VR技術在高校教學中的應用

鄭曉倩

（福建水利電力職業技術學院，福建 永安 366000）

為了擴大我國高校的辦學規模，很多大學都已經開始實施多校區的辦學模式。雖然這種模式能夠最大限度提高高校的辦學質量，但受地理環境的影響，各校區的教學太過分散，學生在上課過程中存在較大的困難，因此制約了教學效率和教學質量的提高。VR技術基于這種背景在高校教學中的應用能夠實現學校和校區的同步，不僅使學習到的知識更加生動形象具體，而且還應用其虛擬性的特點為學生營造出科學的教學環境和實驗環境，在幫助學生提高理論知識水平和技能的同時發展了學生的思維潛質，培養了學生的綜合能力。

一、VR虛擬現實技術概述

（一）VR技術概念及特征

VR是英文虛擬現實的縮寫，它主要指的是通過傳感器和計算機平臺向廣大用戶提供一個交互性的沉浸的虛擬三維動態視景空間，用戶可以根據虛擬世界進行學習和體驗，從而增強用戶的實時感知，為用戶建立一個虛擬世界的計算機仿真系統。VR技術主要有交互性、沉浸性、多感知等特點。

（二）VR技術對高校教學的影響

VR技術能夠實現文字與聲音和圖像的有機整合，學生在多維信息處理的空間內，大膽探索，自主學習，不僅豐富了教師的教學方法，而且還提高了整體的教學效率。

1.虛擬現實技術發揮沉浸作用。VR技術的一大特點就是沉浸性，它利用計算機圖像構建的三維虛擬環境，用戶在該環境中，能夠感受到極強的沉浸感。而在教學中，這種虛擬環境能夠帶動學生參與到學習當中，極大地調動了學生學習的積極性。如對于地理學科而言，很多城市的地理環境特點都無法直觀地展現給學生，而VR技術可以利用虛擬環境來實現學生的直觀感受。它不僅改變了原有的枯燥抽象式的學習方式，而且還調動了學生的學習熱情，使學生主動參與到學習當中。對于教學計算機圖形的教師而言，VR技術能夠將平面的圖形具象化，使學生能夠直觀地感受圖形上的差異，進而理解其構成原理。

2.虛擬現實技術發揮交互作用。從目前來看，VR技術是以人機交互模式實現虛擬世界的互動。與傳統的靜止畫面一樣，它是在一個多維空間內所開展開放性互動性的虛擬教學。學生在此虛擬世界中，可以自主學習，不受時間和空間的限制，也不受教師條條框框的約束，這種學習方式不僅鍛煉了學生自主學習的學習習慣，而且提升了學生獨立思考的能力。例如，教師在進行醫學實驗教學時，可以利用VR技術讓學生局限在虛擬環境中，在反復的實踐與探索中，提高自己的實踐技能。

3.虛擬現實技術發揮想象作用。虛擬世界的創設局限于真實世界的某個場景，它也有可能是現實中人們的一種構思或臆想，只要設計者將自己的構思通過VR技術直觀地展現給受眾，那它就構成了一個虛擬環境。所以，在教學活動中，例如對景觀設計建筑設計專業的學生而言，就可以通過虛擬環境的方式，展現學生作品的設計風格和設計理念。它將單一的稿紙和公式轉換為豐富多樣的布局和場景，加深了學生的印象，也讓學生掌握了設計意圖設計理念，從而拓寬了學生的設計思路。

二、VR在高校教學中的應用

（一）VR教學的內涵

VR教學指的是在教學過程中，通過融入VR技術使學生能夠在虛擬教學場景中學習。從廣義上來講，VR教學所涉及的教學活動范圍較廣，例如虛擬的教師、教室、實驗室都屬于VR教學的范疇。從狹義上講，VR教學是指利用VR技術，為學生創造一個虛擬的學習場景，學生在這個虛擬的場景中可以通過所觀所感接受信息并儲存信息，這是一個激發學生思維潛質的過程，提高學生學習興趣的有力途徑，是開拓學生思維、創新學生潛質的有效教學方法。

（二）VR教學的特點

VR教學所創造出來的虛擬場景具有開放性、實時性交互性等特點，具體表現在以下三個方面。其一，它能夠實現教學活動的虛擬性。VR教學主要是通過VR技術將真實的教學形式通過構建的虛擬場景讓學生展現出來，它是一種新型的教學手段。在此教學場景中，學生得到了虛擬性的體驗和學習，進而可以改變學生的學習態度和學習方法。其二，增強了教學方式的靈活性。在VR教學中，交互式的教學方式使學生能夠自主選擇學習的時間地點以及學習進度，學生可以根據自己的情況而定，不受時空限制。其三，它實現了教學場景的逼真化，在VR技術的加持中，創設的虛擬場景非常逼真，學生可以利用傳感器在同一個學期情景中進行探討學習，不僅提高了學生的學習自主性，而且發展了學生的創新思維。

（三）VR教學的形式

1.電腦仿真教學。電腦仿真教學主要是指利用軟件和人機對話的方式虛擬學習對象的狀態和運行過程，它主要以聲音文字、圖片和影像的方式展現出來。教師在教學過程中，主要是把跟專業相關的工程案例以聲音文字和圖片影像的方式為學生構建一個虛擬的教學情境，學生在此情境中進行探討學習。另外，人肉眼所不能看到的微小顆粒，可以利用電腦虛擬來實現。

2.模型重現教學。模型重現教學是基于VR技術的基礎上，教師根據書本中的平面模型所設計出來的VR模型然后展現給學生，這種教學方式能夠讓學生更加直觀地看待事物，通過現象看本質、特征和發展規律。在學習模型的構建分析和檢驗過程中，把握好主客體關系，如社會發展模型、經濟運行模型、人口增長模型、生理模型等都可以利用VR技術實現事物的再加工。

3.虛擬互動學習。VR技術在教學中實現了學生的虛擬互動學習目標。生動逼真的VR情景使學生在虛擬世界中自主探索學習，不僅為學生提供了一個無限遐想的思想空間，而且學生的思維也不會受外界因素的局限，學生在VR場景中與不同的人進行互動和交流，不僅豐富了學習資源，而且還豐富了學習內容。

4.技能虛擬訓練。VR教學能夠實現虛擬訓練，學生在學習過程中對所提出來的這種設想進行構思和虛擬，并在虛擬世界中看到自己的構思成果，提高了學生構思的準確率。例如，在VR實驗系統當中，學生就可以進行技能虛擬訓練、建筑設計、電路改造溫室效應等提高自己的技能水平。

三、VR技術在高校教學中的應用途徑

1.虛擬現實技術輔助課件的開發制作。從目前來看，在各個高校的教育教學中，多媒體的應用已越來越廣泛。所以，VR技術在多媒體課件中的開發和應用能夠最大限度地提高多媒體的應用價值。VRML語言是VR技術描述虛擬場景常用的一種語言，對圖形動畫和聲音的控制較為靈活，可以有利于VR技術的課件開發。VRML語言的應用，學生就可以在瀏覽器中建立三維場景，實現三維世界的互動，這不僅增強了學生對課程的學習熱情，而且還有助于學生理解記憶。

2.虛擬現實技術整合教學資源。從當前教育現狀來看，國教育資源分布不均衡，而VR技術能夠實現資源共享，使資源信息得到有機整合。教師通過VR技術的應用，實現了遠程教育，學生可以從以前的實物學習到虛擬的環境學習，突破了時間和空間的限制，提高了學生的思維想象力，豐富了學生的學習資源，突破了現實教學的局限性。比如，對于計算機專業的學生而言，在學習計算機組成時，老師一般通過圖片和文字的方式介紹計算機的構成，不利于學生理解和記憶。而VR技術能夠突破教學資源的限制，在虛擬的教學環境中將計算機的各個部件全部展現在學生眼前，學生能夠近距離地觀察觀看計算機的零件構成和形狀，從而加深印象。

3.虛擬現實技術輔助實驗教學。VR技術能夠輔助實驗教學，從而降低實驗錯誤所帶來的損失。在實驗教學過程中，學生出現錯誤是必然的，不管是知識理解不到位，還是數據錯誤，或者沒有理清解題思路都極易導致實驗錯誤，這就可能造成實驗零件的損壞。而VR技術的應用能夠突破時間和材料的限制，減少驗錯誤所帶來的損害，幫助學生在逼真的虛擬環境下進行更加便捷的實驗設計，這在一定層面上不僅降低了實驗消耗量，而且還增強了實驗操作的安全性和可靠性。

四、結論

總而言之，隨著科技的進步與發展，VR技術在教育教學領域中的應用已成為教育發展的必然趨勢，它將與傳統教學并駕齊驅，逐步走向融合。盡管從目前來看，VR技術還并沒有得到全面普及，但在網絡信息技術的不斷推動之下，它將作為一種新興的教學手段被廣大教育工作者所熟知。所以，在高校教育當中，只有提高VR技術的應用效率，優化應用方法，才能夠促進高校教育教學的可持續發展。