虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在計(jì)算機(jī)教學(xué)中的應(yīng)用

趙大鵬

摘 要：虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是以計(jì)算機(jī)技術(shù)為核心，結(jié)合多種其他技術(shù)，形成與視覺、聽覺等各類感官真實(shí)環(huán)境相似的虛擬世界，用戶能夠運(yùn)用某些工具來與數(shù)字環(huán)境開展交流，如此就能夠產(chǎn)生一種和真實(shí)環(huán)境很相似的體驗(yàn)感。目前來看，這項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)運(yùn)用到各個(gè)領(lǐng)域之中，比如說航空航天以及游戲活動(dòng)等。同時(shí)在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)組平臺(tái)之中運(yùn)用也較為普遍，雖然現(xiàn)在還是處在初始階段，但是發(fā)展速度相當(dāng)迅猛。本文將進(jìn)一步對虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在計(jì)算機(jī)教學(xué)中的應(yīng)用展開分析與探討。

關(guān)鍵詞：虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù);計(jì)算機(jī);教學(xué);應(yīng)用;分析

引 言

在教育創(chuàng)新時(shí)代，計(jì)算機(jī)教學(xué)改革發(fā)展工作要與時(shí)俱進(jìn)，跟上時(shí)代前進(jìn)的腳步。學(xué)校應(yīng)該要根據(jù)當(dāng)前的發(fā)展情況，科學(xué)運(yùn)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，如此既能夠?yàn)樯鐣?huì)培養(yǎng)出所需的計(jì)算機(jī)人才還有滿足學(xué)生的基本學(xué)習(xí)需求，還能夠使得計(jì)算機(jī)實(shí)踐教學(xué)效率得到一定的提升。計(jì)算機(jī)老師致力于提高自己的專業(yè)素養(yǎng)，有效運(yùn)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)來組織進(jìn)行比較多元化的計(jì)算機(jī)實(shí)踐教學(xué)活動(dòng)，樹立科學(xué)合理的學(xué)習(xí)目標(biāo)，讓學(xué)生成為課堂教學(xué)的主體，發(fā)揮出學(xué)生計(jì)算機(jī)學(xué)習(xí)的主觀能動(dòng)性，促使學(xué)生能夠在模擬訓(xùn)練環(huán)境中完成計(jì)算機(jī)知識(shí)和操作技能的學(xué)習(xí)掌握。

1虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)概述

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)又稱為VR技術(shù)，利用這項(xiàng)技術(shù)就能產(chǎn)生一種具有真實(shí)感的三維虛擬場景，并且能在視覺、聽覺和觸覺方面做到逼真，只要使用者借助一定設(shè)備，便能產(chǎn)生“身臨其境”的感覺，并且還能跟虛擬情景中的事物進(jìn)行互動(dòng)，從而提升如同處在真實(shí)環(huán)境中的“沉浸感”。而虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)正是具備沉浸感、交互性以及想象力三大特征。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的沉浸感取決于用戶在虛擬環(huán)境中對真實(shí)度的感受，這要求環(huán)境中的虛擬物體必須給用戶帶來如同真實(shí)物品一般的幻覺。交互性則是指用戶可以在一定程度上操作虛擬環(huán)境中的物品并且得到較為自然的反饋，這通常需要借助數(shù)據(jù)手套或是頭盔顯示器。而想象力是指用戶在虛擬環(huán)境中需要運(yùn)用自己的思維能力，根據(jù)虛擬環(huán)境中的信息來想象環(huán)境可能會(huì)發(fā)生的變化。[1]

2虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的類型

2.1桌面虛擬現(xiàn)實(shí)。桌面虛擬現(xiàn)實(shí)就是運(yùn)用屏幕上所展現(xiàn)的虛擬平臺(tái)，把個(gè)人計(jì)算機(jī)一級(jí)比較小的工作站所要運(yùn)用的圖像做相關(guān)的仿真再現(xiàn)操作，從而達(dá)到虛擬環(huán)境和用戶間良好互動(dòng)的目的。參加者能夠運(yùn)用桌面所存有的虛擬平臺(tái)來全方位的觀察虛擬狀態(tài)，然后運(yùn)用輸入設(shè)備就能夠?qū)崟r(shí)操控虛擬對象。桌面虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)所需投入的成本不太高，而且實(shí)用性非常強(qiáng)，但是在和用戶進(jìn)行交流時(shí)，卻無法讓用戶全身心的投入到虛擬環(huán)境里面。

2.2沉浸式虛擬現(xiàn)實(shí)。沉浸式虛擬現(xiàn)實(shí)通常就是運(yùn)用頭盔設(shè)備來達(dá)到目的的，這個(gè)方法能夠把用戶視覺、聽覺還有嗅覺感官全部布置于虛擬世界里面，讓用戶置身于當(dāng)中。還有就是，他能夠運(yùn)用數(shù)據(jù)手套以及聲音跟蹤器等其他設(shè)備讓用戶具有一種身臨其境的感覺，體驗(yàn)感更強(qiáng)。

2.3增強(qiáng)式虛擬現(xiàn)實(shí)。這個(gè)方法的虛擬現(xiàn)實(shí)就是把虛擬環(huán)境和現(xiàn)實(shí)世界充分地聯(lián)系在一起，以此來創(chuàng)造更為真實(shí)的虛擬環(huán)境。增強(qiáng)式之中的物體操作相對較簡單，可以使得模擬實(shí)驗(yàn)所需投入的成本大幅度減少。還有就是，他能夠運(yùn)用其它把虛擬和現(xiàn)實(shí)世界充分結(jié)合在一起，讓用戶的體驗(yàn)感覺變得更為真實(shí)，同時(shí)用戶還可以體驗(yàn)到在現(xiàn)實(shí)生活之中不能夠感受的實(shí)物以及能量。[2]

3虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在計(jì)算機(jī)教學(xué)中的應(yīng)用

3.1促使計(jì)算機(jī)抽象知識(shí)的形象化。計(jì)算機(jī)學(xué)科自身所具備有的實(shí)踐性以及邏輯性特點(diǎn)也比較強(qiáng)，老師若想使得學(xué)生對于計(jì)算機(jī)專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)的認(rèn)識(shí)以及理解能力提高，培養(yǎng)學(xué)生良好的計(jì)算機(jī)實(shí)踐學(xué)習(xí)應(yīng)用能力和創(chuàng)新能力，就應(yīng)該運(yùn)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)來設(shè)計(jì)并完成教學(xué)課件，讓其相關(guān)的知識(shí)點(diǎn)變得更為直觀且生動(dòng)形象化，如此就能夠使得學(xué)生的理解能力得到提升。例如，當(dāng)計(jì)算機(jī)實(shí)踐教師在講解到《計(jì)算機(jī)組裝與維護(hù)》知識(shí)內(nèi)容時(shí)，該章節(jié)重點(diǎn)內(nèi)容是為了讓學(xué)生充分掌握了解到計(jì)算機(jī)內(nèi)部不同組件的實(shí)際結(jié)構(gòu)以及熟悉操作組裝計(jì)算機(jī)。教師為了突出重點(diǎn)，讓學(xué)生能夠?qū)Υ酥R(shí)點(diǎn)有個(gè)更加深入的理解，就應(yīng)該學(xué)會(huì)并合理運(yùn)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)來開展相關(guān)的教育教學(xué)，并結(jié)合比較吸引學(xué)生注意力的動(dòng)畫圖像以及聲音，讓學(xué)生能夠更加深入的學(xué)習(xí)并理解教學(xué)內(nèi)容，從而激發(fā)其學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)的興趣，在一定程度上也能夠使得其實(shí)踐以及思維能力得到提高。[3]

3.2計(jì)算機(jī)專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)。利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)可以搭建虛擬試驗(yàn)系統(tǒng)，而在虛擬試驗(yàn)系統(tǒng)中則能包含實(shí)驗(yàn)的設(shè)備、器材、環(huán)境、對象，除此之外還具備導(dǎo)航、測試以及自評(píng)的功能。要搭建虛擬實(shí)驗(yàn)室，既可以采用虛擬構(gòu)想，也可以參考現(xiàn)實(shí)中的實(shí)驗(yàn)室。例如教師可以利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)搭建一個(gè)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，讓學(xué)生體驗(yàn)如在現(xiàn)場的操作感受。在進(jìn)行數(shù)字電路的實(shí)驗(yàn)時(shí)，在設(shè)計(jì)電路時(shí)可以采用虛擬的電子元件，這樣便能省去購買電子器件的人力與財(cái)力。而在進(jìn)行虛擬電子商務(wù)的實(shí)驗(yàn)時(shí)，學(xué)生通過虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)就能身臨其境地體會(huì)到商務(wù)交易的氛圍，這樣便極大地提升了學(xué)生在參與交易時(shí)的沉浸感。除此之外學(xué)生在學(xué)習(xí)系統(tǒng)的安裝和調(diào)試時(shí)，也可以利用VMware創(chuàng)建出有虛擬CUP、硬盤、內(nèi)存等設(shè)備的虛擬機(jī)，這樣學(xué)生在虛擬機(jī)上進(jìn)行操作就能杜絕對真實(shí)計(jì)算機(jī)的影響，并且由此提升學(xué)習(xí)效率。利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)還能讓學(xué)生更便利地進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)設(shè)備或是電路的設(shè)計(jì)，以較低的成本進(jìn)行各種學(xué)習(xí)探索，甚至設(shè)計(jì)出創(chuàng)新的設(shè)備和電路，這樣便能對學(xué)生創(chuàng)新思維和能力起到極大的提升作用。利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)進(jìn)行試驗(yàn)，能在保障真實(shí)度的前提下節(jié)約時(shí)間和成本，并且可以安全地進(jìn)行各種精密設(shè)備的仿真試驗(yàn)，與此同時(shí)虛擬試驗(yàn)還具備共享性以及易改變、易擴(kuò)充性能讓學(xué)生進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)更少地受到各種因素的制約，并且降低風(fēng)險(xiǎn)，減少試驗(yàn)投入，除此之外虛擬實(shí)驗(yàn)室還能跟隨時(shí)代技術(shù)的發(fā)展不斷更新內(nèi)容。

3.3豐富計(jì)算機(jī)實(shí)踐教學(xué)形式。在進(jìn)行計(jì)算機(jī)實(shí)踐教學(xué)過程中，老師需要充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，可以運(yùn)用形式多樣的教學(xué)方法，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。計(jì)算機(jī)教師可以通過利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)有效豐富計(jì)算機(jī)教學(xué)形式，優(yōu)化設(shè)計(jì)出具有良好交互性、沉浸感的教學(xué)方案，確保能夠?yàn)閷W(xué)生營造出和諧愉悅的課堂學(xué)習(xí)氣氛，幫助學(xué)生在短時(shí)間內(nèi)理解掌握相關(guān)知識(shí)內(nèi)容。例如，老師在介紹并分析 “操作系統(tǒng)”相關(guān)的知識(shí)點(diǎn)時(shí)，要想讓學(xué)生能夠充分理解相關(guān)內(nèi)容，老師需要結(jié)合運(yùn)用虛擬技術(shù)來制作教學(xué)課件，然后合理的運(yùn)用，讓學(xué)生可以深入的對其進(jìn)行理解。除此之外，教師還可以利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)制作各種課堂教學(xué)案例，貼近學(xué)生的實(shí)際生活，散發(fā)學(xué)生的思考思維，強(qiáng)化鍛煉學(xué)生對實(shí)際問題的解決能力。[4]

結(jié) 語

總而言之，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)能有效地改變計(jì)算機(jī)專業(yè)傳統(tǒng)教學(xué)中空洞地傳授抽象知識(shí)的部分，讓學(xué)生能有更多參與實(shí)踐、親身經(jīng)歷的機(jī)會(huì)，這樣對計(jì)算機(jī)專業(yè)學(xué)生而言是更有效率的教學(xué)手段。而充滿交互性的教學(xué)系統(tǒng)也能很好地提升學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。因此運(yùn)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)便能極好地提升教學(xué)效果。因此值得教師結(jié)合實(shí)際情況，進(jìn)一步發(fā)展該項(xiàng)技術(shù)在教學(xué)方面的應(yīng)用，讓計(jì)算機(jī)專業(yè)教育能夠達(dá)到新的高度。

參考文獻(xiàn)

[1] 賽煒.虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在計(jì)算機(jī)教學(xué)中的應(yīng)用研究[J].黑龍江科技信息，2017（11）：163.

[2] 徐新新.虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)VR在計(jì)算機(jī)教學(xué)中的應(yīng)用[J].信息與電腦（理論版），2016（21）：254-256.

[3] 王靜蕾.淺談虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在計(jì)算機(jī)教學(xué)中的應(yīng)用[J].太原城市職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2014（10）：118-119.

[4] 成艷真.虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)VR在計(jì)算機(jī)類教學(xué)中的應(yīng)用[J].晉城職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2011，4（02）：21-23.