虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在科普教育中的應(yīng)用

詹凱迪

摘 要 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)作為當(dāng)前科技研究的重點(diǎn)和焦點(diǎn)，其在提高學(xué)校科普教育質(zhì)量和水平方面發(fā)揮著十分重要的作用。文章主要就虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)和科普教育重要性分析基礎(chǔ)之上，探討了虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在科普教育中的應(yīng)用，具體內(nèi)容供大家參考和借鑒。

關(guān)鍵詞 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù) 科普教育 應(yīng)用

中圖分類號(hào)：G434 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

0前言

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是一項(xiàng)比較全新的技術(shù)，將其應(yīng)用到科普教育教學(xué)領(lǐng)域中，不僅能夠?yàn)檫@一技術(shù)的推廣夯實(shí)基礎(chǔ)，并且還能夠幫助教師開拓出新的教學(xué)手段和教學(xué)方式，從而提高教學(xué)質(zhì)量和水平。

1虛擬現(xiàn)實(shí)的概念以及科普教育的重要性分析

1.1虛擬現(xiàn)實(shí)的概念

虛擬現(xiàn)實(shí)（virtual Reality）簡(jiǎn)稱VR，是一項(xiàng)綜合集成技術(shù)，其原理是通過計(jì)算機(jī)構(gòu)建一個(gè)虛擬的三維空間世界，用戶通過佩戴特殊的眼鏡、頭盔、手套等設(shè)備可以在虛擬世界中感受真實(shí)的視覺、聽覺、觸覺等感官的模擬，使用者在進(jìn)行位置移動(dòng)時(shí)，電腦可以對(duì)體感設(shè)備進(jìn)行追蹤并計(jì)算，將三維場(chǎng)景的相應(yīng)變化實(shí)時(shí)傳輸回來，從而使用戶體驗(yàn)實(shí)時(shí)交互的感覺，并且能夠使用戶不受控制地觀察整個(gè)三維空間，從而產(chǎn)生一種身臨其境的感覺。這項(xiàng)技術(shù)目前主要涉及到計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、傳感技術(shù)、人機(jī)交互技術(shù)、人工智能等領(lǐng)域，這是科技在快速發(fā)展之下的一門多技術(shù)相結(jié)合的前沿模擬系統(tǒng)。

簡(jiǎn)單來說，虛擬現(xiàn)實(shí)是一種全新的人機(jī)交互方式?！疤摂M”是指一切都是通過計(jì)算機(jī)圖形生成的三維空間，并不是真實(shí)存在的?！艾F(xiàn)實(shí)”是指通過體感設(shè)備，人們可以在虛擬環(huán)境中看得見、聽得到、摸得著，有一種強(qiáng)烈的真實(shí)感。使用者通過佩戴體感設(shè)備，可以把自身投入到設(shè)置好的虛擬空間當(dāng)中，去親手操作實(shí)現(xiàn)自己的某種目的。

1.2科普教育的重要性

科學(xué)技術(shù)是第一生產(chǎn)力，現(xiàn)在的各個(gè)國家越來越重視提高公民的科學(xué)素養(yǎng)，并國家與國家從經(jīng)濟(jì)、軍事上的競(jìng)爭(zhēng)轉(zhuǎn)移到了科學(xué)技術(shù)的競(jìng)爭(zhēng)。因此，一個(gè)國家公民的科學(xué)素養(yǎng)往往體現(xiàn)著一個(gè)國家綜合國力的強(qiáng)弱，一個(gè)民族想要偉大復(fù)興，立足于世界之林當(dāng)中，就必須對(duì)科普教育的傳播推廣投入足夠的重視。弘揚(yáng)科學(xué)精神，提高科學(xué)文化素質(zhì)，尤其對(duì)青少年的成長(zhǎng)至關(guān)重要，科普教育的推廣，對(duì)青少年從小樹立正確的人生觀、世界觀和價(jià)值觀，提高科學(xué)文化素質(zhì)和道德修養(yǎng)有極大的促進(jìn)作用。

2虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的特征

2.1交互性

交互性是虛擬現(xiàn)實(shí)同三維動(dòng)畫最大的區(qū)別之一，其主要指體驗(yàn)者通過使用輸入和輸出設(shè)備，采用技術(shù)手段來實(shí)現(xiàn)對(duì)模擬環(huán)境的考察與操作的程度。虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)中的人機(jī)交互是一種接近自然的交互，參與者利用視覺、聽覺、觸覺、嗅覺和味覺等感官功能，通過對(duì)話、頭部運(yùn)動(dòng)、手勢(shì)、拾取等等人類自然技能對(duì)虛擬環(huán)境中的實(shí)體進(jìn)行交互操作，它不是一個(gè)靜態(tài)的世界，而是一個(gè)開放的動(dòng)態(tài)環(huán)境。

2.2沉浸感

沉浸感是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的主要特征之一，其主要指的是利用計(jì)算機(jī)技術(shù)構(gòu)建一個(gè)虛擬的三維空間，并把體驗(yàn)者投入其中，通過使用者佩戴的體感設(shè)備和心理學(xué)特點(diǎn)，給體驗(yàn)者一種“真實(shí)”的視覺、聽覺、嗅覺感受，讓體驗(yàn)者有一種在真實(shí)世界的逼真感受。

2.3構(gòu)想性

構(gòu)想性就是借助虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，使思維中的抽象概念具體化。虛擬現(xiàn)實(shí)是為了解決建筑、培訓(xùn)、衛(wèi)生、軍事等方面的問題而開發(fā)研制出來的一種軟件，它以夸大的形式反映了設(shè)計(jì)者的思想，如想一條鬧市，要對(duì)其進(jìn)行構(gòu)思，鬧市上會(huì)上許多人、商鋪、車輛，而且各種吵鬧聲夾在一起，設(shè)計(jì)者就要同樣的方式反映出這樣的情景。

2.4全息性

全息性是指虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)能夠提供的感覺和獲取信息的廣度以及深度。虛擬現(xiàn)實(shí)就是在提供多方面感覺通道和類似現(xiàn)實(shí)的全面信息，讓體驗(yàn)者通過全息傳感及反應(yīng)裝置，在虛擬環(huán)境中獲得視覺、聽覺、觸覺及嗅覺等多種感知，從而達(dá)到身臨其境的感受。

3虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在科普教育中的應(yīng)用研究及實(shí)現(xiàn)的可行性

3.1虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在科普教育中應(yīng)用的依據(jù)

第一，模擬法則。模擬法則一般應(yīng)用于工程范疇，其主要分為兩類：數(shù)學(xué)模擬和物理模擬，其中，數(shù)學(xué)模擬的模擬基礎(chǔ)為模型與原型在抽象數(shù)學(xué)規(guī)律上的相似性；物理模擬的模擬基礎(chǔ)為模型與原型物理機(jī)理及化學(xué)機(jī)理上的相似性。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與科普教育的結(jié)合，應(yīng)用的主要為物理模擬；第二，認(rèn)知論。認(rèn)知論中，學(xué)習(xí)被理解為一種內(nèi)部發(fā)展進(jìn)程，這一進(jìn)程是在同化作用與順應(yīng)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(gè)方面）向不平衡狀態(tài)發(fā)展的循環(huán)過程。認(rèn)知論中，教學(xué)觀被闡述為：為學(xué)生創(chuàng)建一種對(duì)自我開展認(rèn)知加工的特殊情境與過程，進(jìn)而幫助學(xué)生形成認(rèn)知結(jié)構(gòu)，為推動(dòng)學(xué)生認(rèn)知的發(fā)展夯實(shí)基礎(chǔ)。

3.2虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在科普教育過程中的具體應(yīng)用

第一，利用這一技術(shù)開展醫(yī)療、物理、生物、化學(xué)等模擬實(shí)驗(yàn)，在方便教師內(nèi)容講授的同時(shí)可以加深學(xué)生對(duì)科學(xué)難點(diǎn)及重點(diǎn)知識(shí)的理解；第二，培養(yǎng)學(xué)生自主探究的能力，學(xué)生在人機(jī)交互技術(shù)的指導(dǎo)下可以觀看到不同科學(xué)現(xiàn)象等，這能夠大大激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)科普知識(shí)的興趣，進(jìn)而會(huì)主動(dòng)、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(xué)生才能，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的交互性、多感知性等特點(diǎn)鼓勵(lì)學(xué)生主動(dòng)融入虛擬情境，對(duì)號(hào)入座，自動(dòng)扮演相應(yīng)角色，使得學(xué)生能夠激情滿滿地進(jìn)行學(xué)習(xí)，從而實(shí)現(xiàn)實(shí)踐、機(jī)器維修等才能的提升。

3.3虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在科普教育運(yùn)用中的具體流程

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在科普教育運(yùn)用中的具體流程可闡述為：建立三維模型與相應(yīng)場(chǎng)景→導(dǎo)出，進(jìn)入到虛擬現(xiàn)實(shí)制作軟件中→在虛擬現(xiàn)實(shí)制作軟件中進(jìn)行場(chǎng)景的驅(qū)動(dòng)，完成互動(dòng)過程。這一流程中要關(guān)注模型的真實(shí)性以及交互的實(shí)時(shí)性等。

4結(jié)束語

綜上所述，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在科普教育中的具體應(yīng)用，不僅改變了傳統(tǒng)的科普教育傳播方式，并且得到了越來越多科普教育的重視，而這必然會(huì)增強(qiáng)公眾對(duì)科學(xué)技術(shù)的理解、掌握和運(yùn)用能力，并把科學(xué)思想、科學(xué)理念根植于民族精神中，使其轉(zhuǎn)化成為全社會(huì)的創(chuàng)新能力，從產(chǎn)生重要的推動(dòng)作用。

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