基于虛擬現實技術在教育中的創新性應用研究

方穎瑩 司靜靜 王及時

摘 要：虛擬現實技術（Virtual Reality，簡稱VR）是現如今最熱門的研究領域之一，它在教育領域中已經得到了廣泛應用，包括虛擬實驗室、模擬訓練、室內設計、數字場館漫游等教學。筆者闡述虛擬現實國內外的研究現狀，并對VR在教育中的應用進行了多方面的了解，從而覺得VR在教育中的作用十分重要。作為一種模擬人在多重環境下，視覺、觸覺與聽覺高度逼真的人機交互技術，VR的優勢主要在于價錢較低，便于應用，正是由于如此，人們以前覺得價錢不菲的VR機器在如今也可以普遍應用了。虛擬現實技術雖有無限的發展潛力，但依舊處于VR可以盡可能發揮自身的優勢。

關鍵詞：VR；教育；仿真

中圖分類號：G43 文獻標志碼：A 文章編號：2095-9214（2016）05-0105-01

VR的應用為教學仿真的學習環境提供更加便利的條件，對現階段課堂教育進行虛擬仿真提供必要的支持，為學習活動的設計以及應用給予了新的教學方式。與“互聯網+”一樣，虛擬現實技術也是各行業都可以采用并助力自身發展的一項重要技術。虛擬現實+X（應用領域）成為一種新的發展趨勢，這就證明了“VR+”時代已然到來。

一、國內外虛擬現實技術的現狀

VR技術起源于美國，起先是因為美國的國防以及航天的需求。如今隨著科技的飛速發展，虛擬現實技術的發展主要得益于美國許多科研機構的研究與發展。在亞洲，日本、馬來西亞、泰國等許多國家也都積極開展虛擬現實技術，并取得了較好的反響。

我國的虛擬現實技術最早開始于上世紀90年代初期，與其他國家相比，基礎薄弱、技術落后，正是由于這種現狀，相關專家以及政府相關單位開始對虛擬現實技術進行著重的研究，依據這種落后的狀態也做出了相應的對策及改變，并且為VR的發展制定了一系列的發展規劃。許多學校也為虛擬技術的發展做了一定的工作，比如數字場景漫游，建筑全景展示，遠程網絡教學模擬系統等等都取得了不錯的效果。

二、虛擬現實技術在教育中的應用

（一）虛擬實驗室

學校常常利用虛擬現實技術可以讓學生做許多的虛擬實驗，其中有一些是在平常的實驗室中可以操作的，還有一些有危險性質的實驗利用VR也可以進行，比如新手醫生在做解剖實驗的時候，或者是學生在做觀察燃燒、爆炸等激烈且具有危險的化學反應時虛擬現實技術就為他們提供了安全的學習環境。

在我們的物理實驗中，學生可以在這個虛擬的物理環境下進行單擺組裝、挑選自由落體的材質甚至可以將虛設的物體搬運到其他星球，這些都能夠讓學生們掌握教師所想讓他們了解的物理知識。通過此項技術可以大大提高學生的開放性思維能力，讓學生能夠積極地去學習。

醫學方面，虛擬現實技術可以進行新一代醫學儀器的使用教學，比如在模擬微創手術的時候，學生操作的是同樣的設備，然而目標卻不是活生生的、致命的人體，是取而代之的虛擬器官。不僅讓學生熟悉對儀器的操作，還能根據實驗經驗避免儀器對敏感器官的碰觸。

（二）數字場館漫游

虛擬現實技術的特點主要就是給人良好的沉浸感和交互，這就使得現在的數字場館漫游得到了普及，讓虛擬現實技術的優勢又得到了進一步的發展。這無論是對于旅游院校教育學習，還是對于城市規劃、調控城區經濟結構乃至建設信息化城市，展示城市規劃成果，都是十分直觀顯著的。綜合運用虛擬現實技術、Web3D技術和數據庫技術，學生就利用虛擬現實技術可以隨意行走，多角度、多方位去游覽校園的美景，讓我們更進一步全面的觀看校園的景觀。

（三）模擬訓練

采用虛擬現實技術模擬出逼真多維的戰場環境，讓戰士帶上具有立體眼鏡、頭盔以及手柄等多種傳感設備，并依據一些指令做出相對應的行動。虛擬現實技術可以設置教育訓練區、圖書閱覽區、軍史展館區、休閑娛樂區和室外景觀區等三維仿真軍事文化 生活區域，通過3D交互技術，多媒體互動，實現多項思想政治教育功能。

在學習駕駛技能時，也可以讓學員體驗仿真的虛擬駕駛，在這樣虛擬環境中讓學員可以更真實的感受到逼真的音效、視覺、聽覺以及體感，這種做法可以讓學員處于一個安全的駕駛環境當中。近幾年，虛擬駕駛技術已經逐漸走進了人們的視野。

（四）室內設計

對于學習設計的學生來說，虛擬現實技術被應用于設計作品上。在設計者構思時，他要對房屋的結構、房屋的外觀等多方面進行設計。他們可以利用虛擬現實技術去將所要表現的效果進行展示，如果不滿意就可以立即的修正，直至滿意為止。在許多設計公司，現在也利用這項技術，讓顧客去觀看他們設計房屋的裝修效果，可以更好地去給客戶溝通，設計出客戶心目中溫暖的家。

三、虛擬現實技術在教育教學中的重要性

在這個信息技術越來越發達的時代，傳統的教育模式已經不能滿足社會對人才培養的需求，通過虛擬現實技術解決了老師講課枯燥乏味的一大缺陷。課堂上教授的內容與教師所采用的教學模式應該有所創新，讓學生更加積極主動地去學。虛擬的學習環境為學生的學習提供了多種可能性，學生是學習活動的主體，在虛擬的教學環境當中，學生也是當中的一員，學生也扮演著一定的角色，他們可以親身體驗，從而能夠調動學生的積極性，滿足他們的好奇心，最終通過學生對知識的建構培養他們的學習興趣及信心。隨著虛擬現實技術的發展，虛擬現實在教育行業中也做出了突破性的貢獻。虛擬現實技術打破了空間、時間的限制，人們可以足不出戶也能領略到城市的美景；好多需要很長時間能夠觀測的變化是，利用虛擬現實技術可以在短時間內能到結果。例如，學生在生物課堂中學習孟德爾遺傳定律，用果蠅做實驗往往要需要很長的時間才能夠獲取實驗的結果，而虛擬現實技術則在一堂課內就可以實現。

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