虛擬現實技術在教學中的應用

薛冰++段廣青++梁洪源

[摘 要]隨著虛擬現實技術的飛速發展，虛擬現實與教學也有了一定的融合，本文從虛擬現實在教學中發展的勢頭，其在教學中的優越性，以及各項技術為虛擬現實在教學中應用提供的技術支撐等方面，論述了虛擬技術在教學中應用的必然性，為今后的發展提供了思路。

[關鍵詞]虛擬現實教學；沉浸理論；多樣性；專一性

一、虛擬現實技術在教學的發展

近年來，隨著虛擬現實技術的蓬勃發展，虛擬現實在教學中的應用作為一種新型的教學手段越來越引起大家的興趣，也有越來越多的學校、教育機構和教師看到了其可在教育教學領域中發揮的作用，包括哈佛大學在內的知名大學紛紛將虛擬現實引入到課程教學中。

利用虛擬現實教學是能夠提供三維仿真情境的、支持師生在特定教學模式中自己創建對象的、給予師生現實世界無法獲得的體驗、允許學習者間以多種形式互動的教學手段。虛擬現實教學并不是三維環境與普通虛擬學習環境的簡單疊加，它是一種擁有獨特設計和全新功能的學習環境。

二、虛擬現實教學的優點

1.身臨其境的真實體驗

沉浸理論表明當人們因為聚精會神地投入到某種活動中而處于完全不受其它因素干擾的狀態時，他們會表現出愉悅感，這種狀態即為“沉浸”。沉浸狀態是人的內在動機的最佳狀態，在這種狀態下人們完全專注于他們的工作。在虛擬現實教學中生成的交互式人工世界，可以使置身于其中的學習者產生身臨其境的感覺，沉浸在虛擬的環境中，取得更高的學習效率。

2.靈活多樣的交互方式

學生學習知識是在個體與社會的互動、個人適應社會的過程中逐漸建構起來的。教學應從學生所處的真實生活環境中追尋問題情境，讓學生感受到不足或與其已有的認知相互矛盾之處，以激發其學習動機；要根本變革教學模式，要從“獨白”走向“對話”、從“個體式學習”走向“合作式學習”。虛擬現實教學支持學習者之間以化身的方式進行文字、語音、肢體語言等多種形式的溝通和交流，具有天然的社會性，是學習者實現社會化建構的良好平臺。

3.學習體驗多樣性

學習不僅植根于某個特定的情境中，它還應該發生于復雜的社會情境中。情境認知非常注重真實活動在學習中的意義，并認為，真實的活動可以簡單地定義為文化的日常實踐。真實的經驗是很重要的，而由于身體和特定環境的限制，學習者不可能獲得所有的真實經驗。但虛擬現實教學提供了獨特的嘗試，使個體能夠跳出身體和先前經驗的制約，在接近于現實世界的環境中體驗各種狀態的變化。同時虛擬現實教學允許學習者自己創造物品。學習者可以在教學模式和教學內容的框架下，自己進行嘗試、探索，逐漸達到教學目標的要求。

4.學習環境的專一性

在虛擬現實教學中，虛擬學習環境系統可以需要根據學習者的現有水平設計有挑戰性的任務，并根據學習者的學習情況實時做出反饋與調整。適當的學習情境能夠幫助學生完成對新知識的理解、促進知識的遷移。與學習者相適應的學習環境使得學習者在學習體驗上更加愉悅主動，更有效的提高學習水平。

5.增進師生感情

良好的交互有利于縮小師生間的距離在網絡學習狀態下，由于師生分離的原因，師生之間存在跨越心理空間和物理空間的交互影響距離，加強師生交互可有效地縮短這個距離。虛擬現實教學所提供的全新虛擬環境和交互方式，可以模擬教師和學生的多種行為，從而大大增進師生交互，有效地縮短交互影響距離。

6.有利于相關技能的掌握

傳統教學系統中，學習者的動作與技能的培養一直是難題，因為動作技能需要在相關操作的體驗中習得，而操作環境和指導教師總是受到限制。虛擬現實教學具有很強的仿真功能，可以模擬大量的技能訓練環境，學習者在這樣的虛擬環境進行技能訓練可以獲得接近于真實環境的體會與感受。

三、虛擬現實教學的技術支撐

1.Web3D

Web3D是在互聯網上實現三維圖形技術的總稱，被視為Web技術與3D技術相結合的產物，實際上也是基于單機的3D圖形技術向互聯網的擴展。Web3D所包含的技術各有所長，但是在網絡環境下一個共同的目標是更高效的三維計算能力、更優化的實時渲染引擎和更快的傳輸速度，這為虛擬現實教學的開發奠定了技術基礎。

2.云計算

云計算是一種按需調用的虛擬化資源池，它將計算任務分布在資源池上，使各種應用系統能根據需要獲得各種軟件服務、計算能力和存儲空間。云計算技術的應用普及，可以為虛擬現實教學提供更加靈活、高效的實時運算和三維建模等服務。

3.移動互聯移動互聯

移動互聯移動互聯就是將移動通信和互聯網二者結合起來，個人智能終端或電腦可以借助移動通訊系統訪問互聯網。隨著終端設備智能化和處理能力的提高，在便攜式設備就能完成多媒體傳輸和3D圖形實時渲染，為虛擬現實教學的移動化提供了便利。

四、結語

隨著硬件技術的飛速進步，終端的顯示技術發展迅猛，這為需要在顯示設備上進行快速渲染的虛擬現實教學的推廣奠定了設備基礎。可以預見，具備良好情境性和沉浸性的虛擬現實教學將很快為學習者所廣泛接受，成為一種重要的學習工具，對這一技術我們還有很長的路要走，還需要更加深入地進行研究。