虛擬現實技術在教育中的應用研究

樊月輝

(長春職業技術學院，長春 130033)

在教學過程中引入新媒體，實現了很多傳統教學方式無法實現的效果。隨著互聯網技術、數字技術等在教育教學領域中的應用，虛擬現實技術也通過自身優勢，發揮了重要的教學效果和作用。

1 虛擬現實技術概述

1.1 虛擬現實技術內涵

虛擬現實技術是指由計算機技術等相關技術綜合的、具有身臨其境感受的教學技術，以便于情境模擬危險的工作領域。這種技術最早在飛行訓練、太空艙訓練中使用。隨著該技術的不斷發展，其在教學領域中的應用范圍不斷擴大，展現出良好的教學效果。

1.2 虛擬現實技術的基本特征

第一，沉浸性。沉浸性特點體現在通過技術模擬各種場景，讓參與者有身臨其境的感覺，在此過程中對人的各種感覺系統予以調動模擬，對情境中發生的事件予以感受。一般通過視覺感知頭盔、觸覺手套等裝備，對相應內容予以感觸。借助刺激的多方位性，操作人員可以對場景中的任何情境予以感知，使其猶如在真實場景中。

第二，交互性。交互性是指操作人員借助計算機等交互性媒體，對所創設的各個虛擬環境對象進行感知，該系統會對所采集的相關信息在第一時間內給予相應的反饋。比如，身體部位有位移，系統就會經過精確計算，將因位置偏差導致的數據改變情況反饋到操作者的頭盔顯示器中。這種技術的交互性主要是盡可能地向操作人員提供真實的場景，以實現更好的體驗效果。

第三，想象性。豐富的想象空間是這種技術的基礎所在，雖然場景中不管是物還是人，都是從現實場景中模擬進入的，但是現實中難以出現的情境可以通過想象力的充分發揮，在虛擬情境中再現。操作人員在應用該系統時，可以充分發揮自身想象力，通過系統中各種信息的全面感知，靈活掌握相關技能、知識。

2 虛擬現實技術應用于教育中的優勢

第一，形象性。與傳統教學活動相比，虛擬現實技術以現實為基礎積極構建學習環境，虛擬教學中所使用的儀器、設備等具有形象性，學生能夠在虛擬空間中自由探索，有效提升學習效果。

第二，互動性。虛擬現實技術會根據學生的興趣愛好創設學習環境，選擇學習內容，根據學生的相關操作給出對應的反饋活動，這種技術的互動性比傳統教學過程中教師枯燥的演示和講授更有效果，能夠引導學生積極參與學習活動。

第三，節約成本。實驗教學需要相應的實驗設備，購入實驗設備需要大量資金。通過虛擬現實技術開發相應的實驗室，可以很好地滿足這一需求。虛擬現實技術下的實驗操作效果非常接近現實中的操作，并且可以沒有限制的多次開展實驗，實現成本節約的目的。

第四，安全性。在高職院校教學過程中，有一些難度較高或危險系數較高的課程及操作，需要通過虛擬現實技術替代，盡可能降低操作人員的安全風險。比如，有些實驗會產生有毒有害氣體，有些實驗危險系數較高且操作難度較大，如果不謹慎操作會造成安全事故。虛擬現實技術的運用，不僅具有更好的教學效果，且操作過程更加綠色安全。

3 虛擬現實技術在教育中的應用領域

3.1 虛擬實驗室

虛擬實驗室可廣泛應用于教育領域，如虛擬化學實驗室、虛擬演播廳等，可以打破傳統教學中時間、空間等限制因素，學生只要具有相應的虛擬設備就可以隨時隨地進行訓練。對于一些具有較高安全隱患的實驗，還可以通過虛擬實驗室進行操作，降低安全風險。

3.2 虛擬圖書館

虛擬圖書館是在全息攝影技術、三維建模技術的作用下，將實體圖書館中的書桌、書架、報刊、書籍等在軟件和硬件的作用下進行整合，借助高清掃描儀對書籍報刊進行掃描，學習者在虛擬圖書館中通過移動鼠標就可以任意瀏覽學校圖書館的資源，身臨其境地開展學習活動。同時，學生還可以把自己感興趣的電子書籍融入到虛擬圖書館中，實現自由的閱讀活動。

3.3 虛擬體育館

目前，我們可以運用建筑學、材料學等多個學科對虛擬體育館進行研制開發并應用，通過佩戴可視眼鏡或頭盔，學生可以學習自己喜歡的運動項目。比如，乒乓球基本功、雙打比賽等訓練都可以通過相應的裝備和技術予以傳感反映，體驗真實的打球過程，結束學習后，可以多次回放觀看訓練錄像，總結分析自身不足，以便在接下來的訓練過程中予以規范和提升。此外，籃球、擊劍、健美操等多個體育運動項目也已經在虛擬體育館中得到應用，取得了很好的效果。

3.4 虛擬校園

通過仿真技術、3D攝影技術的幫助，虛擬校園可以擁有教室、實驗室、圖書館、宿舍、食堂等實際校園場景，學生可以進行多角色轉換，還可以與其他同學一起對某個領域完成相應的探索活動。

3.5 虛擬教學

虛擬教學是指在課堂教學過程中借助虛擬現實技術將學生難以理解的內容予以展示，形象設立立體空間，讓學生通過相應的體驗活動領悟科學規律，以便更好地把握知識要點，提高學習認知度，使學生從感性化認知向理性化認知過渡，更加透徹地理解知識，實現知識內化。

3.6 科學研究

在虛擬現實技術的幫助下，學生可以有效開展各種科學研究，通過虛擬手段了解和探索未知的世界。研究人員可以通過分析、觀察等，總結規律，得出相應結論。比如，醫學院教師通過教學實踐活動，在虛擬技術的幫助下創設相應的手術室，學生可以在模擬的環境中觀察教師的操作活動，以提升實踐技能。

3.7 遠程教育

隨著科學技術的不斷發展和進步，網絡技術、計算機技術愈加成熟，遠程教育不管是在教學手段上還是在教學模式上都發生了巨大變化。但是，在開展遠程教學時，教師和學生無法面對面學習的情況始終未得到解決，而在虛擬現實技術的幫助下，這一問題得到了很好的改善。比如，目前很多遠程教育學院應用虛擬現實技術，構建虛擬教室，組織教學活動，學生可以通過網絡進入虛擬教室學習，通過這樣的方式實現了師生面對面交流。

4 結語

隨著科學技術的不斷提升和進步，虛擬現實技術在教育教學中得到了越來越廣泛的應用。高校教師應轉變思想，認真研究和探索虛擬現實技術的實現途徑和應用方法，以此為基礎更好地開展教學活動，不斷提高教學效果。