虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在輔助課堂教學(xué)中的應(yīng)用研究

劉世彬　劉興彥

摘要：本文從虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的特點(diǎn)和應(yīng)用出發(fā)，論述虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在輔助課堂教學(xué)中的實(shí)現(xiàn)意義。將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)作為一種新興的教學(xué)媒體應(yīng)用到輔助課堂教學(xué)中，豐富了課堂教學(xué)方法，提高了課堂教學(xué)的效果和質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：虛擬現(xiàn)實(shí)：實(shí)驗(yàn)：課堂教學(xué)

隨著我國(guó)教育的不斷改革和科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展。網(wǎng)絡(luò)教育的出現(xiàn)改變了傳統(tǒng)的教學(xué)方式。尤其是計(jì)算機(jī)更新速度非?？斓奶攸c(diǎn)使得傳統(tǒng)的教學(xué)方式難以滿(mǎn)足學(xué)習(xí)的需要。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)作為一門(mén)新的技術(shù)。它在教育領(lǐng)域的發(fā)展將為教育提供新的活力。

一、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)

多媒體技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展為教育手段的現(xiàn)代化帶來(lái)了新的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展，現(xiàn)代教育技術(shù)的應(yīng)用已不再是停留在音像技術(shù)課堂中應(yīng)用的常規(guī)模式層次上，而是朝著多媒體化、網(wǎng)絡(luò)化、信息化、教育技術(shù)應(yīng)用模式多樣化和遠(yuǎn)程教育普及化的趨勢(shì)發(fā)展，特別是基于計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的虛擬教學(xué)形式，是一種最新出現(xiàn)的教學(xué)模式，具有廣闊的發(fā)展前景，代表了教育的未來(lái)和發(fā)展的方向。

虛擬現(xiàn)實(shí)(Virtual Reality，簡(jiǎn)稱(chēng)VR)。又稱(chēng)為靈境技術(shù)，它匯集了數(shù)字圖像處理、計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、多媒體技術(shù)、人工智能、人機(jī)接口技術(shù)、傳感器技術(shù)，以及人體行為學(xué)等多項(xiàng)技術(shù)，是計(jì)算機(jī)技術(shù)的綜合應(yīng)用。具體地說(shuō)，就是采用以計(jì)算機(jī)技術(shù)為核心的現(xiàn)代高科技生成逼真的視、聽(tīng)、觸覺(jué)—體化的特定范圍的虛擬環(huán)境，用戶(hù)借助必要的設(shè)備以自然的方式與虛擬環(huán)境中的對(duì)象進(jìn)行交互作用，相互影響，從而產(chǎn)生如同真實(shí)環(huán)境的感受和體驗(yàn)。

二、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在輔助課堂教學(xué)中的實(shí)現(xiàn)意義

隨著計(jì)算機(jī)、信息、網(wǎng)絡(luò)等相關(guān)技術(shù)的發(fā)展，計(jì)算機(jī)作為一種高效能的信息傳播工具，在輔助課堂教學(xué)過(guò)程中得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用，如果將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)作為一種新興的教學(xué)媒體應(yīng)用到輔助課堂教學(xué)中。這種嶄新的技術(shù)會(huì)帶給我們嶄新的教育思維，解決我們以前無(wú)法解決的問(wèn)題。

1虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)開(kāi)創(chuàng)了全新的學(xué)習(xí)場(chǎng)景

利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，可以徹底打破空間的限制，學(xué)生可以進(jìn)入物體的內(nèi)部進(jìn)行觀察，如學(xué)生可以進(jìn)入虛擬的分子、原子、航天工作站等內(nèi)部，考察物體內(nèi)部的工作情況。虛擬技術(shù)還可以突破時(shí)間的限制，一些需要幾十年甚至上百年才能觀察的變化過(guò)程，通過(guò)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，可以在很短的時(shí)間內(nèi)呈現(xiàn)給學(xué)生觀察。虛擬制造技術(shù)還可以應(yīng)用計(jì)算機(jī)、交互外設(shè)及軟件來(lái)構(gòu)建一個(gè)虛擬的生產(chǎn)環(huán)境。使學(xué)生能如同在制造現(xiàn)場(chǎng)一樣。與熒屏上出現(xiàn)的制造過(guò)程進(jìn)行自由交流。基于網(wǎng)絡(luò)的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)為學(xué)習(xí)者提供了全新的學(xué)習(xí)場(chǎng)景。構(gòu)造出開(kāi)放性的教學(xué)環(huán)境。

2虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)變革了傳統(tǒng)學(xué)習(xí)方式

運(yùn)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，突破傳統(tǒng)教科書(shū)的限制，使每一位學(xué)習(xí)者都可以根據(jù)自己的學(xué)習(xí)特點(diǎn)，在自己方便的時(shí)間從互聯(lián)網(wǎng)上自由地選擇適合的學(xué)習(xí)資源。按照適合于自己的方式和速度進(jìn)行學(xué)習(xí)。這種探索性的學(xué)習(xí)，有利于激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造性思維，使學(xué)習(xí)者在具體情境中通過(guò)主動(dòng)的探索獲得知識(shí)，從而提高學(xué)習(xí)者的動(dòng)力。

3虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)豐富了課堂教學(xué)內(nèi)容

利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，可豐富教學(xué)內(nèi)容，將實(shí)驗(yàn)、實(shí)訓(xùn)等技能訓(xùn)練搬到課堂中進(jìn)行，由于這些虛擬的訓(xùn)練系統(tǒng)無(wú)任何危險(xiǎn)，學(xué)生可以反復(fù)練習(xí)，直至掌握操作技能為止。應(yīng)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)。還可恰如其分地演示一些復(fù)雜的、抽象的、不宜直接觀察的自然過(guò)程和現(xiàn)象，全方位、多角度地展示教學(xué)內(nèi)容。利用計(jì)算機(jī)多媒體技術(shù)，制作各種仿真課件。創(chuàng)設(shè)所需要的某種虛擬情景，讓學(xué)生進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)。從而極大豐富課堂的教學(xué)內(nèi)容。

4虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)節(jié)約了有限的教育成本

虛擬各種實(shí)驗(yàn)設(shè)備、實(shí)訓(xùn)環(huán)境和操作過(guò)程，使大多數(shù)課程可以在虛擬實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行，大多數(shù)的技能可以在虛擬實(shí)訓(xùn)車(chē)間中進(jìn)行訓(xùn)練，從而不必購(gòu)置昂貴的實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)設(shè)備。可以在節(jié)約大量昂貴的儀器設(shè)備費(fèi)用的前提下，解決在教學(xué)中，因?yàn)閷?shí)驗(yàn)設(shè)備、實(shí)驗(yàn)場(chǎng)地、教學(xué)經(jīng)費(fèi)等方面的原因而無(wú)法進(jìn)行的教學(xué)實(shí)驗(yàn)，虛擬訓(xùn)練又可避免實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)設(shè)備的損壞、訓(xùn)練材料的消耗等問(wèn)題。從而有效節(jié)約教育成本。

三、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在輔助課堂教學(xué)中的應(yīng)用實(shí)踐

1利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)進(jìn)行教學(xué)課件的制作

眾所周知，對(duì)于實(shí)踐性較強(qiáng)的課程，在書(shū)本上體現(xiàn)難免會(huì)給人們的理解帶來(lái)困難。利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)制作的課件能夠很好地解決這一問(wèn)題。例如，在計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程中介紹計(jì)算機(jī)中各個(gè)組件的結(jié)構(gòu)和講解計(jì)算機(jī)組裝的過(guò)程時(shí)，書(shū)本的文字難以讓學(xué)習(xí)者了解組件結(jié)構(gòu)和組裝的過(guò)程。利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)可以將文字、聲音、圖片、動(dòng)畫(huà)等幾種媒體表現(xiàn)形式有機(jī)地結(jié)合，設(shè)計(jì)出生動(dòng)活潑的界面。制作出一些三維的、交式的、具有沉浸感的內(nèi)容，滿(mǎn)足學(xué)習(xí)者從各個(gè)角度觀察和學(xué)習(xí)，仿佛身臨其境，更好地理解學(xué)習(xí)的內(nèi)容。

2利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)和仿真訓(xùn)練

在教學(xué)中。許多昂貴的實(shí)驗(yàn)、培訓(xùn)器材。由于受價(jià)格的限制而無(wú)法普及或有許多實(shí)驗(yàn)是根本不可能做的，如果利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)。建立虛擬實(shí)驗(yàn)室，學(xué)習(xí)者便可以走進(jìn)這個(gè)虛擬實(shí)驗(yàn)室，身臨其境般地操作虛擬儀器。如進(jìn)行各種虛擬的模擬器材的連接與組裝，利用模擬訓(xùn)練器進(jìn)行先進(jìn)設(shè)備的操作訓(xùn)練。這種實(shí)驗(yàn)既不消耗器材，也不受場(chǎng)地等外界條件限制?？芍貜?fù)操作，直至得出滿(mǎn)意結(jié)果。虛擬實(shí)驗(yàn)室的另一優(yōu)點(diǎn)還在于其絕對(duì)的安全性，不會(huì)因操作失誤而造成人身事故。

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)作為一種新型的教學(xué)媒體，目前已引起教育界的極大關(guān)注。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，虛擬現(xiàn)實(shí)的硬件與軟件成本的逐漸降低。這種新的教學(xué)媒體必將廣泛應(yīng)用于教育教學(xué)中，最終在現(xiàn)代教育領(lǐng)域中發(fā)揮其重要作用。