淺析虛擬現實技術在高校力學課程中的應用研究

王 爽 李彥哲

哈爾濱華德學院 黑龍江 哈爾濱 150025

一、何為虛擬現實技術

“虛擬現實技術是利用計算機生成一種三維模擬環境。通過各種傳感設備和輸入輸出設備， 使用戶有親身經歷的感覺。虛擬現實技術興起于 1929 年，60年代美國學者計算機圖形學創始人Ivan Sutherland形成了虛擬現實技術概念的雛形?！睆漠斀駮r代來看，虛擬現實技術的應用十分廣泛，近年來一直大火的AR和VR技術就是虛擬現實技術當中廣為人知的內容，在實際生活當中虛擬現實技術得到了十分廣泛的利用，從娛樂到生活再到學術，虛擬現實技術為人類帶來了許多歡樂和便捷，虛擬現實技術自身也一直處于發展當中，相信在未來，虛擬現實技術會給人類帶來更多的便捷，其應用的領域也會越來越廣泛。

二、虛擬現實技術在高校力學方向應用的必要性

在高校力學及相關課程的學習當中，學生往往需要通過大量的實驗來進行學習，但是高校的實驗器材往往是有限的，無法一次性滿足所有學生的實驗需求，這個時候，虛擬現實技術的用處就被體現出來了，虛擬現實技術可以讓學生不論在何時何地，都能夠應用最新是實驗設備獨自進行實驗，這樣能夠大大提高學生的學習效率，也能夠體會到實驗所帶來的樂趣，增強學生的學習積極性，并且加深學生對每一次實驗的記憶。

“學生在沒有進入到真實實驗環境之前，對實驗的了解只能從實驗指導書上獲得。而實驗指導書大多數情況下學生看得不是很明白，尤其是實驗儀器?！痹谔摂M實驗室當中，學生可以直觀地看到每一個儀器的構造與外觀，這樣一來學生日后如果再去做實驗就不會產生看著儀器但無從下手的情況了。除此之外，由于力學課程的實驗可能會帶有一些破壞性，如果學生操作不當很有可能會產生安全隱患，虛擬現實技術有效地避免了這種情況的發生，實驗的成功率更高，也可以降低不必要的浪費。

綜上所述，虛擬現實技術在高校力學方向的應用是十分有必要的。

三、虛擬現實技術在高校力學方向的應用

第一，力學虛擬實驗室的設計。設計力學虛擬實驗室的目的是讓每個學生都能夠參與到實驗當中去，讓他們的實驗技能能夠大大提高，所以設計實驗室的時候，分別由管理平臺與系統平臺兩部分構成。 實驗室的重點是力學相關的模擬實驗，再根據力學實驗課程的大綱，為力學方向的不同專業的實驗再進行進一步的劃分，讓學生享受到實驗所帶來的學習樂趣。

第二，力學虛擬實驗室的應用。管理平臺是面向高校力學方向的教師開放的，教師可以通過管理平臺對用戶和成績進行管理，用戶就是指學生，教師可以在管理平臺當中查看每一個學生的實驗成績，也可以自由添加用戶或是刪除用戶，在管理學生成績的時候，教師可以“批改實驗報告、設置實驗題目、更改實驗內容、解答疑難問題”。 值得一提的是，在教師批改實驗報告的時候，由于完全是通過網絡所進行的，所以需要及時的存檔，當然，如果日后需要查閱，也是非常方便的。通過虛擬實驗室這個平臺，教師可以給學生布置實驗任務，然后再學生完成實驗任務之后根據學生的實驗情況更改實驗的內容，讓學生能夠做到活學活用，讓學生對相關的實驗都能夠有一定的了解，提高學生的能力。除此之外，如果需要通過實驗來判斷一個學生的成績，虛擬實驗室有利于教師觀察學生的實驗狀況，對于時間以及手法的觀察也比較清楚，可以讓成績的判定更加簡便。學生最后可以通過登錄虛擬實驗室查看自己的實驗成績，在相當程度上為學生和教師提供了便捷。

虛擬實驗室當中的實驗儀器是三維立體的，所以學生在進入虛擬實驗室之后可以自由地對各種實驗儀器進行拆裝，這樣一來學生能夠更好地認識實驗儀器，也能夠更好地對其進行操作。在學生不知道如何將實驗進行下去的時候，虛擬實驗室會為學生提供動畫實驗，手把手地教學生如何進行實驗，如果學生在進行實驗的時候操作不當，系統會給學生發出警報，使學生對錯誤的操作有所察覺，通過查看系統的提示加深印象，大大提高了實驗效率，也減輕了教師的工作壓力。

四、結語

綜上所述，將虛擬現實技術應用在高校力學課程方向當中是十分有必要的，高校相關工作人員要積極將虛擬現實技術落實到實際的實驗教學當中，這樣能夠讓學生的實驗打破時間可空間的壁壘，隨時隨地都能夠完成實驗，讓每個學生都能夠自己動手完成一次完整的實驗，并且所應用的設備也都是最新的，大大提高了高校力學實驗課的課堂效率，并且還有利于提高學生參與力學實驗的積極性。