虛擬現(xiàn)實技術在教育中的應用

謝承霖 周涵粟

【摘要】目前，虛擬現(xiàn)實技術已廣泛應用于航空航天、娛樂游戲，以及建筑設計等領域。在教育領域，虛擬現(xiàn)實技術也有廣泛的用途。文章介紹了虛擬現(xiàn)實技術及VRML語言，探討了虛擬現(xiàn)實技術在計算機教學和計算機實驗中的應用。如果虛擬技術廣泛應用于網(wǎng)絡教育中，將對遠程教育產(chǎn)生深遠的影響。

【關鍵詞】虛擬現(xiàn)實技術 虛擬實驗 VRML 計算機

隨著我國教育的不斷改革和科學技術的飛速發(fā)展，網(wǎng)絡教育的出現(xiàn)改變了傳統(tǒng)的教學方式。尤其是計算機更新速度非常快的特點使得傳統(tǒng)的教學方式難以滿足學習的需要。虛擬現(xiàn)實技術作為一門新的技術，它在教育領域的發(fā)展將為教育

提供新的活力。

一、虛擬現(xiàn)實造型語言VRML

VRML（Virtual Reality Modeling Language1即虛擬現(xiàn)實建模語言，是一項和多媒體通訊、因特網(wǎng)、虛擬現(xiàn)實等領域相關的，在Intemet上營造虛擬環(huán)境的技術。它用來在網(wǎng)絡上創(chuàng)建可導航的、超鏈接的三維虛擬場景。

VRML的基本工作原理可概括為：文本描述、遠程傳輸和本地計算生成。所謂文本描述，是指VRML并不是用三維坐標點的數(shù)據(jù)來描述三維物體的，因為這樣會有很大的數(shù)據(jù)量.在Intemet上傳輸會遇到很多困難.VRML是用類似HTML的標記文本語言來描述三維場景.就像我們的編程語言。比如，一個立方體的描述文本是：Box（size 3.0 3.0 3.0）。VRML就是一種描述語言標準，規(guī)定了用來描述三維場景的文本描述語言。遠程傳輸是指用戶瀏覽VRML描述的虛擬場景時，需要通過Intemet將描述場景的文本傳送到本地。

二、虛擬現(xiàn)實技術在計算機專業(yè)教育中的應用

1.虛擬現(xiàn)實技術在輔助課堂教學中的應用

眾所周知，計算機課程實踐性很強，在書本上體現(xiàn)難免會給人們的理解帶來困難。利用虛擬現(xiàn)實技術制作的課件能夠很好地解決這一問題。例如，在計算機基礎課程中介紹計算機中各個組件的結(jié)構(gòu)和講解計算機組裝的過程時，書本的文字難以讓學習者了解組件結(jié)構(gòu)和組裝的過程。利用虛擬現(xiàn)實技術可以將文字、聲音、圖片、動畫等幾種媒體表現(xiàn)形式有機地結(jié)合，設計出生動活潑的界面。制作出一些三維的、交式的、具有沉浸感的內(nèi)容，滿足學習者從各個角度觀察和學習，仿佛身臨其境，更好地理解學習的內(nèi)容。

制作VRML課件的基本思路是：

制作一系列空間形體的三維造型和動畫.并且為這些造型指定所需要的顏色、大小等。

引入VRML的相關節(jié)點，建立虛擬運動空間。實現(xiàn)課件多媒體功能。

優(yōu)化VRML場景，即在構(gòu)建場景的過程中，利用VRML提供的高級造型技術適當優(yōu)化程序。

VRML文件的輸出，將已創(chuàng)建的空間場景輸出為.wrl形式的文件。

例如，設計VRML課件來實現(xiàn)網(wǎng)上虛擬計算機組件結(jié)構(gòu)和組裝的輔助教學。

首先，在介紹計算機組件選擇知識同時。可以在網(wǎng)上從各個角度來觀察VRML制作的計算機組件的造型.增強感性認識，并使學習者對怎樣組裝計算機有個初步的了解。利用VRML的造型設計和VRML Script的動畫鏈接.虛擬出組裝計算機過程中所需的主要硬件，再通過把VRML文件嵌入到網(wǎng)頁的方法，使學習者既能在網(wǎng)頁中看到二維不同型號硬件的圖片和一些描述硬件的文字，又能看到三維的虛擬制作出來的硬件模型。

2.虛擬現(xiàn)實技術在計算機實驗中的應用

由虛擬現(xiàn)實技術生成的適用于進行虛擬實驗的實驗系統(tǒng)，包括相應的實驗室環(huán)境、有關的實驗儀器設備、實驗對象。以及實驗信息資源等。虛擬實驗室可以是某一現(xiàn)實實驗室的真實再現(xiàn)。也可以是虛擬構(gòu)想的實驗室。例如，在城域網(wǎng)和廣域網(wǎng)的網(wǎng)絡建設過程中，不必真正把網(wǎng)絡構(gòu)建起來就可以親身體驗，猶如進行現(xiàn)場的操作。在數(shù)字電路的課程實驗中，可以通過虛擬的電路器件來達到電路設計的目的，而沒有購買器件問題所帶來的麻煩。在電子商務課程實驗中，可以虛擬商務環(huán)境，讓學生進入這個虛擬環(huán)境。身臨其境地體驗現(xiàn)場交易的氣氛和參與交易的過程。計算機操作系統(tǒng)的安裝是比較基礎但又是難做好的一個實驗。由于在計算機上安裝新的操作系統(tǒng)不可避免地會對原有的操作系統(tǒng)產(chǎn)生影響。

使用虛擬計算機來進行操作系統(tǒng)的安裝試驗就十分的方便了。代寫工作總結(jié)使用虛擬機的軟件VMware可以創(chuàng)建與真實計算機一模一樣的虛擬機。創(chuàng)建的虛擬機有自己的CPU、內(nèi)存、硬盤、光驅(qū)，在這個虛擬機上，可以安裝Windows、Linux等真實的操作系統(tǒng)以及各種應用程序。通過在虛擬的操作系統(tǒng)環(huán)境中進行操作，熟悉操作和新技術，達到事半功倍的效果。VMware只是一個軟件。可以幫助你在一個操作系統(tǒng)的環(huán)境下安裝另一個操作系統(tǒng)，而不會對當前的操作系統(tǒng)產(chǎn)生影響。

虛擬現(xiàn)實技術還可以對學生學習過程中所提出的各種假設模型進行虛擬.通過虛擬系統(tǒng)便可以直接地觀察到這一假設所產(chǎn)生的結(jié)果或效果。利用虛擬技術。學生還可以進行網(wǎng)絡設備設計、電路設計等方面的學習探索，設計出新型的網(wǎng)絡設備和電子器件.從而激發(fā)學生的創(chuàng)造性思維，培養(yǎng)學生的創(chuàng)造能力。

三、結(jié)束語

虛擬現(xiàn)實技術在計算機教育領域發(fā)展的潛力是巨大的，只有親身去經(jīng)歷、親身去體驗去感受，比空洞抽象的說教更具說服力，主動地去交互與被動地觀看有質(zhì)的不同。虛擬現(xiàn)實技術能形象、生動、逼真地表現(xiàn)教學內(nèi)容，有效地營造一個發(fā)展的教學環(huán)境。提高學生掌握知識和技能的效率和積極性，達到優(yōu)化教學過程、提高教學質(zhì)量的目的，從而解決傳統(tǒng)教學方式無法解決的問題。隨著計算機網(wǎng)絡技術的飛速發(fā)展，基于WEB的虛擬現(xiàn)實遠程教育具有廣泛的應用前景，必將成為21世紀教育的主流。

【參考文獻】

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