虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在教學(xué)中的應(yīng)用

薛冰++段廣青++梁洪源

[摘 要]隨著虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的飛速發(fā)展，虛擬現(xiàn)實(shí)與教學(xué)也有了一定的融合，本文從虛擬現(xiàn)實(shí)在教學(xué)中發(fā)展的勢(shì)頭，其在教學(xué)中的優(yōu)越性，以及各項(xiàng)技術(shù)為虛擬現(xiàn)實(shí)在教學(xué)中應(yīng)用提供的技術(shù)支撐等方面，論述了虛擬技術(shù)在教學(xué)中應(yīng)用的必然性，為今后的發(fā)展提供了思路。

[關(guān)鍵詞]虛擬現(xiàn)實(shí)教學(xué)；沉浸理論；多樣性；專一性

一、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在教學(xué)的發(fā)展

近年來，隨著虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的蓬勃發(fā)展，虛擬現(xiàn)實(shí)在教學(xué)中的應(yīng)用作為一種新型的教學(xué)手段越來越引起大家的興趣，也有越來越多的學(xué)校、教育機(jī)構(gòu)和教師看到了其可在教育教學(xué)領(lǐng)域中發(fā)揮的作用，包括哈佛大學(xué)在內(nèi)的知名大學(xué)紛紛將虛擬現(xiàn)實(shí)引入到課程教學(xué)中。

利用虛擬現(xiàn)實(shí)教學(xué)是能夠提供三維仿真情境的、支持師生在特定教學(xué)模式中自己創(chuàng)建對(duì)象的、給予師生現(xiàn)實(shí)世界無法獲得的體驗(yàn)、允許學(xué)習(xí)者間以多種形式互動(dòng)的教學(xué)手段。虛擬現(xiàn)實(shí)教學(xué)并不是三維環(huán)境與普通虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境的簡(jiǎn)單疊加，它是一種擁有獨(dú)特設(shè)計(jì)和全新功能的學(xué)習(xí)環(huán)境。

二、虛擬現(xiàn)實(shí)教學(xué)的優(yōu)點(diǎn)

1.身臨其境的真實(shí)體驗(yàn)

沉浸理論表明當(dāng)人們因?yàn)榫劬珪?huì)神地投入到某種活動(dòng)中而處于完全不受其它因素干擾的狀態(tài)時(shí)，他們會(huì)表現(xiàn)出愉悅感，這種狀態(tài)即為“沉浸”。沉浸狀態(tài)是人的內(nèi)在動(dòng)機(jī)的最佳狀態(tài)，在這種狀態(tài)下人們完全專注于他們的工作。在虛擬現(xiàn)實(shí)教學(xué)中生成的交互式人工世界，可以使置身于其中的學(xué)習(xí)者產(chǎn)生身臨其境的感覺，沉浸在虛擬的環(huán)境中，取得更高的學(xué)習(xí)效率。

2.靈活多樣的交互方式

學(xué)生學(xué)習(xí)知識(shí)是在個(gè)體與社會(huì)的互動(dòng)、個(gè)人適應(yīng)社會(huì)的過程中逐漸建構(gòu)起來的。教學(xué)應(yīng)從學(xué)生所處的真實(shí)生活環(huán)境中追尋問題情境，讓學(xué)生感受到不足或與其已有的認(rèn)知相互矛盾之處，以激發(fā)其學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)；要根本變革教學(xué)模式，要從“獨(dú)白”走向“對(duì)話”、從“個(gè)體式學(xué)習(xí)”走向“合作式學(xué)習(xí)”。虛擬現(xiàn)實(shí)教學(xué)支持學(xué)習(xí)者之間以化身的方式進(jìn)行文字、語音、肢體語言等多種形式的溝通和交流，具有天然的社會(huì)性，是學(xué)習(xí)者實(shí)現(xiàn)社會(huì)化建構(gòu)的良好平臺(tái)。

3.學(xué)習(xí)體驗(yàn)多樣性

學(xué)習(xí)不僅植根于某個(gè)特定的情境中，它還應(yīng)該發(fā)生于復(fù)雜的社會(huì)情境中。情境認(rèn)知非常注重真實(shí)活動(dòng)在學(xué)習(xí)中的意義，并認(rèn)為，真實(shí)的活動(dòng)可以簡(jiǎn)單地定義為文化的日常實(shí)踐。真實(shí)的經(jīng)驗(yàn)是很重要的，而由于身體和特定環(huán)境的限制，學(xué)習(xí)者不可能獲得所有的真實(shí)經(jīng)驗(yàn)。但虛擬現(xiàn)實(shí)教學(xué)提供了獨(dú)特的嘗試，使個(gè)體能夠跳出身體和先前經(jīng)驗(yàn)的制約，在接近于現(xiàn)實(shí)世界的環(huán)境中體驗(yàn)各種狀態(tài)的變化。同時(shí)虛擬現(xiàn)實(shí)教學(xué)允許學(xué)習(xí)者自己創(chuàng)造物品。學(xué)習(xí)者可以在教學(xué)模式和教學(xué)內(nèi)容的框架下，自己進(jìn)行嘗試、探索，逐漸達(dá)到教學(xué)目標(biāo)的要求。

4.學(xué)習(xí)環(huán)境的專一性

在虛擬現(xiàn)實(shí)教學(xué)中，虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境系統(tǒng)可以需要根據(jù)學(xué)習(xí)者的現(xiàn)有水平設(shè)計(jì)有挑戰(zhàn)性的任務(wù)，并根據(jù)學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)情況實(shí)時(shí)做出反饋與調(diào)整。適當(dāng)?shù)膶W(xué)習(xí)情境能夠幫助學(xué)生完成對(duì)新知識(shí)的理解、促進(jìn)知識(shí)的遷移。與學(xué)習(xí)者相適應(yīng)的學(xué)習(xí)環(huán)境使得學(xué)習(xí)者在學(xué)習(xí)體驗(yàn)上更加愉悅主動(dòng)，更有效的提高學(xué)習(xí)水平。

5.增進(jìn)師生感情

良好的交互有利于縮小師生間的距離在網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)狀態(tài)下，由于師生分離的原因，師生之間存在跨越心理空間和物理空間的交互影響距離，加強(qiáng)師生交互可有效地縮短這個(gè)距離。虛擬現(xiàn)實(shí)教學(xué)所提供的全新虛擬環(huán)境和交互方式，可以模擬教師和學(xué)生的多種行為，從而大大增進(jìn)師生交互，有效地縮短交互影響距離。

6.有利于相關(guān)技能的掌握

傳統(tǒng)教學(xué)系統(tǒng)中，學(xué)習(xí)者的動(dòng)作與技能的培養(yǎng)一直是難題，因?yàn)閯?dòng)作技能需要在相關(guān)操作的體驗(yàn)中習(xí)得，而操作環(huán)境和指導(dǎo)教師總是受到限制。虛擬現(xiàn)實(shí)教學(xué)具有很強(qiáng)的仿真功能，可以模擬大量的技能訓(xùn)練環(huán)境，學(xué)習(xí)者在這樣的虛擬環(huán)境進(jìn)行技能訓(xùn)練可以獲得接近于真實(shí)環(huán)境的體會(huì)與感受。

三、虛擬現(xiàn)實(shí)教學(xué)的技術(shù)支撐

1.Web3D

Web3D是在互聯(lián)網(wǎng)上實(shí)現(xiàn)三維圖形技術(shù)的總稱，被視為Web技術(shù)與3D技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，實(shí)際上也是基于單機(jī)的3D圖形技術(shù)向互聯(lián)網(wǎng)的擴(kuò)展。Web3D所包含的技術(shù)各有所長(zhǎng)，但是在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下一個(gè)共同的目標(biāo)是更高效的三維計(jì)算能力、更優(yōu)化的實(shí)時(shí)渲染引擎和更快的傳輸速度，這為虛擬現(xiàn)實(shí)教學(xué)的開發(fā)奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。

2.云計(jì)算

云計(jì)算是一種按需調(diào)用的虛擬化資源池，它將計(jì)算任務(wù)分布在資源池上，使各種應(yīng)用系統(tǒng)能根據(jù)需要獲得各種軟件服務(wù)、計(jì)算能力和存儲(chǔ)空間。云計(jì)算技術(shù)的應(yīng)用普及，可以為虛擬現(xiàn)實(shí)教學(xué)提供更加靈活、高效的實(shí)時(shí)運(yùn)算和三維建模等服務(wù)。

3.移動(dòng)互聯(lián)移動(dòng)互聯(lián)

移動(dòng)互聯(lián)移動(dòng)互聯(lián)就是將移動(dòng)通信和互聯(lián)網(wǎng)二者結(jié)合起來，個(gè)人智能終端或電腦可以借助移動(dòng)通訊系統(tǒng)訪問互聯(lián)網(wǎng)。隨著終端設(shè)備智能化和處理能力的提高，在便攜式設(shè)備就能完成多媒體傳輸和3D圖形實(shí)時(shí)渲染，為虛擬現(xiàn)實(shí)教學(xué)的移動(dòng)化提供了便利。

四、結(jié)語

隨著硬件技術(shù)的飛速進(jìn)步，終端的顯示技術(shù)發(fā)展迅猛，這為需要在顯示設(shè)備上進(jìn)行快速渲染的虛擬現(xiàn)實(shí)教學(xué)的推廣奠定了設(shè)備基礎(chǔ)?？梢灶A(yù)見，具備良好情境性和沉浸性的虛擬現(xiàn)實(shí)教學(xué)將很快為學(xué)習(xí)者所廣泛接受，成為一種重要的學(xué)習(xí)工具，對(duì)這一技術(shù)我們還有很長(zhǎng)的路要走，還需要更加深入地進(jìn)行研究。