虛擬現(xiàn)實在人機交互教學(xué)中的應(yīng)用

王麒瑞*

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虛擬現(xiàn)實在人機交互教學(xué)中的應(yīng)用

王麒瑞*

（長春建筑學(xué)院，吉林長春，130000）

隨著素質(zhì)教育改革的深入推進，現(xiàn)代化計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為推動教學(xué)改革實踐提供了重要的技術(shù)資源支撐。人機交互教學(xué)內(nèi)容繁雜，采用傳統(tǒng)的授課教學(xué)方法往往很難激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和主動性，教學(xué)效果不佳，基于虛擬現(xiàn)實的教學(xué)模式，能夠有效改善傳統(tǒng)教學(xué)方式的不足，提高學(xué)生主動學(xué)習(xí)和研究意識，進而促進學(xué)生學(xué)習(xí)成績和綜合素質(zhì)的提升。本文對虛擬現(xiàn)實在人機交互教學(xué)中的應(yīng)用情況進行了全面分析和探索，以期為相關(guān)教學(xué)方法的研究和實踐應(yīng)用提供參考幫助。

虛擬現(xiàn)實；人機交互教學(xué)；應(yīng)用；創(chuàng)新

引言

虛擬現(xiàn)實技術(shù)是當(dāng)前非常熱門的研究課題，作為一項新技術(shù)目前在教育領(lǐng)域得到了一定的應(yīng)用，為教師提供了一種全新的教學(xué)模式。傳統(tǒng)的人機交互教學(xué)存在一些問題，引入虛擬現(xiàn)實技術(shù)，使教學(xué)課堂更加形象，教學(xué)內(nèi)容更加豐富，教學(xué)場景更加痹癥，進而引發(fā)學(xué)生主動探究和參與意識，有利于構(gòu)建良好的教學(xué)互動氛圍，進而促進學(xué)生綜合素質(zhì)的提升，達到教學(xué)目標(biāo)。當(dāng)然虛擬現(xiàn)實在人機交互教學(xué)中如何應(yīng)用，需要結(jié)合教學(xué)內(nèi)容和學(xué)生實際進行針對性設(shè)計和開發(fā)，從而提高教學(xué)針對性和有效性。

1 虛擬現(xiàn)實基本內(nèi)涵分析

虛擬現(xiàn)實是指通過運用計算機硬件和軟件系統(tǒng)為使用用戶提供模擬真實情境的逼真環(huán)境，進而實現(xiàn)有效互動，達到真實情境的虛擬化效果。該技術(shù)主要是通過借助多類型的傳感單元，為營造全方位的視覺、聽覺和觸覺氛圍而設(shè)置的個性化場景，使用戶淋漓盡致地體現(xiàn)情境，獲得真實感。同時能夠營造與真實世界相符的三維立體環(huán)境，是一種高端的現(xiàn)代化技術(shù)體系。

通常情況下虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)由用戶信息檢測部分、傳感單元部分、控制單元部分、建模單元部分以及3D顯示單元部分等五大部分構(gòu)成，每個部分都有不同的基礎(chǔ)元素和作用，互相協(xié)調(diào)和影響，從而從整體上營造良好的真實效果。虛擬現(xiàn)實技術(shù)具有顯著的個性化特征，主要包括：一是交互性特征，即所有的場景中的元素都是與體驗者的真實感受相吻合，來源于現(xiàn)實且應(yīng)用于現(xiàn)實。二是沉浸感強。通過五大系統(tǒng)模塊互相銜接，進而使真實場景還原，使體驗者更好地融入情境，獲得豐富的體驗。三是想象性特征。通過營造逼真的場景引導(dǎo)患者充分發(fā)揮自己的想象去獲得不一樣的感受。

2 虛擬現(xiàn)實的主要特征

2.1 多感知性

虛擬現(xiàn)實的多感知性能夠促使用戶通過多個方面進行虛擬環(huán)境的體驗。例如，視覺感知、聽覺感知、觸覺感知、運動感知。并且隨著未來技術(shù)的不斷發(fā)展以及完善，也會出現(xiàn)嗅覺感知以及味覺感知。即讓用戶從自身的各個感知器官中得到體驗，增加用戶身臨其境的感覺，提高用戶的體驗性。

2.2 存在性

虛擬現(xiàn)實的存在性，也可以稱之為臨場感。其主要作用是提高用戶在虛擬環(huán)境中作為主角，對于虛擬環(huán)境中各個因素的真實感受，促使用戶能夠?qū)⑻摂M環(huán)境看成現(xiàn)實環(huán)境，加強用戶的體驗度。一般來說，市場中理想的虛擬現(xiàn)實環(huán)境應(yīng)當(dāng)保證用戶在使用過程中不能分辨其為真實環(huán)境還是虛擬環(huán)境。

2.3 交互性

虛擬現(xiàn)實的交互性是指用戶在虛擬環(huán)境中，能夠?qū)ζ渲械奈矬w執(zhí)行一定的操作，同時如果用戶對周邊的自然環(huán)境進行一些變化，則環(huán)境應(yīng)當(dāng)在用戶對環(huán)境操作的第一時間產(chǎn)生相應(yīng)的變化。例如，用戶在虛擬環(huán)境中在果園摘果子時，用戶應(yīng)當(dāng)能夠感受到手中握有物體的感覺，同時能夠感知物體的重量?；蛘呦掠陼r用戶在室外打傘，則雨滴在第一時間阻擋在傘的外部，同時會有雨滴隨著傘的周邊落下?？傊?，交互性需要保證用戶在虛擬環(huán)境中感受到與真實環(huán)境中的相同感覺，并且能夠在第一時間內(nèi)接收到相應(yīng)的反饋。

2.4 自主性

虛擬現(xiàn)實的自主性，是指虛擬環(huán)境中的物體應(yīng)當(dāng)保持在現(xiàn)實環(huán)境中的固有特定，遵守一定的物力邏輯。例如，從高山流下的瀑布應(yīng)當(dāng)遵循重力的原則，不能在流通的過程中水平向左或者向右流?；蛘撸?dāng)用戶在虛擬環(huán)境中，將桌子上邊的物體推落的過程中，物體應(yīng)當(dāng)沿著受力的方向繼續(xù)運動，直至從桌面向地面落下。切記不能出現(xiàn)違背自然定律的現(xiàn)象，影響虛擬環(huán)境用戶的世界觀。

2.5 沉浸性

虛擬現(xiàn)實的沉浸性又可以成為浸入性。主要是指用戶能夠全身心的投入到虛擬環(huán)境的體驗當(dāng)中，讓用戶分不出當(dāng)前世界是虛擬世界還是現(xiàn)實世界。為了保證用戶的沉浸效果，可以從三個方面幫助用戶進行虛擬環(huán)境的沉浸。即文字方面，通過向用戶展示一定的文字信息，讓用戶感受故事情節(jié)的發(fā)展。語言方面，向用戶進行語言的交流，增強用戶的代入感。電影方面，加強用戶的視覺以及聽覺感官，提高用戶的浸入效率。

2.6 想象性

虛擬現(xiàn)實的想象性，指的是虛擬環(huán)境設(shè)計人員根據(jù)自身的想象確定虛擬環(huán)境中的各種因素。設(shè)計人員環(huán)境想象的因素可以是現(xiàn)實中某些事物的具體重現(xiàn)，也可以是在現(xiàn)實事物的基礎(chǔ)上，對事物的某些特點進行擴展性的發(fā)散，提高用戶的視覺沖擊感。例如，想象宇宙環(huán)境，讓用戶能夠體會到宇宙的寬廣以及遼闊，加強用戶的虛擬環(huán)境體驗感。

3 目前我國人機交互教學(xué)現(xiàn)狀分析

人機交互教學(xué)是新時期隨著素質(zhì)教育改革的深入推行而采用的一種現(xiàn)代化教學(xué)模式，主要依靠計算機技術(shù)為依托來打造的一種教學(xué)體系。由于我們國家人機交互教學(xué)起步較晚，加上技術(shù)、理念應(yīng)用還不成熟，所以在教學(xué)過程中還存在一系列的問題，主要表現(xiàn)在：

3.1 人機交互教學(xué)缺乏明確的教學(xué)目標(biāo)

人機交互教學(xué)主要是研究人與計算機之間的信息交互的理論、方法和手段，是一門綜合性教學(xué)體系，雖然與計算機系統(tǒng)相聯(lián)系，但是需要結(jié)合具體的學(xué)科定位開展針對性設(shè)計，當(dāng)前人機交互教學(xué)只有理念，在具體教學(xué)時由于課程內(nèi)容龐雜、涉及面廣，既要掌握人機交互的原理和方法，又要結(jié)合課程內(nèi)容開展個性化設(shè)計，很顯然缺乏明確的教學(xué)目標(biāo)指導(dǎo)，所以導(dǎo)致在教學(xué)互動過程中形式單調(diào)，無形中增加了教師和學(xué)生的壓力，導(dǎo)致教學(xué)效果不佳。

3.2 教學(xué)內(nèi)容缺乏新意

人機交互教學(xué)隨著計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展不斷發(fā)展，在這個過程中會涌現(xiàn)出更多的新技術(shù)、新方法，所以教學(xué)內(nèi)容也應(yīng)該及時更新，但是當(dāng)前人機交互教學(xué)環(huán)節(jié)往往缺乏深入研究，沒有充分結(jié)合形勢變化開展創(chuàng)新應(yīng)用和開發(fā)，引進先進的教材和資源更新知識體系，從而導(dǎo)致人機交互教學(xué)環(huán)節(jié)內(nèi)容老套，不能充分激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，影響學(xué)習(xí)效果。

3.3 教學(xué)實踐性不強

人機交互教學(xué)往往注重理論教學(xué)，加上高校設(shè)備和場地有限，所以實踐教學(xué)安排不多，導(dǎo)致理論與實踐缺乏有效的銜接，學(xué)生的實際動手能力差，不能更好地適應(yīng)社會需求，學(xué)以致用的效果沒法充分實現(xiàn)和發(fā)揮到位。

4 虛擬現(xiàn)實在人機交互教學(xué)中的應(yīng)用分析

將虛擬現(xiàn)實理念引入人機交互教學(xué)中，是一個有益的嘗試和探索，能夠為教師和學(xué)生營造逼真的教學(xué)情境，所以更能提高教學(xué)互動，達到教學(xué)目的。虛擬現(xiàn)實在人機交互教學(xué)中的應(yīng)用可以從以下幾個方面體現(xiàn)：

4.1 虛擬現(xiàn)實在人機交互教學(xué)目標(biāo)方面的應(yīng)用體現(xiàn)

基于虛擬現(xiàn)實的人機交互教學(xué)，能夠使學(xué)習(xí)者和虛擬的實驗室實現(xiàn)人機交互，所以教師可以結(jié)合教學(xué)大綱要求和教學(xué)教材，應(yīng)用虛擬現(xiàn)實技術(shù)去調(diào)研學(xué)生的需求、學(xué)生掌握的技能以及未來市場的發(fā)展需求等，從而制定明確的針對性教學(xué)計劃和教學(xué)目標(biāo)，更好地指導(dǎo)教學(xué)活動分階段開展，進而實現(xiàn)整體目標(biāo)與分目標(biāo)的協(xié)同達成，最終達到教學(xué)要求。同時能夠引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合市場需求和定位進行自我完善，激發(fā)學(xué)習(xí)主動性，掌握更多的必備技術(shù)和知識，提高學(xué)習(xí)效果。

4.2 虛擬現(xiàn)實在豐富人機交互教學(xué)內(nèi)容方面的應(yīng)用分析

傳統(tǒng)的人機交互教學(xué)內(nèi)容比較單調(diào)、機械化，所以很難激發(fā)學(xué)生的興趣，通過引入虛擬現(xiàn)實模式，針對教學(xué)內(nèi)容設(shè)置真實化虛擬場景，使學(xué)生充分融入教學(xué)情境中，增強學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)體驗，進而全面掌握教學(xué)難點、重點，還可以通過情境模擬進行演示和計算，與教師更好地進行互動，提高成就感和創(chuàng)造力。

4.3 虛擬現(xiàn)實在優(yōu)化人機交互教學(xué)方法方面的應(yīng)用效果

人機交互教學(xué)目的最終是為了提高學(xué)生的實踐操作能力，所以引入虛擬現(xiàn)實技術(shù)，能夠增加學(xué)生的教學(xué)實踐機會，使學(xué)生自主實踐的時間大大增加，從而針對教學(xué)理論內(nèi)容開展針對性應(yīng)用，在虛擬現(xiàn)實技術(shù)營造的教學(xué)情境中自由發(fā)揮，完整教學(xué)目標(biāo)規(guī)定的學(xué)習(xí)任務(wù)，增強學(xué)生的體驗，加深理解，更好地提高實踐操作能力和理論知識轉(zhuǎn)化能力。

5 結(jié)束語

虛擬現(xiàn)實對人機交互教學(xué)而言具有交互性、沉浸感強、想象性的特征，是一個有益的嘗試和探索，能夠為教師和學(xué)生營造逼真的教學(xué)情境，是一種有效的教學(xué)方法，其應(yīng)用具有重要的現(xiàn)實意義，值得進一步推廣和應(yīng)用。

[1] 丁楠, 汪亞珉. 虛擬現(xiàn)實在教育中的應(yīng)用:優(yōu)勢與挑戰(zhàn)[J]. 現(xiàn)代教育技術(shù), 2017, (02): 19-25.

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The Application of Virtual Reality in Human - Computer Interaction Teaching

WANG Qirui*

(Changchun Institute of Architecture, Jilin Changchun, 130000, China)

With the deepening of quality education reform, modern computer network technology has provided important technical resource support for promoting teaching reform practice. It is difficult to stimulate the students 'interest and initiative, and the teaching effect is not good. The teaching model based on virtual reality can improve the shortcomings of the traditional teaching methods and improve the students' active learning. And research awareness, and thus promote student achievement and overall quality of the upgrade. In this paper, the application of virtual reality in the teaching of human-computer interaction has been comprehensively analyzed and explored in order to provide reference for the research and practice of the relevant teaching methods.

virtual reality; human - computer interaction teaching; application; innovation

王麒瑞. 虛擬現(xiàn)實在人機交互教學(xué)中的應(yīng)用[J]. 數(shù)碼設(shè)計, 2017, 6(5): 124-125.

WANG Qirui. The Application of Virtual Reality in Human - Computer Interaction Teaching[J]. Peak Data Science, 2017, 6(5): 124-125.

10.19551/j.cnki.issn1672-9129.2017.05.050

G434

A

1672-9129(2017)05-0124-02

2017-01-13；

2017-02-26。

王麒瑞（1986-），男，吉林長春人，碩士研究生，研究方向：數(shù)字媒體技術(shù)。E-mail: xdei11@163.com