虛擬現(xiàn)實技術(shù)在教育領(lǐng)域的應(yīng)用

劉繼清

摘要：隨著計算機(jī)圖形學(xué)的發(fā)展與計算機(jī)性能的提高，虛擬現(xiàn)實技術(shù)在各個領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。虛擬現(xiàn)實技術(shù)為教育領(lǐng)域提供了一種全新的教學(xué)手段。本文簡單分析了虛擬現(xiàn)實技術(shù)及其在教育領(lǐng)域的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：虛擬現(xiàn)實技術(shù);教育領(lǐng)域;應(yīng)用

0、 引言

虛擬現(xiàn)實在教育領(lǐng)域的具體應(yīng)用，主要體現(xiàn)在虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境、虛擬實驗室、虛擬實訓(xùn)基地、虛擬仿真校園、虛擬遠(yuǎn)程教育等方面。虛擬現(xiàn)實技術(shù)為學(xué)習(xí)者提供了可視化的模型或模擬器，這些作為教育教學(xué)的輔助工具促進(jìn)了學(xué)生對教學(xué)內(nèi)容的理解。同時，通過虛擬現(xiàn)實技術(shù)可以構(gòu)建沉浸式虛擬現(xiàn)實環(huán)境系統(tǒng)，為學(xué)習(xí)者提供視覺、聽覺、觸覺等多感官體驗的互動方式，既可以培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣與熱情，又能使教育教學(xué)達(dá)到事半功倍的效果。

1、虛擬現(xiàn)實技術(shù)

虛擬現(xiàn)實技術(shù)是利用計算機(jī)模擬產(chǎn)生一個多維空間的虛擬場景，向使用者提供關(guān)于視覺、聽覺、觸覺等多感官的模擬，從而讓使用者仿佛身臨其境，可以隨時隨地?zé)o限制地觀察三度空間內(nèi)的事物。

2、虛擬現(xiàn)實的概念模型

虛擬現(xiàn)實由兩部分組成 ：

一部分為創(chuàng)建的虛擬世界 ，另一部分為學(xué)習(xí)者。 虛擬現(xiàn)實的核心是強(qiáng)調(diào)兩者之間的交互操作，即反映出人在虛擬世界的體驗。

3、虛擬現(xiàn)實的基本特征

虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)的基本特征， 即三個”I”，它們是 ： Immersion— Interaction—imagination（沉浸—交互—構(gòu)想 ）

4、虛擬現(xiàn)實在教育領(lǐng)域的應(yīng)用

（1）全新的教學(xué)模式

不同于傳統(tǒng)講解式的教學(xué)模式，虛擬現(xiàn)實技術(shù)可以憑借著其自身的沉浸性、交互性和構(gòu)想性特征讓教師為學(xué)生創(chuàng)設(shè)一個虛擬的教學(xué)環(huán)境。這個教學(xué)環(huán)境既能排除現(xiàn)實環(huán)境的各種干擾，同時又會讓學(xué)生產(chǎn)生身臨其境的感覺，從而更好地進(jìn)行學(xué)習(xí)。

例如：《計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)》課程的理論知識抽象性是比較強(qiáng)的，學(xué)生僅憑教師在課堂的講解是無法很好地理解的。這時教師就可以利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)在多媒體計算機(jī)上為學(xué)生搭建出一個真實的計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。比如當(dāng)教師講到交換機(jī)的基本配置時，就可以為學(xué)生構(gòu)建交換機(jī)的虛擬模型，讓他們?nèi)ビH自觀察，去動手實踐。這會使得學(xué)生對知識有著更深刻的理解，并能夠?qū)⒅`活地運(yùn)用到日常生活中去。

（2）全新的學(xué)習(xí)模式

全新的教學(xué)模式帶給學(xué)生的必將是全新的學(xué)習(xí)模式，他們以往的被動學(xué)習(xí)方式已經(jīng)不復(fù)存在，取而代之的是自主化和個性化的學(xué)習(xí)模式。在虛擬現(xiàn)實技術(shù)所創(chuàng)設(shè)的學(xué)習(xí)環(huán)境中，學(xué)生可以控制學(xué)習(xí)的節(jié)奏，真正成為學(xué)習(xí)的主人。

例如：教師可以利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)將不同地方的學(xué)生通過遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)集結(jié)在一起共同參與虛擬課堂。在虛擬課堂中，當(dāng)學(xué)生遇到不懂的地方時，他們就可以隨時打斷教師的教學(xué)，并對其進(jìn)行提問，并不用擔(dān)心會影響到其他同學(xué)。再例如：當(dāng)學(xué)生在閱讀一本名著的時候，他們?nèi)绻肱c作品的主人進(jìn)行精神層次的溝通與交流時，就可以利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)來建立全新的社會關(guān)系交往領(lǐng)域。學(xué)生通過頭盔式顯示器或者其他設(shè)備將自己的各種感覺都封閉起來，從而進(jìn)入到一個虛擬的感覺空間。這個感覺空間中有著人工智能技術(shù)支持的客體存在，該客體吸收了學(xué)生所讀名著中的所有信息，就能夠像作品的主人那樣與學(xué)生進(jìn)行溝通交流。

（3）拓展學(xué)習(xí)空間

虛擬現(xiàn)實技術(shù)拓展了學(xué)習(xí)的多維度空間，利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)可以徹底打破時間與空間的限制，消除時間與空間造成的認(rèn)知阻斷。大到宇宙天體，小至原子粒子，學(xué)生都可“進(jìn)入”這些物體的內(nèi)部進(jìn)行觀察。一些需要幾十年甚至上百年才能觀察清楚的變化過程，通過虛擬現(xiàn)實技術(shù)可以在很短的時間內(nèi)呈現(xiàn)給學(xué)生觀察。例如，通過虛擬現(xiàn)實技術(shù)，學(xué)生可以身臨其境般暢游深海，與各種海洋生物為伴，認(rèn)識奇妙的海底世界。

（4）激發(fā)學(xué)習(xí)興趣

虛擬現(xiàn)實的直觀體驗更能激發(fā)學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)興趣。相對于傳統(tǒng)教育中知識的扁平性，虛擬現(xiàn)實教育的呈現(xiàn)更立體。將虛擬現(xiàn)實技術(shù)引入教學(xué)，在實現(xiàn)人與機(jī)器的交流、通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行人與人之間交流的同時，讓學(xué)習(xí)變得游戲化、情境化，真正做到寓教于樂，促進(jìn)交流、知識表達(dá)及應(yīng)用，有利于更好實現(xiàn)教育目標(biāo)。

5、結(jié)束語

盡管虛擬現(xiàn)實技術(shù)應(yīng)用于教育領(lǐng)域倍受期待， 但作為一個新興產(chǎn)業(yè)，仍面臨著許多挑戰(zhàn)。虛擬現(xiàn)實技術(shù)應(yīng)用于教育領(lǐng)域目前還處于一個初級階段，成本較高、技術(shù)受限、虛擬現(xiàn)實行業(yè)人才緊缺等，都是限制虛擬現(xiàn)實技術(shù)在教育領(lǐng)域推廣的重要原因。隨著計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，虛擬現(xiàn)實的硬件與軟件成本逐漸降低，我們相信未來虛擬現(xiàn)實技術(shù)在教育領(lǐng)域的應(yīng)用前景是值得期待的。

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