VR技術(shù)在課堂教學(xué)中的應(yīng)用

王青

摘要：本文首先介紹VR虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的基本內(nèi)涵和分類，其次，探討在課堂教學(xué)中如何應(yīng)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，主要介紹了立體物體展示、立體空間構(gòu)造、虛擬場景模擬等方面的應(yīng)用，最后，分析VR技術(shù)在課堂教學(xué)中的優(yōu)點(diǎn)和不足，以及其給現(xiàn)代教育教學(xué)技術(shù)帶來的改變。

關(guān)鍵字：VR技術(shù) 教育應(yīng)用 課堂教學(xué)

教育技術(shù)隨著時代的發(fā)展在不斷的革新，從神話時代伏羲教民結(jié)網(wǎng)捕魚，到孔子言傳身教，從一支粉筆走天下到多媒體視聽教學(xué)，教育越來越現(xiàn)代化，而現(xiàn)在VR技術(shù)正在為教育帶來一股新浪潮。

一、VR的概念

VR（Virtual Reality），是虛擬現(xiàn)實(shí)的英文縮寫，是利用計(jì)算機(jī)為用戶提供一個交互式的可沉浸的虛擬三維動態(tài)視景空間，是一種可以創(chuàng)建和體驗(yàn)虛擬世界的計(jì)算機(jī)仿真系統(tǒng)，它的特征主要有多感知交互性和沉浸性等。

VR虛擬按實(shí)際應(yīng)用大致可分為四類：桌面虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)，適用于汽車拆裝、機(jī)器人拆裝、重型貨架拆裝、動物解剖等理工科專業(yè)，成本相對較低；沉浸虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)，使用VR頭盔顯示器把用戶的視覺、聽覺及其他感覺封閉起來，產(chǎn)生身臨其境的錯覺；分布式虛擬現(xiàn)實(shí)，是在沉浸式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)和分布式交互仿真的基礎(chǔ)上建立的。本文所涉及的虛擬現(xiàn)實(shí)主要指第一種窗口中的VR。

二、VR在課堂教學(xué)中的應(yīng)用

課堂教學(xué)是教學(xué)的主要方式，也是虛擬現(xiàn)實(shí)運(yùn)用于教學(xué)的主要戰(zhàn)場。目前國內(nèi)大多數(shù)的VR教育企業(yè)都采用頭盔式VR裝備應(yīng)用于教學(xué)當(dāng)中，事前把課堂教程編排好，情景式教學(xué)內(nèi)容設(shè)置給用戶帶來沉浸式的教學(xué)體驗(yàn)，學(xué)習(xí)就像看電影，從一定程度上增加了學(xué)習(xí)的樂趣，補(bǔ)充了教學(xué)素材。根據(jù)不同的學(xué)科，虛擬現(xiàn)實(shí)發(fā)揮著不同的作用，主要有以下方面的應(yīng)用：立體物體的展示，立體空間的展示，展品的介紹，虛擬空間的營造與構(gòu)建，虛擬場景的構(gòu)造。

在課堂教學(xué)中我們往往需要向?qū)W生展示一些實(shí)物，如高中數(shù)學(xué)三視圖的學(xué)習(xí)中，為了讓學(xué)生更直觀的感受立體圖形的三視圖，教師常采用的方法有：1.做好三棱錐、正方體等模型，從不同角度讓學(xué)生觀察，很實(shí)用，但是由于學(xué)生所處位置不同，觀察角度實(shí)際是不同的，教師做模型也比較費(fèi)時費(fèi)力；2.利用圖片，通過投影儀展示，方便快捷，但不夠直觀；3.利用計(jì)算機(jī)三維造型或動畫軟件如幾何畫板，建立模型，通過旋轉(zhuǎn)展示各個視角，相對前兩種比較理想，但學(xué)生不能按照自己意愿隨意選擇視角。通過虛擬現(xiàn)實(shí)，我們可以構(gòu)建一個與實(shí)物同樣的三維物體。讓學(xué)生在各個視角去觀察，一則省卻了實(shí)物的制作，二則學(xué)生可按照自己的意愿去觀察。

立體空間是指在現(xiàn)實(shí)世界中存在的或者根據(jù)歷史資料在歷史中曾經(jīng)真實(shí)存在的空間。在教學(xué)中，由于條件的限制，不方便讓學(xué)生進(jìn)入這些空間，只能夠通過教師的描繪來激發(fā)學(xué)生的想象，在學(xué)生的頭腦中創(chuàng)建出這個虛擬的空間來。但是使用虛擬現(xiàn)實(shí)，我們不僅能在學(xué)生頭腦中建立這些空間，而且可以讓學(xué)生看得見、聽得見，甚至可以摸得著。在虛擬現(xiàn)實(shí)的教學(xué)課堂上，不論是造價上億的高鐵動車，還是復(fù)雜抽象的機(jī)器模型均可在空間中呈現(xiàn)立體的虛擬影像，手指仿佛可以穿透影像，所見即所得，苦思冥想?yún)s終不得解的難題迎刃而解，這些的確都是VR賦予教育的強(qiáng)大助力。

虛擬場景是指在現(xiàn)實(shí)生活中可能出現(xiàn)的一些場景，通過虛擬現(xiàn)實(shí)在不同的時間或地點(diǎn)表示出來。這在中學(xué)語言教學(xué)中應(yīng)用非常廣泛。作為語言學(xué)科的語文或英語在教學(xué)過程中經(jīng)常采用情境教學(xué)法。在以往，學(xué)習(xí)情境的創(chuàng)設(shè)只能通過教師的言語，圖片的展示，或者一些錄像。而現(xiàn)在，可以通過計(jì)算機(jī)虛擬出這些場景。如：在中學(xué)語文教學(xué)中，經(jīng)常會講究情景交融，講究意境，比如為了體會黛玉葬花的凄美，可以重新構(gòu)造黛玉葬花的場景，學(xué)生進(jìn)入這個完全虛擬的世界，可以同扮演著各種角色的虛擬演員談話，可以了解大觀園的周邊環(huán)境，從而更好地理解黛玉葬花中所蘊(yùn)含的情感和思想。

VR技術(shù)還可廣泛應(yīng)用于科學(xué)研究、虛擬實(shí)訓(xùn)、虛擬仿真校園、課堂教學(xué)、情景化測試等各種教育場景。利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)進(jìn)行虛擬實(shí)驗(yàn)，學(xué)生在虛擬實(shí)驗(yàn)環(huán)境中，可以放心地去做各種危險(xiǎn)的實(shí)驗(yàn)。例如：在大學(xué)中，虛擬的飛機(jī)駕駛教學(xué)系統(tǒng)，可免除學(xué)員操作失誤而造成飛機(jī)墜毀的嚴(yán)重事故。

三、VR技術(shù)應(yīng)用在課堂教學(xué)的優(yōu)勢和不足

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)有利于創(chuàng)造以學(xué)生為中心的個別化教學(xué)環(huán)境，能夠把教學(xué)中的抽象概念原理、真實(shí)的實(shí)驗(yàn)過程等形象生動地表現(xiàn)出來，給學(xué)生創(chuàng)設(shè)真實(shí)學(xué)習(xí)情境。它營造了“自主學(xué)習(xí)”的環(huán)境，由傳統(tǒng)的“以教促學(xué)”的學(xué)習(xí)方式代之為學(xué)習(xí)者通過自身與信息環(huán)境的相互作用來得到知識、技能的新型學(xué)習(xí)方式，促進(jìn)教育方式的創(chuàng)新和教學(xué)方法的變革。此外VR技術(shù)學(xué)，能夠使得教學(xué)手段更科學(xué)化、更高效化，能提供直觀的、形象的多重感官刺激的視聽覺材料。利用虛擬技術(shù)開發(fā)出一系列由硬件、軟件、控制系統(tǒng)、教材、教案、試卷等組成的教學(xué)方案，實(shí)現(xiàn)教學(xué)創(chuàng)新、學(xué)科融合及延伸，讓學(xué)習(xí)更有趣、更安全、更主動，有利于學(xué)生知識的獲取和增長，培養(yǎng)有創(chuàng)新意識的綜合性人才。

但是，VR技術(shù)在教育應(yīng)用中也存在一些問題。第一，硬件環(huán)境不足，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)相關(guān)設(shè)備使用起來還存在不方便、效果不佳等問題，且有些設(shè)備價格昂貴，普及使用還存在困難。第二，虛擬現(xiàn)實(shí)的效果有待加強(qiáng)，缺乏逼真行為模型。

隨著虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的不斷發(fā)展和完善，以及硬件設(shè)備價格的不斷降低，我們相信，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)以其自身強(qiáng)大的教學(xué)優(yōu)勢和潛力，將會逐漸受到教師的重視和青睞，最終在教育、教學(xué)以及培訓(xùn)領(lǐng)域廣泛應(yīng)用并發(fā)揮其重要作用。

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