VR技術在教學應用中的研究

趙正寶 鄒立

一、VR技術概念及特征

1.VR技術的概念

VR是通過傳感器和電腦構建的新世界，是一個非常逼真的模擬環境，使用者可根據自己的體驗，對虛擬場景中的事物進行學習或使用，并融入其中。虛擬場景還會讓使用者有視、聽、觸等直接的實時感知，使學習者融入虛擬場景中。

2.VR技術的特征

VR的特征即三個“I” （Immersion、Interaction、Imagination）。這三個“I”強調了人與系統的完全交流。理想狀態下，VR會使學習者意識不到自己處于虛擬場景中，甚至比真的還要“真”。

二、VR技術在教學中的應用

1.VR教學的內涵

VR教學就是利用VR技術使學習者融入虛擬教學場景進行學習。從廣義上來講，虛擬的教師、教室、實驗室等，在虛擬教學場景中進行的教學活動都是VR教學。從狹義上來講，就是通過VR技術，創建一個虛擬學習場景，學習者通過自己的各種感官接受信息，這是一種激發學習者的學習興趣、啟發學習者的想象、開拓思維的教學方法。

2.VR教學的特點

VR教學虛擬場景具有很好的交互性、廣域性、開放性和實時性。主要表現在以下幾個方面：

（1）教學活動的虛擬性。VR教學是在通過VR技術構建的虛擬場景中探索的新的教學手段。該場景中的教學活動是虛擬的體驗，會促進學習者的學習行為產生翻天覆地的改變。

（2）教學方式的靈活性。VR教學是一種交互式的教學方式，學習者可以自主選擇自己方便適合的地點、時間、進度來學習。

（3）教學場景的逼真性。基于VR技術的虛擬教學場景非常逼真，學習者通過傳感器可以聚在同一個學習情景中一起學習。同時VR技術可以讓學習者自主進行探索和學習。

3.VR教學的形式

（1）電腦仿真教學。電腦仿真教學利用聲音、文字、圖片、影像等講述學習對象各方面的特征；使用軟件及人機對話等手段虛擬學習對象的狀態、運行過程。教師可以把專業相關的工程案例做成由聲音、文字、圖片、影像等構成的虛擬教學情景，讓學生去探索和學習。而那些人的肉眼無法看到的事物，從星際天體到原子、電子、量子，都可以通過電腦虛擬來實現。

（2）模型重現教學。在VR教學過程中，利用VR模型可以讓學習者更加生動直觀地學習客觀事物，了解其特征和運行規律。通過學習模型的分析、構建和檢驗，從而認識客體、把握客體。如人口增長模型、社會發展模型、經濟運行模型、生態發展模型、生理模型等，都可以利用VR模型來演示教學。

（3）虛擬互動學習。VR教學創建交互式生動逼真的VR情景，讓學習者在VR世界中自主探索和學習。在20世紀末，美國佛羅里達大學建立了一個二維VR環境Explore Net，其創建于MUD網絡的角色扮演基礎上。MUD是通過文本創建的VR世界，可以為學生構建一個在其中進行自主探索學習的場景，也可以給學生提供無限的想象空間。學生可以與VR場景中的人物、事物進行交互和操作，好奇心會促使學生主動探索學習。

（4）技能虛擬訓練。VR教學能夠根據學習者學習進程中提出的各種設想進行虛擬，即可馬上看到這種設想產生的效果。比如，利用VR實驗系統，學生可以進行建筑設計、電路設計、溫室效應等方面的探索學習。VR的交互性和沉浸性，讓VR環境更加逼真，學生更容易融入其中，學習更有樂趣。

三、結論

VR技術必定會不斷發展，日趨成熟完善，并逐漸普及。基于VR技術的教學發展潛力是無限的，以后VR教學和傳統教學將會并駕齊驅，可能會進一步融合。以虛為主、以實為主或虛實結合將會視教學條件和學情分析而定。VR教學應用必定隨著VR技術的成熟更加完善，可以最大限度發揮教學資源優勢，還可以良好兼容傳統教學。

參考文獻：

[1]張再興.虛擬現實的技術概念和研究課題[J].清華大學學報（自然科學版），1995（5）.

[2]唐文惠.VR技術及其在水電工程中的應用[J].水利水電科技進展，2001（4）：17-20.