實(shí)踐與創(chuàng)新

趙向前

[摘要]基于計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的虛擬教學(xué)技術(shù)的形成，是一種最新出現(xiàn)的教學(xué)模式，它探索了全新的教學(xué)形式和方向。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)作為新興教學(xué)媒體，其出現(xiàn)無疑將對現(xiàn)代遠(yuǎn)程開放教育教學(xué)改革產(chǎn)生積極的影響。

[關(guān)鍵詞]計(jì)算機(jī)仿真；多媒體；虛擬技術(shù)；遠(yuǎn)程開放教育

[DOI]1013939/jcnkizgsc201619067

我國現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育模式的改革以及科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，新的教學(xué)媒體不斷涌現(xiàn)，繼多媒體、仿真、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)之后，教學(xué)技術(shù)領(lǐng)域又出現(xiàn)了一個新型教學(xué)媒體，它就是Virtual Reality——虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是運(yùn)用計(jì)算機(jī)對現(xiàn)實(shí)世界進(jìn)行全面仿真的技術(shù)，由于它能夠創(chuàng)建與現(xiàn)實(shí)社會類似的環(huán)境，使使用者獲得身臨其境的感覺和體會，從而能夠解決學(xué)習(xí)媒體的情景化及自然交互性的要求，在教育領(lǐng)域內(nèi)有著極其巨大的應(yīng)用前景，不遠(yuǎn)的將來，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)將成為現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育領(lǐng)域內(nèi)最具有應(yīng)用前景的主導(dǎo)支撐技術(shù)。

1什么是Virtual Reality——虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)

11虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的內(nèi)涵及特征

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)又稱臨境技術(shù)，是一個類似于物理空間的三維虛擬環(huán)境，存在于計(jì)算機(jī)、外部存儲裝置或服務(wù)器上，可通過互聯(lián)網(wǎng)、內(nèi)聯(lián)網(wǎng)登錄。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是一種利用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)來創(chuàng)建和體驗(yàn)虛擬世界的技術(shù)。虛擬世界允許用戶創(chuàng)建（即化身）一個虛擬身份。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是綜合應(yīng)用各種技術(shù)來制造逼真的人工模擬環(huán)境，并能有效地模擬人在自然環(huán)境中的各種感知系統(tǒng)行為的高級的人機(jī)交互技術(shù)，使用戶身臨其境地感知虛擬環(huán)境中的物體，通過虛擬現(xiàn)實(shí)的三維設(shè)備與物體接觸，從而真正地實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互，人處在虛擬環(huán)境之中跟現(xiàn)實(shí)環(huán)境是基本沒有差別的。

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)具有以下三個基本特征：

（1）沉浸性。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是根據(jù)人類視覺、聽覺的生理心理特點(diǎn)，由計(jì)算機(jī)產(chǎn)生逼真的三維立體圖像，使用者戴上頭盔顯示器和數(shù)據(jù)手套交互設(shè)備，便可將自己置身于虛擬環(huán)境中，成為虛擬環(huán)境中的一員，有一種身臨其境的感覺。

（2）交互性。虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)中的人機(jī)交互是一種近乎自然的交互，使用者通過自身的語言、身體運(yùn)動或動作等自然技能，對虛擬環(huán)境中的對象進(jìn)行觸摸或操作。

（3）多感知性。虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)中裝有視、聽、觸、動覺的傳感及反應(yīng)裝置，因此，使用者在虛擬環(huán)境中可獲得多種感知，親身體驗(yàn)交互操作的反應(yīng)與感受。

12虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在現(xiàn)實(shí)生活中的應(yīng)用

隨著虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的迅速發(fā)展，它已經(jīng)被應(yīng)用于廣泛的領(lǐng)域：工程和建筑、醫(yī)學(xué)、軍工模擬、金融和娛樂等。

VR教育是一種非常有意義的潛在市場。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)能夠?yàn)閷W(xué)生提供生動、逼真的學(xué)習(xí)環(huán)境，學(xué)生能夠成為虛擬環(huán)境的一名參與者，在虛擬環(huán)境中扮演—個角色，這對調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，突破教學(xué)的重點(diǎn)、難點(diǎn)，培養(yǎng)學(xué)生的技能都將起到積極的作用。

2虛擬技術(shù)在現(xiàn)代遠(yuǎn)程開放教育中的應(yīng)用

1我國現(xiàn)代開放遠(yuǎn)程教育發(fā)展的特點(diǎn)與現(xiàn)狀

遠(yuǎn)程教育沒有切實(shí)考慮到客觀存在的各種阻礙因素。我國的寬帶普及率比較高，并且網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)的適應(yīng)性有很明顯的提高，但是我們不能忽視依然有很大一部分的學(xué)習(xí)群體缺乏必要的自主學(xué)習(xí)條件。很多學(xué)生希望能獲得良好的遠(yuǎn)程教育，但是除了能獲得教材和教學(xué)光盤以外，他們欠缺了最基本的與同學(xué)、授課老師互動的機(jī)會，可以這么說，他們所受到的教育不能稱之為遠(yuǎn)程教育。而學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣也受工作和生活影響而消失殆盡，學(xué)習(xí)積極性也被社會因素所影響，盡管網(wǎng)絡(luò)技術(shù)已經(jīng)深入應(yīng)用到遠(yuǎn)程教育的每個環(huán)節(jié)當(dāng)中，但是，我們不能否定現(xiàn)在遠(yuǎn)程教育的網(wǎng)絡(luò)資源卻是有限的，形式簡單，缺少互動，因此很難達(dá)到開辦遠(yuǎn)程教育的初衷。

2虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在現(xiàn)代教育中的應(yīng)用特點(diǎn)與優(yōu)勢分析

（1）徹底打破空間、時間的限制，變抽象為現(xiàn)實(shí)提高學(xué)習(xí)效率，增強(qiáng)學(xué)習(xí)興趣。虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)可以虛擬任何人物形象，創(chuàng)設(shè)一個人性化的學(xué)習(xí)環(huán)境，使遠(yuǎn)教學(xué)生能夠在自然、親切的氣氛中進(jìn)行學(xué)習(xí)。例如，在虛擬的課堂學(xué)習(xí)氣氛中，遠(yuǎn)教學(xué)生可以與虛擬的教師、學(xué)生一起交流、討論，共同探討學(xué)習(xí)中的各種問題，進(jìn)行協(xié)作化學(xué)習(xí)。

參與遠(yuǎn)程教育的大多是在職學(xué)生，他們的學(xué)習(xí)能力相對較差，利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，把抽象的理論學(xué)習(xí)改變?yōu)樘摂M現(xiàn)實(shí)的角色參與，這樣便能達(dá)到更好的學(xué)習(xí)效果。將設(shè)備三維“虛擬”出來，并可產(chǎn)生互動，學(xué)生通過在計(jì)算機(jī)反復(fù)操作練習(xí)后，掌握基本操作技能的時間比以前大大減少。

（2）彌補(bǔ)遠(yuǎn)程教學(xué)條件的不足，降低辦學(xué)成本。在實(shí)際教學(xué)中，往往會因?yàn)閷?shí)驗(yàn)設(shè)備、實(shí)驗(yàn)場地、教學(xué)經(jīng)費(fèi)等方面的原因，而使一些應(yīng)該開設(shè)的教學(xué)實(shí)驗(yàn)無法進(jìn)行。利用虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)，可以彌補(bǔ)這些方面的不足，學(xué)生能真實(shí)的對虛擬設(shè)備進(jìn)行操作，且操作過程清晰易懂。同時，在立體投影屏幕上顯示相應(yīng)的圖像和交互操作的效果，學(xué)生足不出戶便可以做各種各樣的實(shí)驗(yàn)，獲得與真實(shí)實(shí)驗(yàn)一樣的體會，課堂氣氛活躍、參與度高，從而豐富感性認(rèn)識，加深對教學(xué)內(nèi)容的理解。比如護(hù)理專業(yè)和藥學(xué)專業(yè)的學(xué)生，便可以通過虛擬的醫(yī)院、藥房進(jìn)行模擬試驗(yàn)，已達(dá)到良好的學(xué)習(xí)效果.

3虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在現(xiàn)代遠(yuǎn)程開放教育中應(yīng)用的幾個方面

（1）常規(guī)教學(xué)。常規(guī)教學(xué)是指遠(yuǎn)教學(xué)生利用虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)學(xué)習(xí)各種知識。通過虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)，使抽象的概念、理論直觀化、形象化，方便學(xué)生對抽象概念的理解，虛擬仿真出在普通教學(xué)方式中無法表達(dá)、描述的場景和環(huán)境，為學(xué)生提供生動、逼真的感性學(xué)習(xí)材料，幫助學(xué)生解決學(xué)習(xí)中的知識難點(diǎn)。例如，在學(xué)習(xí)法律知識時，通過虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)將學(xué)生帶到虛擬法庭去聆聽真實(shí)的案件的處理過程，以此來進(jìn)一步的掌握某些法律條文的具體應(yīng)用過程。通過這種探索式的學(xué)習(xí)方式，學(xué)生還可以進(jìn)行溫室效應(yīng)、電路設(shè)計(jì)、建筑設(shè)計(jì)等方面的探索學(xué)習(xí)，有利于激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造性思維，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。

（2）技能訓(xùn)練。虛擬現(xiàn)實(shí)的沉浸性和交互性，使學(xué)生能夠在虛擬的學(xué)習(xí)環(huán)境中扮演一個角色，全身心地投入到學(xué)習(xí)環(huán)境中去，這非常有利于學(xué)生的技能訓(xùn)練。利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，可以做各種各樣的技能訓(xùn)練。例如外科手術(shù)技能、體育技能、汽車駕駛技能、果樹栽培技能等各種職業(yè)技能的訓(xùn)練。利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，可以建立各種虛擬實(shí)驗(yàn)室，如旅游、管理、養(yǎng)殖、醫(yī)學(xué)試驗(yàn)等，擁有傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室難以比擬的優(yōu)勢，不僅可以節(jié)省成本，還可以規(guī)避真實(shí)實(shí)驗(yàn)或操作往往會帶來各種危險。

（3）虛擬校園。教育部在一系列相關(guān)的文件中，多次涉及了虛擬校園，闡明了虛擬校園的地位和作用。虛擬校園也是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育中最早的具體應(yīng)用，它由淺至深有三個應(yīng)用層面，分別適應(yīng)學(xué)校不同程度的需求：簡單的虛擬我們的校園環(huán)境供游客瀏覽；基于教學(xué)、教務(wù)、校園生活，功能相對完整的三維可視化虛擬校園；以學(xué)員為中心，加入一系列人性化的功能，以虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)作為遠(yuǎn)程教育基礎(chǔ)平臺。

在提升學(xué)生學(xué)習(xí)投入質(zhì)量、教育和社交臨場感以及為從事眾多學(xué)科行業(yè)的學(xué)生提供真實(shí)的學(xué)習(xí)環(huán)境方面，虛擬世界環(huán)境有著巨大的潛力。同時在現(xiàn)代教育領(lǐng)域，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)實(shí)現(xiàn)了學(xué)習(xí)媒體的情景化及自然交互性，以其自身強(qiáng)大的教學(xué)優(yōu)勢和潛力，在教學(xué)中有著極其巨大的應(yīng)用前景。

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