虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在教育中的應(yīng)用

謝承霖 周涵粟

【摘要】目前，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)已廣泛應(yīng)用于航空航天、娛樂游戲，以及建筑設(shè)計(jì)等領(lǐng)域。在教育領(lǐng)域，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)也有廣泛的用途。文章介紹了虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)及VRML語言，探討了虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在計(jì)算機(jī)教學(xué)和計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用。如果虛擬技術(shù)廣泛應(yīng)用于網(wǎng)絡(luò)教育中，將對(duì)遠(yuǎn)程教育產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。

【關(guān)鍵詞】虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù) 虛擬實(shí)驗(yàn) VRML 計(jì)算機(jī)

隨著我國(guó)教育的不斷改革和科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)教育的出現(xiàn)改變了傳統(tǒng)的教學(xué)方式。尤其是計(jì)算機(jī)更新速度非常快的特點(diǎn)使得傳統(tǒng)的教學(xué)方式難以滿足學(xué)習(xí)的需要。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)作為一門新的技術(shù)，它在教育領(lǐng)域的發(fā)展將為教育

提供新的活力。

一、虛擬現(xiàn)實(shí)造型語言VRML

VRML（Virtual Reality Modeling Language1即虛擬現(xiàn)實(shí)建模語言，是一項(xiàng)和多媒體通訊、因特網(wǎng)、虛擬現(xiàn)實(shí)等領(lǐng)域相關(guān)的，在Intemet上營(yíng)造虛擬環(huán)境的技術(shù)。它用來在網(wǎng)絡(luò)上創(chuàng)建可導(dǎo)航的、超鏈接的三維虛擬場(chǎng)景。

VRML的基本工作原理可概括為：文本描述、遠(yuǎn)程傳輸和本地計(jì)算生成。所謂文本描述，是指VRML并不是用三維坐標(biāo)點(diǎn)的數(shù)據(jù)來描述三維物體的，因?yàn)檫@樣會(huì)有很大的數(shù)據(jù)量.在Intemet上傳輸會(huì)遇到很多困難.VRML是用類似HTML的標(biāo)記文本語言來描述三維場(chǎng)景.就像我們的編程語言。比如，一個(gè)立方體的描述文本是：Box（size 3.0 3.0 3.0）。VRML就是一種描述語言標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)定了用來描述三維場(chǎng)景的文本描述語言。遠(yuǎn)程傳輸是指用戶瀏覽VRML描述的虛擬場(chǎng)景時(shí)，需要通過Intemet將描述場(chǎng)景的文本傳送到本地。

二、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在計(jì)算機(jī)專業(yè)教育中的應(yīng)用

1.虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在輔助課堂教學(xué)中的應(yīng)用

眾所周知，計(jì)算機(jī)課程實(shí)踐性很強(qiáng)，在書本上體現(xiàn)難免會(huì)給人們的理解帶來困難。利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)制作的課件能夠很好地解決這一問題。例如，在計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程中介紹計(jì)算機(jī)中各個(gè)組件的結(jié)構(gòu)和講解計(jì)算機(jī)組裝的過程時(shí)，書本的文字難以讓學(xué)習(xí)者了解組件結(jié)構(gòu)和組裝的過程。利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)可以將文字、聲音、圖片、動(dòng)畫等幾種媒體表現(xiàn)形式有機(jī)地結(jié)合，設(shè)計(jì)出生動(dòng)活潑的界面。制作出一些三維的、交式的、具有沉浸感的內(nèi)容，滿足學(xué)習(xí)者從各個(gè)角度觀察和學(xué)習(xí)，仿佛身臨其境，更好地理解學(xué)習(xí)的內(nèi)容。

制作VRML課件的基本思路是：

制作一系列空間形體的三維造型和動(dòng)畫.并且為這些造型指定所需要的顏色、大小等。

引入VRML的相關(guān)節(jié)點(diǎn)，建立虛擬運(yùn)動(dòng)空間。實(shí)現(xiàn)課件多媒體功能。

優(yōu)化VRML場(chǎng)景，即在構(gòu)建場(chǎng)景的過程中，利用VRML提供的高級(jí)造型技術(shù)適當(dāng)優(yōu)化程序。

VRML文件的輸出，將已創(chuàng)建的空間場(chǎng)景輸出為.wrl形式的文件。

例如，設(shè)計(jì)VRML課件來實(shí)現(xiàn)網(wǎng)上虛擬計(jì)算機(jī)組件結(jié)構(gòu)和組裝的輔助教學(xué)。

首先，在介紹計(jì)算機(jī)組件選擇知識(shí)同時(shí)。可以在網(wǎng)上從各個(gè)角度來觀察VRML制作的計(jì)算機(jī)組件的造型.增強(qiáng)感性認(rèn)識(shí)，并使學(xué)習(xí)者對(duì)怎樣組裝計(jì)算機(jī)有個(gè)初步的了解。利用VRML的造型設(shè)計(jì)和VRML Script的動(dòng)畫鏈接.虛擬出組裝計(jì)算機(jī)過程中所需的主要硬件，再通過把VRML文件嵌入到網(wǎng)頁的方法，使學(xué)習(xí)者既能在網(wǎng)頁中看到二維不同型號(hào)硬件的圖片和一些描述硬件的文字，又能看到三維的虛擬制作出來的硬件模型。

2.虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用

由虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)生成的適用于進(jìn)行虛擬實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，包括相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)室環(huán)境、有關(guān)的實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備、實(shí)驗(yàn)對(duì)象。以及實(shí)驗(yàn)信息資源等。虛擬實(shí)驗(yàn)室可以是某一現(xiàn)實(shí)實(shí)驗(yàn)室的真實(shí)再現(xiàn)。也可以是虛擬構(gòu)想的實(shí)驗(yàn)室。例如，在城域網(wǎng)和廣域網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)建設(shè)過程中，不必真正把網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建起來就可以親身體驗(yàn)，猶如進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)的操作。在數(shù)字電路的課程實(shí)驗(yàn)中，可以通過虛擬的電路器件來達(dá)到電路設(shè)計(jì)的目的，而沒有購(gòu)買器件問題所帶來的麻煩。在電子商務(wù)課程實(shí)驗(yàn)中，可以虛擬商務(wù)環(huán)境，讓學(xué)生進(jìn)入這個(gè)虛擬環(huán)境。身臨其境地體驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)交易的氣氛和參與交易的過程。計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)的安裝是比較基礎(chǔ)但又是難做好的一個(gè)實(shí)驗(yàn)。由于在計(jì)算機(jī)上安裝新的操作系統(tǒng)不可避免地會(huì)對(duì)原有的操作系統(tǒng)產(chǎn)生影響。

使用虛擬計(jì)算機(jī)來進(jìn)行操作系統(tǒng)的安裝試驗(yàn)就十分的方便了。代寫工作總結(jié)使用虛擬機(jī)的軟件VMware可以創(chuàng)建與真實(shí)計(jì)算機(jī)一模一樣的虛擬機(jī)。創(chuàng)建的虛擬機(jī)有自己的CPU、內(nèi)存、硬盤、光驅(qū)，在這個(gè)虛擬機(jī)上，可以安裝Windows、Linux等真實(shí)的操作系統(tǒng)以及各種應(yīng)用程序。通過在虛擬的操作系統(tǒng)環(huán)境中進(jìn)行操作，熟悉操作和新技術(shù)，達(dá)到事半功倍的效果。VMware只是一個(gè)軟件。可以幫助你在一個(gè)操作系統(tǒng)的環(huán)境下安裝另一個(gè)操作系統(tǒng)，而不會(huì)對(duì)當(dāng)前的操作系統(tǒng)產(chǎn)生影響。

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)還可以對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)過程中所提出的各種假設(shè)模型進(jìn)行虛擬.通過虛擬系統(tǒng)便可以直接地觀察到這一假設(shè)所產(chǎn)生的結(jié)果或效果。利用虛擬技術(shù)。學(xué)生還可以進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)設(shè)備設(shè)計(jì)、電路設(shè)計(jì)等方面的學(xué)習(xí)探索，設(shè)計(jì)出新型的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和電子器件.從而激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造性思維，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造能力。

三、結(jié)束語

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在計(jì)算機(jī)教育領(lǐng)域發(fā)展的潛力是巨大的，只有親身去經(jīng)歷、親身去體驗(yàn)去感受，比空洞抽象的說教更具說服力，主動(dòng)地去交互與被動(dòng)地觀看有質(zhì)的不同。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)能形象、生動(dòng)、逼真地表現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容，有效地營(yíng)造一個(gè)發(fā)展的教學(xué)環(huán)境。提高學(xué)生掌握知識(shí)和技能的效率和積極性，達(dá)到優(yōu)化教學(xué)過程、提高教學(xué)質(zhì)量的目的，從而解決傳統(tǒng)教學(xué)方式無法解決的問題。隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展，基于WEB的虛擬現(xiàn)實(shí)遠(yuǎn)程教育具有廣泛的應(yīng)用前景，必將成為21世紀(jì)教育的主流。

【參考文獻(xiàn)】

[1]劉鳳田，劉玉蘭.虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)及其在教育領(lǐng)域的應(yīng)用研究[J].河北農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2005，（1）.

[2]余勝泉，車皓陽，姚顧波.教育中的虛擬現(xiàn)實(shí)[J].現(xiàn)代教育技術(shù)研究所.2000.