VR技術的虛擬教學應用研究

●吳 翔

近年來，隨著信息技術發展進程的不斷深入，在教學活動中，媒體技術的應用類型越來越豐富，且應用范圍越來越廣，多媒體技術在教育領域應用日益成熟之后，又有更多新型教學媒體出現在教學領域中，即為虛擬現實技術。這項技術最早被提出是在上世紀末期，屬于嶄新的綜合性信息技術之一，這項技術在設計中融入了多媒體技術、數字圖像處理技術、傳感器技術、計算機圖形學等等多項信息技術。因為VR技術所生成的音效和視覺的立體效果，人機交互的實現是在和諧友好、自然技能基礎上的，讓多媒體教學實現從二維到三維的轉變，為學生創建一個境界逼真的虛擬教學環境。

一、VR技術特征分析

（一）沉浸性

VR技術的實現主要是通過計算機技術為人們構建一個虛擬環境，讓體驗者可以在虛擬環境中獲得參與感，而且從中獲得的感知仿佛置身于真實環境中，體驗身臨其境之感。

（二）交互性

VR技術是利用計算機技術為人們構建網絡虛擬現實情境時，人們可以通過自己的主觀意識來操控周圍的虛擬事物，并且虛擬事物會予以體驗者相應的感知反饋。

（三）想象性

VR技術的實現需要人們具有較強的想象力，并且可以為體驗者創造一個廣闊的想象空間。VR技術不僅可以運用相關技術為人們創設一個現實中不存在的環境，還可以運用網絡計算機技術為體驗者模擬出一個顯示世界中的情境。

（四）感知性

一般而言，VR技術的實現，主要是利用計算機網絡技術從體驗者的聽覺和視覺兩方面出發，以增強人們在虛擬世界中的感覺，但是，VR技術不僅可以為人們提供真實的味覺和觸覺，還可以讓人們在虛擬環境中體驗到聽覺和視覺，因此，可以通過多重感知性，增強人們的體驗感。

二、VR技術虛擬教學概念

VR技術虛擬現實教學方式就是指將新技術融入到教學實踐中，并提高教學方式的適應性，是一種培養現代化新型人才的教學方式，是讓體驗者在虛擬空間中參與教學活動的教學方式之一。從廣義上看，VR技術在教學活動中的應用，不僅可以創設虛擬教師、虛擬實驗室、虛擬教室等，可以通過虛擬環境創設，讓學生在其中進行相關問題探究和學習。從狹義上看，VR技術虛擬現實技術在教學活動中的應用，可以為學生構建一個虛擬的學習環境，可以從另一個角度將知識點展現出來，進而讓學生在虛擬環境中可以更加清晰、準確地掌握更多的知識，同時在虛擬環境中，還可以加深他們對知識的記憶，提高探究欲望。在VR虛擬環境中，可以讓學生通過自我感受在虛擬視覺、虛擬感覺來獲取更多的信息。就某種角度而言，VR技術在教學中的應用，與當今新課程改革教學需求相符，將學生作為課堂教學的主體，通過自主感受，對學生的自我思考能力、自主學習能力進行有效培養。VR虛擬技術的應用可以在很大程度上加強教學內容和先進技術的結合，通過網絡資料的積累，拓寬教學和學生的知識視野，可以在很大程度上對教學空間進行延伸，同時，可以通過教學資源收集，豐富教學內容。VR技術虛擬教學方式可以打破傳統教學方式在時間、空間上的限制，通過虛擬教學場景設置，可以有效彌補教師在情境創設中現實情境無法實現的內容。虛擬教學情境設置不僅可以促進教學發展，創新教學模式，還可以為課堂教學帶來相關的技術支持，提高教學服務質量。

三、VR技術在虛擬教育中的應用

（一）模擬演示

虛擬教學方式能夠利用模型演示將教學內容向學生演示，讓學生對教學內容有更加直觀的了解，同時可以加強其對既有知識與已學知識之間聯系的認知，進而對新接觸的知識有更準確的理解。模型教學可以分為數學模型和實物模型兩種類型。數學模型主要表現為由邏輯表達、公式等組成的數學結構，其主要研究對象和表達內容存在一定的相似性，這種數學結構就是數學模型。實物模型可以讓學生看到更直觀的事物運動方式，在當前應用在教學中的媒體技術中最為理想的一種形式。在教學過程中，教師可以利用教學模型的建立、分析和解答，讓學生對所學習的內容和研究對象有更清晰的認知，相關研究對象的描述可以利用數學模型來實現，進而對研究對象的運動變化和發展規律有更準確的認識。

在教學實踐中教師可以利用VR技術將教學內容以這兩種教學模型的方式展現出來，一種是數學模型可以將函數知識的變化情況展現出來，利用虛擬現實技術對學生的視覺產生沖擊，強化他們對相關知識內容的記憶與吸收，讓他們對數學知識有更直觀的認識，體會到數學知識的魅力；另一種是可視的實際模型，例如通過實際模型構建，讓學生可以看到相關圖形或知識的組成和構建。

（二）計算機仿真

近年來，隨著計算機技術發展進程不斷深入，在教學活動中計算機技術的應用范圍越來越廣泛，應用形式越來越多，如多媒體等，這項技術為VR技術在教學中的應用奠定了良好基礎，為教學過程中計算機仿真教學的實現提供良好的技術支持。現在，很多院校為了提高教學質量、擴大教學規模，常采取多校聯合辦學方式，在教學管理方面，可以將課堂教學內容與VR技術有效結合在一起。學生在學習過程中，教師所講解的知識僅限制在教材內容中，為學生提供的實踐活動較少，對于相關教學內容也受到模擬演練的限制。對于需要技術實踐的教學內容來說，如果學生不能進行親自實踐訓練，那么就無法切實掌握知識內容。但是，通過計算機仿真技術的應用，就可以實現相關場景、儀器、設備等教學所需內容的再現，利用多媒體技術將課件內容以聲音、圖片、視頻等形式展現出來，為學生創設虛擬場景，增強學生在教學中參與感和實踐性。對于那些無法在課堂教學中呈現的抽象知識，或者那些無法用語言清楚描述出來的知識，或者人類無法看到的事物，如原子知識、分子知識、外太空世界等，甚至是歷史知識的重現，都可以利用VR技術實現虛擬演示。因為計算機虛擬技術具有非常龐大的信息量以及強大的仿真能力，且具有較強的可重復性，教師可以利用網絡資源收集自己所需的教學資料，并通過VR技術將其完美展現出來，提高學生的課堂參與感。

例如，地理教師在為學生講解大氣變化相關知識時，如果依然延續傳統教學方式，那么，教學活動開展，也僅限于教師在黑板上繪制大致的氣象變化圖樣，或者干脆按照教材內容照本宣科，無法將陽光、大氣、天空之間的關系體現出來。但是，通過對VR仿真技術的應用，便可以讓學生直觀地看到大氣變化的真實情況，讓學生體會到身臨其境之感，進而對地理知識有更好的理解和記憶，提高教學質量。

四、結束語

綜上所述，隨著VR技術在人們生活中的出現，以及其在教學過程中應用范圍的不斷擴大，成為時代發展和教育事業發展的新寵兒。同時VR技術也是促進教育事業改革的重要手段，將教育事業推向新高點。教師要對VR技術進行合理利用，但是要注意謹慎把握方向，將課堂教學與VR技術有效結合在一起，打破教學活動空間和時間限制，為其提供更多可能性。