淺談虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在教育行業(yè)中的應(yīng)用

唐宏維

摘 要：虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)（Virtual Reality Technology）是計(jì)算機(jī)領(lǐng)域里的一門(mén)綜合性信息技術(shù)，也被簡(jiǎn)稱為“VR”技術(shù)。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)從實(shí)驗(yàn)室走進(jìn)了人們的生活，走進(jìn)了校園，它在教育領(lǐng)域被作為一種輔助教學(xué)手段。一些專(zhuān)業(yè)性很強(qiáng)的學(xué)科如醫(yī)學(xué)、地理、化學(xué)、英語(yǔ)、生物、物理等都在不斷研發(fā)虛擬現(xiàn)實(shí)的課程。它給學(xué)生帶來(lái)了全新的學(xué)習(xí)體驗(yàn)，讓知識(shí)變得更立體、情景化，交互式體驗(yàn)教學(xué)的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)給教育帶來(lái)了革命性的進(jìn)步。

關(guān)鍵詞：虛擬現(xiàn)實(shí) 仿真 教育 革命 課程

中圖分類(lèi)號(hào)：TP312 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2016）10（b）-0020-02

而今是個(gè)信息技術(shù)突飛猛進(jìn)的年代，教育也要在這個(gè)信息技術(shù)改革大潮中不斷地進(jìn)行革命和創(chuàng)新，努力使得學(xué)習(xí)者學(xué)而不倦、沉浸和樂(lè)學(xué)。

遠(yuǎn)程教育和網(wǎng)絡(luò)學(xué)院，這些詞匯都是隨時(shí)代而產(chǎn)生的，目前北京開(kāi)放大學(xué)的教育模式是與傳統(tǒng)教育模式不同的，開(kāi)大的學(xué)員是以自主網(wǎng)上學(xué)習(xí)為主，老師面授為輔的教學(xué)模式，這里面借助了網(wǎng)絡(luò)的神奇力量。網(wǎng)絡(luò)學(xué)院與奧鵬遠(yuǎn)程教育中心的學(xué)員是最好的例子，學(xué)員都是通過(guò)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行學(xué)習(xí)，這是沒(méi)有圍墻的學(xué)校。但這兩種教育模式的缺點(diǎn)就是學(xué)生缺少歸屬感，網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源還不夠完善，學(xué)習(xí)模式較單一，要求學(xué)生有很強(qiáng)的自主學(xué)習(xí)能力。教育的改革目標(biāo)是如何讓學(xué)員感受到學(xué)習(xí)的樂(lè)趣，如何讓學(xué)生用體驗(yàn)的學(xué)習(xí)模式獲得知識(shí)，如何讓學(xué)員通過(guò)網(wǎng)絡(luò)感受到真實(shí)的課堂教學(xué)，這樣的教學(xué)模式就需要“虛擬現(xiàn)實(shí)”技術(shù)下的虛擬課堂。

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，它是由計(jì)算機(jī)的硬件設(shè)備、相關(guān)軟件技術(shù)再配合各種傳感器一起，通過(guò)三維信息構(gòu)成的人工環(huán)境，所謂“虛擬環(huán)境”，用戶使用相應(yīng)的顯示設(shè)備，如：雙筒全方位監(jiān)視器，穿戴的頭盔顯示器，全景大屏、風(fēng)鏡型顯示屏等；還包括位置跟蹤設(shè)備、數(shù)據(jù)手套、數(shù)據(jù)衣等，通過(guò)這些數(shù)據(jù)設(shè)備產(chǎn)生信號(hào)，這些信號(hào)傳輸進(jìn)入計(jì)算機(jī)，最終實(shí)現(xiàn)交互作用。在計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)庫(kù)中存有大量圖像、聲音及各種表情神態(tài)數(shù)據(jù)，學(xué)員戴上頭盔進(jìn)行學(xué)習(xí)時(shí)，計(jì)算機(jī)從頭盔中得到數(shù)據(jù)，并將這些數(shù)據(jù)處理后形成模擬現(xiàn)實(shí)的數(shù)據(jù)模型，再傳給學(xué)員所戴的頭盔顯示器中，這樣持續(xù)進(jìn)行反饋和交互。

數(shù)據(jù)手套的工作原理是當(dāng)你的手臂動(dòng)了一下，身體上的傳感裝置將測(cè)出相應(yīng)的動(dòng)作。這些數(shù)據(jù)傳遞到計(jì)算機(jī)中，就會(huì)給計(jì)算機(jī)發(fā)出指令去控制數(shù)據(jù)庫(kù)中的圖像。如：人們抬手臂開(kāi)門(mén)，計(jì)算機(jī)將呈現(xiàn)給大家房間內(nèi)的的圖像景物，同時(shí)會(huì)從數(shù)據(jù)庫(kù)中找出開(kāi)門(mén)的聲音以及相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)感覺(jué)，這樣就進(jìn)入了這個(gè)虛擬現(xiàn)實(shí)世界進(jìn)行探索學(xué)習(xí)... ...

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)不是才被發(fā)現(xiàn)，但在教育行業(yè)的應(yīng)用目前得到了前所未有的推廣。它會(huì)給整個(gè)教育行業(yè)帶來(lái)嶄新的教育思維，突破性地解決了以前無(wú)法解決、不敢想象的教育問(wèn)題，開(kāi)放大學(xué)可以真正意義上建立起沒(méi)有圍墻的學(xué)校，教師的授課可以擺脫以教師演示為主的模式，真正做到學(xué)生與知識(shí)的互動(dòng)，虛擬現(xiàn)實(shí)學(xué)校不像如今網(wǎng)絡(luò)教學(xué)那樣枯燥，它是真正的有聲有色、有感情、有情節(jié)的教育模式，就像玩游戲一樣，在那個(gè)虛擬現(xiàn)實(shí)的世界里把知識(shí)學(xué)到，是真正的寓教于樂(lè)，學(xué)員也最大限度地找到了網(wǎng)絡(luò)教育中的歸屬感，這是傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)無(wú)可比擬的。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)將給全球的教育行業(yè)帶來(lái)了重大變革，尤其在科學(xué)技術(shù)研究類(lèi)學(xué)科、虛擬實(shí)驗(yàn)、虛擬教學(xué)、虛擬仿真校園、特殊教育、專(zhuān)業(yè)培訓(xùn)，教育娛樂(lè)等方面得到了廣泛應(yīng)用。相關(guān)課程不斷進(jìn)行研究研發(fā)供學(xué)員學(xué)習(xí)。

隨著互聯(lián)網(wǎng)+教育的改革進(jìn)程不斷推進(jìn)，無(wú)論是中小學(xué)還是各大高校都在嘗試用新的技術(shù)來(lái)推動(dòng)現(xiàn)代化教學(xué)模式。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在教育行業(yè)的探究與應(yīng)用也在如火如荼地進(jìn)行著。提到教育人們首先聯(lián)想到的就是“校園”，校園里的教學(xué)樓、教室、操場(chǎng)、一草一木都在不同程度上影響每位學(xué)生的前途并時(shí)時(shí)伴隨著莘莘學(xué)子的成長(zhǎng)。因此對(duì)于虛擬技術(shù)在教育行業(yè)的應(yīng)用中“虛擬校園”首先被提出。研究者們將新技術(shù)應(yīng)用于對(duì)校園環(huán)境的虛擬，用技術(shù)手段仿真出真實(shí)的校園環(huán)境，這項(xiàng)研究在教育行業(yè)首先被推動(dòng)與應(yīng)用。

當(dāng)人們擁有了虛擬教學(xué)環(huán)境，下一步要做的就是將教學(xué)實(shí)驗(yàn)和創(chuàng)新的課堂體驗(yàn)帶給學(xué)生。目前在各學(xué)科的教學(xué)中，研究人員都在不斷研發(fā)各類(lèi)教學(xué)課程，如以前用傳統(tǒng)教學(xué)方法講解的地理課程、目前使用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，可以模擬讓學(xué)者傲游在不同的地理環(huán)境中，去感受不同的地理、不同的氣候和巖層的形成。讓大家身臨其境地感受和體驗(yàn)書(shū)本上描述的場(chǎng)景。整個(gè)學(xué)習(xí)過(guò)程像在玩一個(gè)大的游戲，因?yàn)槔锰摂M現(xiàn)實(shí)技術(shù)時(shí)教育是可設(shè)計(jì)的，技術(shù)人員可以把教育的過(guò)程設(shè)計(jì)成游戲的模式，而學(xué)習(xí)效果因此得到前所未有的突破。

再比如機(jī)械類(lèi)維修課程和生物醫(yī)學(xué)課程，人們都可以利用虛擬仿真技術(shù)模擬出各種機(jī)械部件的安裝過(guò)程，并和學(xué)者進(jìn)行互動(dòng)，學(xué)生切實(shí)地對(duì)虛擬出的物體進(jìn)行全方位的接觸和體驗(yàn)，讓學(xué)生模擬操作學(xué)習(xí)如何組裝一臺(tái)機(jī)器，如何去學(xué)習(xí)和體會(huì)一門(mén)醫(yī)學(xué)解剖課程。學(xué)生可對(duì)難以理解的實(shí)驗(yàn)題目反復(fù)做虛擬仿真實(shí)驗(yàn)，以便快速掌握一種技能。如作為一名實(shí)習(xí)醫(yī)生，他真正地去做手術(shù)的機(jī)會(huì)很少，因此實(shí)習(xí)醫(yī)生成長(zhǎng)為真正的優(yōu)秀醫(yī)生很難，要經(jīng)過(guò)漫長(zhǎng)實(shí)踐的打磨，而在虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)下，實(shí)習(xí)醫(yī)生可以不斷地去實(shí)踐各類(lèi)手術(shù)過(guò)程，在那些逼真的場(chǎng)景中醫(yī)生的成長(zhǎng)是飛快的，這些都是傳統(tǒng)的教學(xué)方法無(wú)法實(shí)現(xiàn)和比擬的。虛擬仿真技術(shù)帶來(lái)的是革命性的學(xué)習(xí)體驗(yàn)，其教學(xué)效果最為顯著。

孩子是最容易接受新鮮事物的，他們對(duì)世界充滿了好奇和嘗試體驗(yàn)的熱情。在教育過(guò)程中家長(zhǎng)們最擔(dān)心的是孩子不喜歡學(xué)習(xí)，如果孩子感受到了學(xué)習(xí)的枯燥和無(wú)趣，是因?yàn)槿藗冇么笕说膶W(xué)習(xí)方式扼殺了孩子的求知欲望。因?yàn)槿藗冞€沒(méi)有找到一種能真真切切地吸引住孩子們的學(xué)習(xí)方法，成人用枯燥的學(xué)習(xí)方法毀滅了孩子的天真和求知欲望。然而虛擬仿真技術(shù)的到來(lái)會(huì)給大家一個(gè)創(chuàng)新的教學(xué)方法，當(dāng)孩子要去背單詞時(shí)，讓孩子來(lái)到了一個(gè)虛擬的異國(guó)他鄉(xiāng)，語(yǔ)言的學(xué)習(xí)就是要有真實(shí)的環(huán)境，下一代可以有這樣的學(xué)習(xí)環(huán)境，任何語(yǔ)言都可在不知不覺(jué)中掌握，整個(gè)學(xué)習(xí)過(guò)程沒(méi)有任何負(fù)擔(dān)，反而像是在玩游戲，因此人們不用擔(dān)心孩子學(xué)習(xí)興趣的問(wèn)題。

北京開(kāi)放大學(xué)顧名思義是“開(kāi)放”的沒(méi)有圍墻的學(xué)校，那么它就要應(yīng)用先進(jìn)的技術(shù)手段如信息技術(shù)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程教學(xué)。為了更好地辦學(xué)，北京開(kāi)放大學(xué)投入大量的資金、人力和物力，使用網(wǎng)絡(luò)游戲的理念和思路設(shè)計(jì)圖形引擎。將開(kāi)放大學(xué)的教育教學(xué)特點(diǎn)和理念整合在圖形引擎中，充分利用虛擬現(xiàn)實(shí)的技術(shù)作為遠(yuǎn)程開(kāi)放教育的基礎(chǔ)平臺(tái)進(jìn)行大規(guī)模應(yīng)用和研發(fā)。他們以學(xué)員為中心，構(gòu)想了一系列人性化的功能，開(kāi)放的教學(xué)理念和大膽的創(chuàng)新思路給教育打開(kāi)了一扇新的門(mén)，給教育賦予了新的含義，是革命性的教育模式創(chuàng)新。同時(shí)作為地方性的遠(yuǎn)程教育機(jī)構(gòu)，大家要做到抓住時(shí)代的脈搏，完善自己以贏得機(jī)會(huì)與挑戰(zhàn)。

虛擬仿真技術(shù)作為一種新興的科學(xué)，在教育行業(yè)有其深遠(yuǎn)的發(fā)展空間，它給教育帶來(lái)了前所未有的發(fā)展，使得學(xué)生沉浸在學(xué)習(xí)環(huán)境中，在交互體驗(yàn)的教學(xué)過(guò)程中、在參與體驗(yàn)的構(gòu)想設(shè)計(jì)模式下成長(zhǎng)。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)會(huì)在未來(lái)教育的領(lǐng)域中具有穩(wěn)固的地位，因此要接受它、發(fā)展它，研究者們應(yīng)盡快地研究開(kāi)發(fā)出更多的虛擬現(xiàn)實(shí)課程，充分發(fā)揮其應(yīng)用價(jià)值，為教育行業(yè)做出更為巨大的貢獻(xiàn)。

參考文獻(xiàn)

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