虛擬現實(VR)技術與數字化校園建設的整合分析

王進　白偉　屈園帥

摘要：文章從虛擬現實技術的三大特性分析八手，論述了虛擬現實技術在數字化校園建設中的整合應用。期望通過本文的研究能夠對促進數字化校園建設水平的提升有所幫助。

關鍵詞：VR技術數字化笑顏虛擬環境

1虛擬現實技術的三大特性

隨著科技的快速發展，各種先進技術隨之大量涌現，虛擬現實技術（VR）便是其中之一，其歸屬于計算機仿真系統的范疇，可生成模擬環境，使用者可在該環境中體驗虛擬世界。美國一位科學家在其發表的一篇文章中提出VR的三角形措此來描述該技術的三大特性。具體如圖l所示。

1.1沉浸性

這是VR技術最為突出的一大特性，可以讓使用者沉浸在虛擬環境當中，對內部的事物進行感知。在對VR系統的性能進行評價時，通常會將該特性作為重要指標，系統能夠帶給使用者的沉浸性越強，證明系統的性能越完善，反之則說明系統仍然需要優化。VR可以按照人的視聽感受，利用計算機生成具有高度逼真效果的3D圖像，使用者佩戴交互設備后，便可將自己置身于虛擬環境中，成為環境的一部分。

1.2交互性

在VR系統中，使用者能夠與虛擬環境進行交互，這種交互方式不同于傳統的利用鍵鼠與計算機系統的交互，而是一種接近于自然狀態的交互。VR的使用者可以借助交互設備，如頭盔、手套等等，以參與者的身份與虛擬環境進行交互。

1.3想象性

使用者可在VR技術生成的虛擬環境當中，按獲得的信息，并依據自身的行為，進行聯想、推理和邏輯判斷，隨系統運行狀態的變化，想象其未來的進展情況，從而獲取更多的知識，這樣能夠達到了解復雜系統運動規律的目的。

2虛擬現實技術在數字化校園建設中的整合應用

近年來，我國的教育信息化建設取得重大突破，在這一背景下，數字化校園逐步增多。所謂的數字化校園具體是指以數字化信息和網絡作為基礎，借助計算機等先進技術，構建集教科研、管理服務于一體的虛擬教育環境，從而實現環境、資源、應用的全部數字化，拓展校園的空間維度和業務功能，為教育過程全面信息化目標的實現提供支撐。可將數字化校園建設與VR技術進行整合，具體體現在如下幾個方面：

2.1依托VR技術構建虛擬校園

在虛擬校園的構建中，通過VR技術的運用，能夠提供360。全景視角，借助計算機網絡，可將師生和家長帶入到虛擬環境當中，從而使他們切實感受校園中的各種場景。三維全景展示與數字化校園的有機結合，是目前虛擬校園構建最為簡單且實用的方法之一。在虛擬校園的構建方案中，主要利用的是全景技術，具體做法如下：對校園中實景進行拍攝，并對照片進行上傳，借助瀏覽器，可進行虛擬實景瀏覽。這是一種依托實景照片對虛擬環境進行構建的方法，可以帶給使用者身臨其境的感受。如，某高校基于VR技術構建的虛擬校園，參觀者可通過鍵鼠的操作，對校園內的真實場景進行觀看，不但能夠對場景進行放大，而且還能縮小。

2.2利用VR技術建立虛擬實訓基地

在工學結合的背景下，實訓基地的重要性隨之凸顯，但由于一些學校的條件有限，無法構建大型的校內實訓基地，這在一定程度上影響了學生實踐技能的學習和操作水平的提升。為解決這一問題，可在數字化校園建設中，利用VR技術對虛擬實訓基地進行建立。與現實中的實訓基地不同虛擬實訓基地中的所有設備全部都是虛擬出來的，并且可以按照實際的教學需要，生成與之相符的設備，這樣即使教學內容不斷更新，虛擬實訓基地也能滿足應用需求，無需投入較大的資金，具有良好的經濟性。借助VR技術的特性，能夠使學生在實訓中成為虛擬環境的參與者，有利于技能訓練效果的提升。在虛擬實訓基地中，可以進行各種技能訓練，如體育技能、機電維修、外科手術、軍事作戰、飛機駕駛等等，由于訓練系統全部為虛擬，所以學生在操作時，不會出現危險，實訓的安全性得到保障。同時，學生可以進行反復多次的操作訓練，直至真正掌握技能為止。如，在虛擬飛機駕駛系統中，學生可以對虛擬出來的飛機進行操控，并在不同的天氣條件下做飛行演練，由此能夠熟練掌握飛機駕駛技能。

2.3借助VR技術打造虛擬課堂

可以利用VR技術打造虛擬課堂，通過主界面對實物場景進行顯示借助各種物體對各個主頁進行鏈接學生可以置身于虛擬課堂中，對所需的知識進行學習，由此能使他們產生身臨其境的感受，不僅可以激發學生的學習興趣，而且還能提高教學效率。在虛擬課堂中，學生的求知欲望將會被充分調動，學習成績自然會隨之提升。同時，VR技術在虛擬課堂中的運用，可對各種人物形象進行虛擬，如歷史人物等，為個性化學習環境的創設提供了條件。如，學生可在虛擬課堂中與虛擬出來的教師進行互動，并與其他學生就某些問題進行討論，以此來完成協作學習。又如，在外語教學中，借助虛擬課堂，可虛擬境外旅游場景，在該場景中學生可與虛擬的外國人進行對話，從而達到口語訓練的目的。

2.4運用VR技術創建虛擬實驗室

實驗教學現已成為課堂教學的重要組成部分之一，為滿足實驗教學需要，可運用VR技術創建虛擬實驗室，由此可以有效解決實驗資源缺乏，無法開設實驗課程的問題。同時虛擬實驗環境的安全性更高，可進行各種危險的實驗，如核反應實驗等。當學生進入虛擬實驗室后，可利用虛擬儀器進行實驗操作，而操作結果可通過顯示器反饋給學生，從而能夠判斷實驗操作過程是否正確合理。由于虛擬實驗室中的所有器材均為虛擬，因此，在實驗中并不會產生消耗，也不會受到外界因素的干擾，可重復性較強。在虛擬實驗室中學生可以自由地進行各種實驗，對課堂上所學的知識進行驗證，并且還可以提出假設模型，對假設的結果進行觀察。如，學生利用虛擬實驗室進行化學實驗，在實驗中，學生可對化學反應過程進行大膽假設，并對反應現象進行觀察，通過探索，能夠培養學生的創造性思維，激發他們的學習興趣。

3結論

綜上所述，在網絡信息化時代到來的今天，數字化校園已經成為一種必然趨勢。對數字化校園進行建設的過程中，可對虛擬現實技術進行合理運用，通過該技術構建虛擬校園、虛擬實訓基地、虛擬課堂、虛擬實驗室等，以此來提升數字化校園的教育教學水平，為祖國培養出更多優秀的人才。在未來一段時期，應當加大對虛擬現實技術的研究力度，通過技術改進和優化，使其趨于完善，從而更好地為數字化校園建設服務。

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