虛擬技術在計算機教學中的應用

丁浩浩

摘 要：隨著虛擬現實技術的飛速發展，虛擬現實技術與教學也有了一定的融合，作為一種新興的教育方式，虛擬現實技術在教育領域越來越引起大家的重視，也有越來越多的學校、教育機構和教師看到了虛擬技術在教育教學領域中發揮的作用。在這里，結合計算機教學的工作實踐，淺談虛擬現實技術在計算機教學中的應用。

關鍵詞：虛擬技術;計算機;教學應用

引言：教育教學技術、方式隨著科技信息化時代的發展不斷進步，計算機圖形學、多媒體信息以及人工智能等科技技術的發展與交流，為現代教育提供了新的發展機遇。現代教育模式已不再停滯在圖文教學、教師講課授學等常規模式層次上，而是跟隨科技的發展朝著多媒體教學方向發展，使教學人員更多的投入到實驗教學改革中去。它可以滿足任意數量的學生在任意時間進行學習、試驗等，同時可以更容易的實現系統升級、調整設備配置，以滿足不同教學內容、不同教學對象等的需求。

一、虛擬技術的特點

虛擬現實技術是仿真技術的一個重要方向，是仿真技術與計算機圖形學、人機接口技術、多媒體技術、傳感技術、網絡技術、等多種技術的集合。是一門富有挑戰性的交叉技術前沿學科和研究領域。沉浸、交互和構想是虛擬現實技術的三大特性，沉浸是指學習者在虛擬現實技術所產生的三維虛擬環境景象中，體會到身臨其境的感覺;交互是指學習者在通過多種傳感器與多維信息的虛擬環境起到交互交流;構想主要是指用戶的感官在接受虛擬環境刺激后，結合自身固有的知識經驗和所經歷的事情對環境的設想。

二、虛擬技術在教學中的作用

（一）培養學生獨立的思維探索能力。虛擬現實技術與傳統的"教師傳道授業解惑--學生聽課"的教學模式有著很大區別，其最根本的特點在于最大限度的提升學習者學習知識的自主積極性和自主學習能力。通過刺激學習者的多種感官，使學生代入教師所教授的情境之中，做到真正的置身其中的境界，并依據自身的實際情況，給予感性和理性的認識與理解，從而大幅度引導學生思維的流暢性、變通性和精細性，為培養學生的發散思維提供了豐富的資源和便利空間。

（二）徹底打破時空限制。在現實生活中，每個人不可能經歷所有情景，也不可能使情景時刻存在等待學生去感受，它受時間和空間、特定地理環境、時代背景等的限制。因此，在教育教學實踐過程中，采用虛擬技術可以突破時間、空間、地點的限制，在最大程度上還原某個情景，例如世紀前的恐龍時代或者是未來人工科技智能發展時代，就如電影一般合乎理論又生動形象的展現出來;也可以放大時間，把一瞬間的結束的事情，慢慢展現在學生面前，使學生感同身受，能深刻體會教師在教授課程內容時所要傳授的最深度的意義和思想情感。

（三）彌補教學條件的不足。傳統的教育教學模式通過各種儀器的使用、闡述和說明教授學習者課程知識內容以及意義。實驗儀器通過多次使用不可避免地造成一些磨損和淘汰，需要學校或培訓教學機構進行修整、維護、保養，浪費大量的人力物力，同時隨著時代科技等的迅速進步，儀器需要同步進行更新換代，這無形之中導致學校或培訓教學機構經費的大量使用，不利于更好地發展。用虛擬現實技術可以解決學校普遍存在的實驗設備不夠、型號系統落后、教學經費場地缺乏等等問題，避免因設備設施難以跟上科技信息化技術的發展而導致的教學技術落后、教學效果差等等問題。同時，虛擬現實技術可以避免在實踐課程實驗中所帶來的各種危險問題，使學生可試做各種各樣的試驗，獲得與真實體驗幾乎一樣的感受，加深對教學內容的理解。

三、虛擬技術在計算機硬件和軟件課程教學中的實踐應用

（一）虛擬校園。虛擬校園是指從因特網虛擬現實技術、網上虛擬現實社區以及3D技術的發展角度出發，結合虛擬現實技術的實施，模擬現實校園的三維景觀和3D教學環境數字化的結合，是基于現實學習環境的三維虛擬環境，用于對學校的資源管理和配置，對學校環境管理和改造實施學校的發展也有著重要作用。

（二）虛擬實驗教學。在教學過程中，存在因教學條件有限等原因無法正常進行的實驗，在這里，虛所實驗教學就完全能滿足教學的需要。虛擬實驗教學是指根據虛擬現實技術的相關數據構建一個三維實驗環境，學習者通過視頻窗口觀察所創建虛擬環境的變化，通過虛擬實踐實驗了解實驗結果和意義。

（三）虛擬技能培訓。虛擬技能培訓是指利用虛擬現實技術和計算機多媒體技術創造一個接近真實的訓練環境，使學習者身處其中，自己動手操縱儀器，獲得操作經驗，掌握實踐能力。虛擬技術可以克服天氣、場地、器械、經費等各種條件的限制，使得專業技能培訓更加安全，且成本更低，可以不考慮設備損壞、損耗等因素循環反復操作，適合大范圍推廣。

結語：虛擬現實技術以其良好的應用基礎和理論應用前景受到越來越多高校的青睞，特別是伴隨著高校有限資源同廣泛的教學需求之間的日益加深的矛盾，基于虛擬現實技術的實驗室建設顯得迫在眉睫。虛擬實驗教學中心為學生創新能力、動手能力、協作能力的培養起到了重要影響。總之，虛擬現實技術的應用與教學，是教育教學行業技術的一個飛躍發展。它能夠營造自主學習的環境，做到真正真實的身臨其境，推進傳統的"教師傳道授業解惑--學習者聽課"的教學方式過渡到由學習者自身通過感官系統和對虛擬現實信息環境的相互作用，充分掌握知識技能的新型學習方式，不斷促進和提升學習者學習的主動性、自覺性、樂趣性，最終取得更好的教學效果。

參考文獻：

[1]曾曉杰.計算機網絡安全教學中虛擬機技術的應用分析[J].數碼世界.2018（04）

[2]樂新.虛擬機技術在網絡安全技術教學中的應用分析[J].電腦迷.2017（02）