新時期下計算機虛擬現實技術解析及其在高校教學中的應用

摘要：科學技術快速發展的時代背景下，計算機虛擬現實技術應運而生，其具有沉浸、交互、感知等多方面特點，在諸多領域中展現出顯著的應用優勢，高校教學工作中關于計算機虛擬現實技術的應用也成為當下研究的重點。本文基于計算機虛擬現實技術的原理及特點展開論述，總結高校教學中計算機虛擬現實技術的應用途徑，期望對相關教育從業人員有所幫助。

關鍵詞：新時期;計算機虛擬現實技術;高校教學;應用分析

新時期下計算機虛擬現實技術成為推動各行各業發展的重要手段，其原理是利用現有的計算機技術生成一個三維虛擬環境，所有使用者只需要佩戴上相關硬件設施，即可進入到虛擬環境中，在虛擬環境下進行實時的交互活動[1]。將計算機虛擬現實技術作為高校教學中的一種教學工具使用，必然會給傳統高校教育工作造成沖擊，帶來全新的發展機遇。基于此，當下需要教育工作者準確把握計算機虛擬現實的特點及關鍵技術，充分挖掘高校教學中計算機虛擬現實技術的應用途徑[2]。

一、新時期下計算機虛擬現實技術解析

1.計算機虛擬現實技術的特征

（1）沉浸性：沉浸性是計算機虛擬現實技術的核心內容，其主要內容是用戶可以全身心地投入到虛擬場景中，對于用戶來說，仿佛自己已經完全生活在虛擬場景中。

（2）交互性：交互性主要體現在用戶可以在虛擬場景中與各種對象實現相互作用。

（3）多感知性：計算機虛擬現實技術中搭配了視覺、聽覺、觸覺等傳感裝置，用戶在虛擬場景中可以通過這些傳感裝置獲取多種感知，對于虛擬現實技術沉浸性具有強化作用。

（4）構想性：構想性是指虛擬場景不僅僅是為了讓用戶沉浸其中，更是要讓用戶在虛擬場景中獲取全新的體驗，從而提升其感性認知、理性認識，產生全新的構想。

基于以上計算機虛擬現實技術的特征可以發現，計算機虛擬現實技術就是營造一個虛擬場景，促使用戶沉浸其中，通過多感知性的特點，讓在全新的場景下提升感知能力、認知能力，最終達到啟發用戶思維的目的，這與教育工作的核心內容基本相符，具有很強的應用價值[3]。

2.計算機虛擬現實的關鍵技術

（1）實時三維計算機圖形技術

實時三維計算機圖形技術屬于核心技術之一，該技術中“實時”尤為重要，圖像的實時刷新能夠虛擬環境的真實感，實際應用過程中，虛擬環境復雜，且涉及到的內容較多，實現圖形的實時刷新難度較高。

（2）立體廣角顯示技術

立體廣角顯示技術的核心是雙眼立體視覺，用戶的的眼睛在看到不同的圖像時會傳輸不同的信息給大腦，系統利用多個顯示器或者單個顯示器，呈現出不同角度下的圖像，可以帶來視覺差異，進而產生立體感[4]。

（3）用戶（頭、眼）跟蹤技術

虛擬環境是一個三維空間，每一個物體都對應特殊的坐標系，對于用戶來說看到的景象都是由頭部、眼睛移動造成的，因此，計算機虛擬現實技術中需要鎖定用戶頭部、眼部的坐標位置，進行運動跟蹤，達到圖像視覺的對應轉換。

（4）觸覺和力覺反饋技術

虛擬現實技術多感知性的實現就依托于觸覺和力覺反饋系統，不同于現實場景，虛擬場景中想要實現對物體的把握或者移動并給用戶真實感，就需要搭配觸覺和力覺反饋系統，在用戶握住鋼筆時傳輸一個震動感覺給用戶，以模擬現實的觸覺[5]。

（5）語音輸入和輸出技術

虛擬現實技術中的語言輸入和輸出尤為重要，也是交互性的關鍵所在，搭配上語音系統可以讓虛擬環境能夠識別人類的語言，進而按照語言傳達的意思進行交互活動。

二、新時期下計算機虛擬現實技術在高校教學中的應用途徑

1.課堂教學

（1）立體物體展示

以往開展教育工作的過程中，為了呈現三維物體的信息，多通過多媒體技術以圖片、動畫的方式呈現，但這些給學生的都是視覺上的感受，無法真正引發學生深入思考。虛擬現實技術可以構建出一個與實物基本相同的三維結構，學生直接通過硬件裝置觀察三維圖像的所有組成部分，甚至進行觸摸，這對于高校教學工作具有很大的輔助作用。

（2）立體空間展示

所謂立體空間展示就是為學生營造一個可進入的虛擬空間，可以是現實存在學生無法進入的虛擬空間，也可以是現實不存在的虛擬空間，不同于以往只靠學生發揮想象力的教學方式，虛擬現實技術通過立體空間展示，可以讓學生身臨其境地感受，例如虛擬現實技術作用下營造一個宇宙中失重的虛擬空間，讓學生體驗失重狀態，這種教學效果僅靠想象力是無法達成的。

（3）虛擬場景構造

虛擬場景構造目前主要用于高校內語言學科的教學，以往的教育工作者教師需要通過播放錄像或者口述故事的方式創設學習情景，引導學生在學習情境中交流，這一過程中，經常遇到學生理解與教師講述內容不符的情況，不利于教育工作的開展。虛擬現實技術的運用，直接搭建一個虛擬場景，學生可以在虛擬場景中與外國友人交流，以達到對語言類學科有效教學的目的。

2.實驗教學

高校教學中很多實驗現有條件下無法滿足，或者現有條件需要消耗大量的經濟成本和時間成本才可以完成，虛擬現實技術能夠直接打造出一個實驗場景，完成例如機械試驗、消防安全試驗等重復性高的實驗教學，幫助節省教學成本支出，對于學生來說，這種教學方式也更容易接受。最后，虛擬現實技術讓實驗教學突破了時間、地點、器材等因素的限制，學生可以在虛擬場景中反復操作，直至得到滿意的結果，有利于學生在實踐中總結，高校實驗教學效果也隨之提升。

三、結束語

綜上所述，計算機虛擬現實技術的自身特點決定了其在高校教學中具有很強的應用性，有助于為學生創設全新的學習環境，豐富教學實踐的內容，進而在全新的環境下產生新的構想，實現教學效果和學生綜合素質的提升。當下需要明確計算機虛擬現實技術的相關概念，深入挖掘現階段高校教學中的應用途徑，使得其應用價值得到充分發揮。

參考文獻：

[1] 游祖會. 計算機虛擬現實技術解析及其在高職院校教學中的應用研究[J]. 計算機產品與流通， 2020.

[2] 張增光. 計算機虛擬現實技術在高校體育教學中的應用分析[J]. 2022（19）.

[3] 唐風云. 論計算機虛擬現實技術在高校體育教學中的應用研究[J]. 科技資訊， 2020， 18（14）：2.

[4] 文瑞陽. 虛擬技術在高校計算機教學中的應用研究[J]. 山西青年， 2020， No.578（06）：292-292.

[5] 張建軍. 全景虛擬現實技術在虛擬校園建設中的應用[J]. 北京工業職業技術學院學報， 2020， 19（1）：5.

作者簡介：徐振立（1986.06-），男，漢，河北邢臺人，碩士研究生，講師。研究方向：虛擬現實ED38FE8A-F21C-44D5-AB38-7734EE5A08DF