虛擬現(xiàn)實技術在教育領域的應用

劉繼清

摘要：隨著計算機圖形學的發(fā)展與計算機性能的提高，虛擬現(xiàn)實技術在各個領域得到廣泛應用。虛擬現(xiàn)實技術為教育領域提供了一種全新的教學手段。本文簡單分析了虛擬現(xiàn)實技術及其在教育領域的應用。

關鍵詞：虛擬現(xiàn)實技術;教育領域;應用

0、 引言

虛擬現(xiàn)實在教育領域的具體應用，主要體現(xiàn)在虛擬學習環(huán)境、虛擬實驗室、虛擬實訓基地、虛擬仿真校園、虛擬遠程教育等方面。虛擬現(xiàn)實技術為學習者提供了可視化的模型或模擬器，這些作為教育教學的輔助工具促進了學生對教學內容的理解。同時，通過虛擬現(xiàn)實技術可以構建沉浸式虛擬現(xiàn)實環(huán)境系統(tǒng)，為學習者提供視覺、聽覺、觸覺等多感官體驗的互動方式，既可以培養(yǎng)學生的學習興趣與熱情，又能使教育教學達到事半功倍的效果。

1、虛擬現(xiàn)實技術

虛擬現(xiàn)實技術是利用計算機模擬產生一個多維空間的虛擬場景，向使用者提供關于視覺、聽覺、觸覺等多感官的模擬，從而讓使用者仿佛身臨其境，可以隨時隨地無限制地觀察三度空間內的事物。

2、虛擬現(xiàn)實的概念模型

虛擬現(xiàn)實由兩部分組成 ：

一部分為創(chuàng)建的虛擬世界 ，另一部分為學習者。 虛擬現(xiàn)實的核心是強調兩者之間的交互操作，即反映出人在虛擬世界的體驗。

3、虛擬現(xiàn)實的基本特征

虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)的基本特征， 即三個”I”，它們是 ： Immersion— Interaction—imagination（沉浸—交互—構想 ）

4、虛擬現(xiàn)實在教育領域的應用

（1）全新的教學模式

不同于傳統(tǒng)講解式的教學模式，虛擬現(xiàn)實技術可以憑借著其自身的沉浸性、交互性和構想性特征讓教師為學生創(chuàng)設一個虛擬的教學環(huán)境。這個教學環(huán)境既能排除現(xiàn)實環(huán)境的各種干擾，同時又會讓學生產生身臨其境的感覺，從而更好地進行學習。

例如：《計算機網絡》課程的理論知識抽象性是比較強的，學生僅憑教師在課堂的講解是無法很好地理解的。這時教師就可以利用虛擬現(xiàn)實技術在多媒體計算機上為學生搭建出一個真實的計算機網絡環(huán)境。比如當教師講到交換機的基本配置時，就可以為學生構建交換機的虛擬模型，讓他們去親自觀察，去動手實踐。這會使得學生對知識有著更深刻的理解，并能夠將之靈活地運用到日常生活中去。

（2）全新的學習模式

全新的教學模式帶給學生的必將是全新的學習模式，他們以往的被動學習方式已經不復存在，取而代之的是自主化和個性化的學習模式。在虛擬現(xiàn)實技術所創(chuàng)設的學習環(huán)境中，學生可以控制學習的節(jié)奏，真正成為學習的主人。

例如：教師可以利用虛擬現(xiàn)實技術將不同地方的學生通過遠程網絡集結在一起共同參與虛擬課堂。在虛擬課堂中，當學生遇到不懂的地方時，他們就可以隨時打斷教師的教學，并對其進行提問，并不用擔心會影響到其他同學。再例如：當學生在閱讀一本名著的時候，他們如果想與作品的主人進行精神層次的溝通與交流時，就可以利用虛擬現(xiàn)實技術來建立全新的社會關系交往領域。學生通過頭盔式顯示器或者其他設備將自己的各種感覺都封閉起來，從而進入到一個虛擬的感覺空間。這個感覺空間中有著人工智能技術支持的客體存在，該客體吸收了學生所讀名著中的所有信息，就能夠像作品的主人那樣與學生進行溝通交流。

（3）拓展學習空間

虛擬現(xiàn)實技術拓展了學習的多維度空間，利用虛擬現(xiàn)實技術可以徹底打破時間與空間的限制，消除時間與空間造成的認知阻斷。大到宇宙天體，小至原子粒子，學生都可“進入”這些物體的內部進行觀察。一些需要幾十年甚至上百年才能觀察清楚的變化過程，通過虛擬現(xiàn)實技術可以在很短的時間內呈現(xiàn)給學生觀察。例如，通過虛擬現(xiàn)實技術，學生可以身臨其境般暢游深海，與各種海洋生物為伴，認識奇妙的海底世界。

（4）激發(fā)學習興趣

虛擬現(xiàn)實的直觀體驗更能激發(fā)學習者的學習興趣。相對于傳統(tǒng)教育中知識的扁平性，虛擬現(xiàn)實教育的呈現(xiàn)更立體。將虛擬現(xiàn)實技術引入教學，在實現(xiàn)人與機器的交流、通過網絡進行人與人之間交流的同時，讓學習變得游戲化、情境化，真正做到寓教于樂，促進交流、知識表達及應用，有利于更好實現(xiàn)教育目標。

5、結束語

盡管虛擬現(xiàn)實技術應用于教育領域倍受期待， 但作為一個新興產業(yè)，仍面臨著許多挑戰(zhàn)。虛擬現(xiàn)實技術應用于教育領域目前還處于一個初級階段，成本較高、技術受限、虛擬現(xiàn)實行業(yè)人才緊缺等，都是限制虛擬現(xiàn)實技術在教育領域推廣的重要原因。隨著計算機技術的發(fā)展，虛擬現(xiàn)實的硬件與軟件成本逐漸降低，我們相信未來虛擬現(xiàn)實技術在教育領域的應用前景是值得期待的。

參考文獻

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