VR技術在課堂教學中的應用

王青

摘要：本文首先介紹VR虛擬現實技術的基本內涵和分類，其次，探討在課堂教學中如何應用虛擬現實技術，主要介紹了立體物體展示、立體空間構造、虛擬場景模擬等方面的應用，最后，分析VR技術在課堂教學中的優點和不足，以及其給現代教育教學技術帶來的改變。

關鍵字：VR技術 教育應用 課堂教學

教育技術隨著時代的發展在不斷的革新，從神話時代伏羲教民結網捕魚，到孔子言傳身教，從一支粉筆走天下到多媒體視聽教學，教育越來越現代化，而現在VR技術正在為教育帶來一股新浪潮。

一、VR的概念

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

VR虛擬按實際應用大致可分為四類：桌面虛擬現實系統，適用于汽車拆裝、機器人拆裝、重型貨架拆裝、動物解剖等理工科專業，成本相對較低；沉浸虛擬現實系統，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，產生身臨其境的錯覺；分布式虛擬現實，是在沉浸式虛擬現實系統和分布式交互仿真的基礎上建立的。本文所涉及的虛擬現實主要指第一種窗口中的VR。

二、VR在課堂教學中的應用

課堂教學是教學的主要方式，也是虛擬現實運用于教學的主要戰場。目前國內大多數的VR教育企業都采用頭盔式VR裝備應用于教學當中，事前把課堂教程編排好，情景式教學內容設置給用戶帶來沉浸式的教學體驗，學習就像看電影，從一定程度上增加了學習的樂趣，補充了教學素材。根據不同的學科，虛擬現實發揮著不同的作用，主要有以下方面的應用：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建，虛擬場景的構造。

在課堂教學中我們往往需要向學生展示一些實物，如高中數學三視圖的學習中，為了讓學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，從不同角度讓學生觀察，很實用，但是由于學生所處位置不同，觀察角度實際是不同的，教師做模型也比較費時費力；2.利用圖片，通過投影儀展示，方便快捷，但不夠直觀；3.利用計算機三維造型或動畫軟件如幾何畫板，建立模型，通過旋轉展示各個視角，相對前兩種比較理想，但學生不能按照自己意愿隨意選擇視角。通過虛擬現實，我們可以構建一個與實物同樣的三維物體。讓學生在各個視角去觀察，一則省卻了實物的制作，二則學生可按照自己的意愿去觀察。

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

虛擬場景是指在現實生活中可能出現的一些場景，通過虛擬現實在不同的時間或地點表示出來。這在中學語言教學中應用非常廣泛。作為語言學科的語文或英語在教學過程中經常采用情境教學法。在以往，學習情境的創設只能通過教師的言語，圖片的展示，或者一些錄像。而現在，可以通過計算機虛擬出這些場景。如：在中學語文教學中，經常會講究情景交融，講究意境，比如為了體會黛玉葬花的凄美，可以重新構造黛玉葬花的場景，學生進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境，從而更好地理解黛玉葬花中所蘊含的情感和思想。

VR技術還可廣泛應用于科學研究、虛擬實訓、虛擬仿真校園、課堂教學、情景化測試等各種教育場景。利用虛擬現實技術進行虛擬實驗，學生在虛擬實驗環境中，可以放心地去做各種危險的實驗。例如：在大學中，虛擬的飛機駕駛教學系統，可免除學員操作失誤而造成飛機墜毀的嚴重事故。

三、VR技術應用在課堂教學的優勢和不足

虛擬現實技術有利于創造以學生為中心的個別化教學環境，能夠把教學中的抽象概念原理、真實的實驗過程等形象生動地表現出來，給學生創設真實學習情境。它營造了“自主學習”的環境，由傳統的“以教促學”的學習方式代之為學習者通過自身與信息環境的相互作用來得到知識、技能的新型學習方式，促進教育方式的創新和教學方法的變革。此外VR技術學，能夠使得教學手段更科學化、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。利用虛擬技術開發出一系列由硬件、軟件、控制系統、教材、教案、試卷等組成的教學方案，實現教學創新、學科融合及延伸，讓學習更有趣、更安全、更主動，有利于學生知識的獲取和增長，培養有創新意識的綜合性人才。

但是，VR技術在教育應用中也存在一些問題。第一，硬件環境不足，虛擬現實技術相關設備使用起來還存在不方便、效果不佳等問題，且有些設備價格昂貴，普及使用還存在困難。第二，虛擬現實的效果有待加強，缺乏逼真行為模型。

隨著虛擬現實技術的不斷發展和完善，以及硬件設備價格的不斷降低，我們相信，虛擬現實技術以其自身強大的教學優勢和潛力，將會逐漸受到教師的重視和青睞，最終在教育、教學以及培訓領域廣泛應用并發揮其重要作用。

參考文獻：

[1]360百科.vr虛擬現實技術.https：//baikeso.com/doc/5412367-5650493.html

[2]趙士斌.虛擬現實技術進入高校教學的研究與實現[J].電化教育研究，2001（2）.

[3]梁琨.黃小麗.虛擬現實技術在教育中的應用探討[J].軟件導刊.教育技術.2008（3）.

[4]楊景武.基于平面圖像的虛擬現實技術[J].現代教育雜志.2005（5）.