虛擬現實在人機交互教學中的應用

王麒瑞*

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虛擬現實在人機交互教學中的應用

王麒瑞*

（長春建筑學院，吉林長春，130000）

隨著素質教育改革的深入推進，現代化計算機網絡技術為推動教學改革實踐提供了重要的技術資源支撐。人機交互教學內容繁雜，采用傳統的授課教學方法往往很難激發學生的學習興趣和主動性，教學效果不佳，基于虛擬現實的教學模式，能夠有效改善傳統教學方式的不足，提高學生主動學習和研究意識，進而促進學生學習成績和綜合素質的提升。本文對虛擬現實在人機交互教學中的應用情況進行了全面分析和探索，以期為相關教學方法的研究和實踐應用提供參考幫助。

虛擬現實；人機交互教學；應用；創新

引言

虛擬現實技術是當前非常熱門的研究課題，作為一項新技術目前在教育領域得到了一定的應用，為教師提供了一種全新的教學模式。傳統的人機交互教學存在一些問題，引入虛擬現實技術，使教學課堂更加形象，教學內容更加豐富，教學場景更加痹癥，進而引發學生主動探究和參與意識，有利于構建良好的教學互動氛圍，進而促進學生綜合素質的提升，達到教學目標。當然虛擬現實在人機交互教學中如何應用，需要結合教學內容和學生實際進行針對性設計和開發，從而提高教學針對性和有效性。

1 虛擬現實基本內涵分析

虛擬現實是指通過運用計算機硬件和軟件系統為使用用戶提供模擬真實情境的逼真環境，進而實現有效互動，達到真實情境的虛擬化效果。該技術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置的個性化場景，使用戶淋漓盡致地體現情境，獲得真實感。同時能夠營造與真實世界相符的三維立體環境，是一種高端的現代化技術體系。

通常情況下虛擬現實系統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成，每個部分都有不同的基礎元素和作用，互相協調和影響，從而從整體上營造良好的真實效果。虛擬現實技術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，來源于現實且應用于現實。二是沉浸感強。通過五大系統模塊互相銜接，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患者充分發揮自己的想象去獲得不一樣的感受。

2 虛擬現實的主要特征

2.1 多感知性

虛擬現實的多感知性能夠促使用戶通過多個方面進行虛擬環境的體驗。例如，視覺感知、聽覺感知、觸覺感知、運動感知。并且隨著未來技術的不斷發展以及完善，也會出現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境中作為主角，對于虛擬環境中各個因素的真實感受，促使用戶能夠將虛擬環境看成現實環境，加強用戶的體驗度。一般來說，市場中理想的虛擬現實環境應當保證用戶在使用過程中不能分辨其為真實環境還是虛擬環境。

2.3 交互性

虛擬現實的交互性是指用戶在虛擬環境中，能夠對其中的物體執行一定的操作，同時如果用戶對周邊的自然環境進行一些變化，則環境應當在用戶對環境操作的第一時間產生相應的變化。例如，用戶在虛擬環境中在果園摘果子時，用戶應當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。或者下雨時用戶在室外打傘，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。總之，交互性需要保證用戶在虛擬環境中感受到與真實環境中的相同感覺，并且能夠在第一時間內接收到相應的反饋。

2.4 自主性

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

2.5 沉浸性

虛擬現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境的體驗當中，讓用戶分不出當前世界是虛擬世界還是現實世界。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的發展。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

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

3 目前我國人機交互教學現狀分析

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

3.1 人機交互教學缺乏明確的教學目標

人機交互教學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，是一門綜合性教學體系，雖然與計算機系統相聯系，但是需要結合具體的學科定位開展針對性設計，當前人機交互教學只有理念，在具體教學時由于課程內容龐雜、涉及面廣，既要掌握人機交互的原理和方法，又要結合課程內容開展個性化設計，很顯然缺乏明確的教學目標指導，所以導致在教學互動過程中形式單調，無形中增加了教師和學生的壓力，導致教學效果不佳。

3.2 教學內容缺乏新意

人機交互教學隨著計算機網絡技術的發展不斷發展，在這個過程中會涌現出更多的新技術、新方法，所以教學內容也應該及時更新，但是當前人機交互教學環節往往缺乏深入研究，沒有充分結合形勢變化開展創新應用和開發，引進先進的教材和資源更新知識體系，從而導致人機交互教學環節內容老套，不能充分激發學生的學習興趣，影響學習效果。

3.3 教學實踐性不強

人機交互教學往往注重理論教學，加上高校設備和場地有限，所以實踐教學安排不多，導致理論與實踐缺乏有效的銜接，學生的實際動手能力差，不能更好地適應社會需求，學以致用的效果沒法充分實現和發揮到位。

4 虛擬現實在人機交互教學中的應用分析

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

4.1 虛擬現實在人機交互教學目標方面的應用體現

基于虛擬現實的人機交互教學，能夠使學習者和虛擬的實驗室實現人機交互，所以教師可以結合教學大綱要求和教學教材，應用虛擬現實技術去調研學生的需求、學生掌握的技能以及未來市場的發展需求等，從而制定明確的針對性教學計劃和教學目標，更好地指導教學活動分階段開展，進而實現整體目標與分目標的協同達成，最終達到教學要求。同時能夠引導學生結合市場需求和定位進行自我完善，激發學習主動性，掌握更多的必備技術和知識，提高學習效果。

4.2 虛擬現實在豐富人機交互教學內容方面的應用分析

傳統的人機交互教學內容比較單調、機械化，所以很難激發學生的興趣，通過引入虛擬現實模式，針對教學內容設置真實化虛擬場景，使學生充分融入教學情境中，增強學習興趣和學習體驗，進而全面掌握教學難點、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，提高成就感和創造力。

4.3 虛擬現實在優化人機交互教學方法方面的應用效果

人機交互教學目的最終是為了提高學生的實踐操作能力，所以引入虛擬現實技術，能夠增加學生的教學實踐機會，使學生自主實踐的時間大大增加，從而針對教學理論內容開展針對性應用，在虛擬現實技術營造的教學情境中自由發揮，完整教學目標規定的學習任務，增強學生的體驗，加深理解，更好地提高實踐操作能力和理論知識轉化能力。

5 結束語

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

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[5] 王銳. 基于虛擬現實技術的人機交互仿真系統開發與應用[D]. 合肥工業大學, 2009.

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. 虛擬現實在人機交互教學中的應用[J]. 數碼設計, 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：數字媒體技術。E-mail: xdei11@163.com