)已實現(xiàn)了傳統(tǒng)音像等媒介使用上的超越，發(fā)展方向為：網(wǎng)絡(luò)信息化、媒體多元化等，遠程教學與網(wǎng)絡(luò)教學等全新教育方式得到全面推廣與普及。我國施行科教興國戰(zhàn)略的長遠性目標是使全民的科學文化素養(yǎng)得到提升。當前，社會發(fā)展已進入信息化時代，科學技術(shù)獲得迅猛發(fā)展，知識更新狀況日新月異，隨之而來的是人們對了解信息、學習新知渠道的增多，在這一大背景下，加強青少年的科普教育顯得尤為重要。

在信息化進程中，一方面，我們應當看到：信息化時代的到來對科學技術(shù)發(fā)展起到了巨大的推動作用，在這一發(fā)展趨勢下，科普教育面臨嚴峻挑戰(zhàn)；另一方面，科學技術(shù)的發(fā)展與革新又給科普教育的發(fā)展注入了新的血液，為其發(fā)展增添了生機與活力（主要體現(xiàn)在：信息技術(shù)的使用讓原來在傳統(tǒng)教育方式下無法完成的教學任務成為可能，諸如：計算機仿真技術(shù)的運用幫助學生在親身感受的過程中學到了血液在血管中的具體流動進程、原子核中中子及質(zhì)子等運動等一系列科普知識）。虛擬現(xiàn)實技術(shù)的逐步發(fā)展與完善，使得新教育手段的實施有了更大的發(fā)揮空間，虛擬現(xiàn)實技術(shù)能夠生成一個具有逼真視聽觸覺的感知世界，在這一感知世界中，人們可以運用自己的方式對虛擬現(xiàn)實的假想實體開展交互與考察等。觀察可以借助數(shù)據(jù)服、數(shù)據(jù)手套、頭盔等工具實現(xiàn)，這種嶄新的觀察方法幫助體驗者獲取了最逼近于現(xiàn)實的真切感受。其作用主要體現(xiàn)在：第一，能最大程度地發(fā)掘人們的創(chuàng)造能力，學習者能在自己創(chuàng)建的虛擬世界里實現(xiàn)自己的科學幻想；第二，有助于幫助開發(fā)學生科學上的想象力；第三，可以幫助學生拓展思維空間，激發(fā)學生探索科學的興趣。

3 虛擬現(xiàn)實技術(shù)在科普教育中的應用研究及實現(xiàn)的可行性

一是將虛擬現(xiàn)實技術(shù)應用于科普教育中的理論依據(jù)分析。第一，模擬法則。模擬法則一般應用于工程范疇，主要分為兩類，一是數(shù)學模擬（模擬基礎(chǔ)為模型與原型在抽象數(shù)學規(guī)律上的相似性），二是物理模擬（模擬基礎(chǔ)為模型與原型物理機理及化學機理上的相似性）。虛擬現(xiàn)實技術(shù)與科普教育的結(jié)合，應用的主要為物理模擬（即在設(shè)計與原型相似度高的模型的基礎(chǔ)上，運用模型對原型的基本規(guī)律進行研究，對難以操作的實驗、難以從外部直接觀測到的內(nèi)部狀態(tài)規(guī)律、稍縱即逝的現(xiàn)象等進行演示、觀察及重現(xiàn)等）；第二，認知論。認知論中，學習被理解為一種內(nèi)部發(fā)展進程，這一進程是在同化作用與順應作用相互交替的作用下引起的平衡狀態(tài)（包括心理與生理兩個方面）向不平衡狀態(tài)發(fā)展的循環(huán)過程。認知論中，教學觀被闡述為：為學生創(chuàng)建一種對自我開展認知加工的特殊情境與過程，進而幫助學生形成認知結(jié)構(gòu)，為推動學生認知的發(fā)展夯實基礎(chǔ)。

二是虛擬現(xiàn)實技術(shù)應用于科普教育中的具體作用分析。第一，利用這一技術(shù)開展醫(yī)療、物理、生物、化學等模擬實驗，在方便教師內(nèi)容講授的同時可以加深學生對科學難點及重點知識的理解；第二，培養(yǎng)學生自主探究的能力，學生在人機交互技術(shù)的指導下可以觀看到不同科學現(xiàn)象等，這大大激發(fā)了學生學習科普知識的興趣，進而會主動、積極地開展研究工作，在研究中提高了自主探究能力及水平；第三，提高學生才能，虛擬現(xiàn)實技術(shù)的交互性、多感知性等特點鼓勵學生主動融入虛擬情境，對號入座，自動扮演相應角色，激情滿滿地投入練習與技能的強化中，從而實現(xiàn)實踐、機器維修等才能的提升。

三是虛擬現(xiàn)實技術(shù)在科普教育運用中的具體流程分析。流程可闡述為：建立三維模型與相應場景→導出，進入到虛擬現(xiàn)實制作軟件中→在虛擬現(xiàn)實制作軟件中進行場景的驅(qū)動，完成互動過程。這一流程中要關(guān)注模型的真實性以及交互的實時性等。

4 結(jié)束語

虛擬現(xiàn)實技術(shù)在應用領(lǐng)域及應用范疇上都已得到廣泛拓展，將其應用于科普教育中優(yōu)勢獨特、效果極佳。只有深入理解虛擬現(xiàn)實技術(shù)的內(nèi)涵、把握其特點，對信息化大環(huán)境影響下的科普教育開展解析，進而探索虛擬現(xiàn)實技術(shù)在科普教育中應用的可行性與具體應用，既能實現(xiàn)虛擬現(xiàn)實技術(shù)的推廣，又能推動我國科普教育事業(yè)的發(fā)展。

參考文獻

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