基于虛擬現實技術的多媒體教學方法研究

摘 要：從虛擬現實技術所呈現的特點入手，分析了其在知識本體學習、研究性學習、啟發交互性學習三方面的應用，針對當下虛擬現實技術在教育教學中存在的不足，提供了可以借鑒的應對策略和改革措施，以期提高虛擬現實技術在多媒體和網絡教學中的應用效能，達到提高教學質量的目的。

文獻標志碼：A

文章編號：1674－5884（2015）09－0094－03

doi：10．13582／j．cnki．1674－5884．2015．09．029 ①收稿日期：20150521

基金項目：邵陽學院教學改革項目（2015JG02）

作者簡介：羅高飛（1984－），女，湖南邵陽人，助理研究員，主要從事多媒體教學改革研究。

隨著虛擬現實技術在現代多媒體教學中的應用，教學環境日趨完善，教學手段日益多元，技術的擴展既有效地促進了教學方法的現代化，也進一步豐富了教學手段，在很大程度上提高了教學質量和學習效果。如何更大程度地發揮其潛在優勢，讓它在教育教學方面發揮出我們所期待的價值，是一個值得研究的課題。

1　虛擬現實技術的特點

虛擬現實技術是利用高科技研發的傳感器手套和3D眼鏡等傳感設備來輔助實現三維現實 ［1，2］，使用者可以把自身的運動傳輸到計算機中，并在虛擬的三維空間中通過視覺和聽覺來感受自己的動作在虛擬世界中所帶來的改變。虛擬現實技術具有三個特征。

1．1 交融性

虛擬現實技術利用人的生理特征，例如聽覺、視覺、觸覺等，電腦會根據不同的要求產生三維空間場景來模擬現實，當使用者戴上配置的交互設備后就會進入虛擬空間，成為虛擬世界中的一份子。使用者可以和虛擬空間中的一切生物進行相互作用，在外部所做的一切活動都會在虛擬世界中發生對應的改變，而且在三維空間中還可以聽到每一個行動效果帶來的聲音變化。

1．2 交互性

虛擬現實系統中的人機交互是一種為達到理想效果的交互，使用者可以利用電腦鍵盤、鼠標等與電腦系統進行交互，還可以通過高科技的虛擬頭盔、傳感手套進行交互。電腦系統可以根據使用者的每一個肢體語言來不斷調整系統的三維空間景象和聲音。使用者不僅可以通過不斷調整自己的動作和聲音來變換不同的三維場景，還可以在不同的三維場景中實現自己所需要考察的內容和操作。

1．3 整體性

虛擬現實系統中含有各種感應裝置，它可以感應到人的視覺、聽覺、觸覺等一系列感觀，所以，使用者在使用過程中通過這些感應裝置可以使人身臨其境，體驗到更加真實的感覺。

2　虛擬現實技術在教育教學中的應用

2．1 知識本體學習

知識學習是利用虛擬現實系統進行學習的過程，它有兩個方面的應用：一是把生活中不能觀察到的自然現象和事物變化過程進行真實再現，把這些在生活中很難見到的現象以動態真實的變化呈現在學生的眼前。為學生提供更生動的感性材料，讓學生在學習中更加容易理解和消化。比如，當學生在學習外國文化時，我們可以利用虛擬系統把學生帶入相應的國外環境中進行模擬學習，使學生更容易理解。二是通過虛擬現實系統可以把抽象的概念和理論變得更加形象化、直觀化，更加方便學生對抽象化概念的理解。在過去傳統化的教學過程中，老師和學生之間只能通過語言進行交流，老師和同學之間不能進行較好的配合，也容易使學生對學習產生厭惡。但是虛擬現實教學可以很好地改變這一局限性，虛擬系統不受空間位置上的束縛，它可以把不同地方的學生聚集到同一個空間參與某一學習過程。通過大家共同參與、共同研究、共同交流，實現學習過程協同推進，同時也提高大家學習的興趣和合作能力。這種新型的教學方式與傳統的方式有著很大的區別，傳統的教學過程只是局限于固定的空間內，而這種新型教學方式則可以突破這些界限，師生之間不但可以進行交流，還可以突破位置上的界限把學生聚集起來。這樣的教學手段能增強學生協同工作的能力。總之，虛擬現實技術可以展現“即時環境”，把教學過程中抽象的概念、虛擬現場的環境呈現給學生，有助于學生更好地理解這些知識，加強學習的趣味性，增強學習效果。

2．2 研究性學習

可以把學生在學習中的各種假設在虛擬現實技術中建立模型進行模擬 ［3］，通過在虛擬系統中虛擬出來的結果，使假設的驗證更加直觀化。例如在虛擬系統中，學生可以根據自己的意愿和喜好選擇不同學習對象，在虛擬世界中構建自己的合作團隊，在對問題探索過程中，學會發現自己的長處和不足，以便以后提高學習效率。學生利用虛擬技術還可以把一些難以觀察到和難以實現的項目構建出來，例如溫室效應、建筑設計等，可以更好地探究自己對這些知識的理解。利用虛擬現實技術進行探索學習可以較好地激發學生的創新能力，加快學生的進步。在虛擬現實技術中可以進行實訓教學，如果學生在學習中遇到問題可以進入到虛擬系統中進行針對性訓練，進而解決現實中的問題。虛擬系統在引導學生探究時，它以知識化的網絡結構呈現，在每個網絡結構的節點上都包含著不同的信息知識，每個知識點以邏輯關系構成教學結構，為學生提供發散性的思維方式。虛擬系統在教學過程中不僅可以提供良好的學習環境，即使在學習過程中出現錯誤，學生自己也能發現錯誤的原因，進而不斷地探索，直到找到解決問題的方法，然后通過分析、綜合、比較、歸納、推理等思維邏輯對提出的假設進行論證，進而無限接近真理，使假設更具說服力。在虛擬系統中學生可以形成發散式的學習風格和方法，培養高等級的思維方式，提升學生綜合素養。2．3 啟發交互性教學

虛擬現實系統的出現極大地推進了啟發式教學的進步 ［4］，在傳統的教學中一般都是利用幻燈片、投影膠片、PPT課件等。虛擬現實系統與之相比有了很大的改進，在演示教學內容時，虛擬系統可以提供更加直觀形象的材料，給學生直接的感官刺激，使學生處于更加“環境”去體會學習的內容。在虛擬的環境中，學生可以通過自主的人機交互，在虛擬系統中尋找自己需要的思維材料，展示現實世界中不能觀察到的事物變化規律，進而形成知識點，便于學生的理解。學生可以從三個方面參與教學活動，這三個方面分別是思維、情感和行為，這也是學生形成啟發式教育的基礎。總的看來，虛擬現實系統教學給我們教學和學習帶來了極大的方便，它有利于師生之間的討論交流，也有利于提高學生的分析總結能力，產生新的知識結構，構建多學科的知識網絡，使學生獲取更多的知識和技能，培養具有創新能力的綜合型人才。

3　基于虛擬現實技術的多媒體教學的思考

3．1 基于虛擬現實技術的多媒體教學存在著一些不足

首先是老師對高水平的課件制作能力不足，而且還不能較好地掌握多媒體應用技術，對虛擬現實技術和語言教學之間的關系缺乏足夠的認知，進而不能進行高水平的教學指導；其次，學校多媒體教室設備缺乏，除了電腦、投影儀等硬件設施外，學校還缺乏與之配套的教學軟件，在大多數學校中還沒建立起全校性的局域網絡，以至于豐富的網絡資源被看成極大的浪費，達不到我們所期待的開發利用程度；再者傳統的教學方式也在一定程度上束縛了教學資源的靈活應用，在傳統的教學方式中，老師的教學極大的受到了固定教材和學校管理模式的影響，老師對授課的內容也受到教學大綱的限制，所以造成虛擬現實技術的多媒體教學方式與內容的脫節，因此我們必須采取措施解決上述問題，這樣才能實現真正意義的多媒體教學。為解決上述問題，我們采取以下措施：就是在虛擬現實技術應用方面，加強對教師隊伍的技術培訓，提高老師制作高水平課件的能力。提高教師技術的關鍵在于提高教師對教學規律和多媒體技術應用的認識，科學系統地了解多媒體技術如何在教學中應用，在應用中不斷解決文字信息與音像、教材內容與網絡語言信息的合理配置。具體來講，老師的PPT課件只是在語言上引導學生，或者做出一些圖片使學生容易理解，但是引導學生的思路一定要按照特定的主題，主題的內容表述則需要教師借助多媒體手段提供圖像的背景資料，進而激活學生的語言思維能力。在多媒體教學中把文字信息轉換成主題圖式結構，用圖像來表達相關主題，從而加強學生學習知識的主體意識。在知識的學習過程中，需要把教學內容與現實場景進行結合，在特定的思維中進行學習，學習過程中老師只是充當輔助角色，對學生進行引導和幫助，在這種方式下，學生可以根據虛擬場景的信息創造性地學習，在此過程中學生只需要在虛擬場景中激活對應的內容，利用虛擬現實中已有的內容進行創造式的學習，老師也可以根據虛擬場景對教學內容進行分類，明確學習目標。

3．2 教學管理模式的改革是教學手段現代化的前提

在學習過程中，以前的形式化、固定化的教材不再適應現在的教學。我們應該充分利用豐富的網絡資源，把最新的教學內容與學生的關注點結合起來，進而滿足學生的需求，提高學生對學習的趣味性。在學習過程中，我們可以不斷變化學習的內容，把一些網絡電影、歌曲等融入到學習之中，大大提升學習的樂趣。在教學過程中，我們必須加快多媒體教室平臺的開發和建設，并對設備進行相應的維護和管理，不斷順應時代的變化，增加多媒體課堂與學生網絡學習的互動，增強課堂教學管理與學生網絡學習的協調性，增大網絡軟件和硬件的開發和建設力度，那么，整個虛擬空間在多媒體教學中的潛力將被一一挖掘出來。

總之，基于虛擬現實技術的多媒體教學是高校教師素質、教學管理和相關設施相協調的一項系統而復雜的工程，各級部門之間必須加強合作，共同努力，只有這樣才能把虛擬現實技術的多媒體教學真正融入到教學課堂中，形成高效教育教學新模式。