虛擬現實技術對高職院校教育的影響

高原

【摘要】虛擬現實技術的優勢和發展趨勢出發？論述虛擬現實技術在理論教育和技能培訓上的應用前景。虛擬現實技術進入教育領域將有助于培養具有創新意識和創新能力的人才？并解決高職院校實驗設備不足、型號落后、難以及時更新換代的困難。結合虛擬實驗室中的問題對虛擬現實技術在教育領域中的應用進行進一步的探索。本論文從不同方面闡述虛擬現實技術對高職院校教育的影響，希望為研究高職院校教育的專家和學者提供理論參考依據。

【關鍵詞】虛擬現實技術? 高職院校教育? 影響

虛擬現實技術已廣泛應用于各個領域。如惡劣環境下的遙控操作、教育與培訓、信息可視化以及遠程通訊等。現在虛擬現實技術已應用于課堂教學。對于一個高職院校來說，要求學生要有較強的實際動手能力，在校期間要通過實驗來積累經驗。但由于這類學校資金不足，在實驗設備以及實驗環境搭建方面的投入明顯不夠，無疑這將阻礙正常的學生能力的培養。虛擬現實技術作為新的教學媒體，它的出現將對高職教學產生重大意義。

1、虛擬現實技術

虛擬現實技術虛擬現實技術是計算機研究的一個新領域，近年來逐漸為各界關注并在應用領域得到了進一步的發展。它是一系列高新技術的集合，匯集了計算機圖形學、計算仿真技術、多媒體技術、人工智能技術、仿真技術、人機接口技術、傳感器技術？圖形圖像實時生成技術、網絡技術以及人的行為學研究等多項關鍵技術。這些技術高層次的集成和滲透使虛擬現實技術能夠給用戶以逼真的環境體驗。使用戶可以通過使用各種特殊裝置將自己投入到這個環境中，去探索宏觀世界和微觀世界中由于種種原因不便直接觀察的事物運動變化規律。虛擬現實技術從本質上來說它是一種先進的計算機用戶接口技術。至今為止的計算機人機接口都是面向機器的終端、鍵盤、鼠標、打印機等接口設備都是適應計算機的專用設備。虛擬現實中的人機接口則是面向用戶的。虛擬現實系統中用戶以自然的方式與虛擬環境交互。同時用戶通過在真實環境中的行為去干預虛擬環境。

2、虛擬現實技術在教學中的應用

2.1知識學習

知識學習是指學生利用虛擬現實系統學習各種知識。它的應用有兩個方面：一是再現實際生活中無法觀察到的自然現象或事物的變化過程為學生提供生動、逼真的感性學習材料幫助學生解決學習中的知識難點。例如：在學習地理知識時，通過虛擬現實系統將學生帶到北極去領略那里的自然風光。在學習物理知識時利用虛擬現實技術向學生展示如原子核裂變、半導體導電機理等復雜的物理現象供學生觀察學習。二是使抽象的概念、理論直觀化、形象化，方便學生對抽象概念的理解。例如：學習加速度概念時，通過虛擬演示，讓學生觀察到改變物體的重力大小及方向時，加速度的變化情況，使學生加深對加速度概念的理解。

2.2探索學習

虛擬現實技術可以對學生學習過程中所提出的各種假設進行模擬。通過虛擬系統可直觀地觀察到該假設產生的結果或效果。例如：在虛擬的化學系統中，學生可以按照自己的假設將不同的分子組合在一起，電腦便虛擬出組合的物質。利用虛擬技術學生還可以進行溫室效應、電路設計、建筑設計等方面的探索，研究二氧化碳對全球氣候的影響規律或設計新的電路、建筑物等。利用虛擬現實技術進行探索學習，有利于激發學生的創造性思維，培養學生的創新能力。

2.3虛擬實驗

利用虛擬現實技術可以建立各種虛擬實驗室，如地理、物理、化學、生物實驗室。在實驗室里學生可以自由地進行各種實驗。在虛擬物理實驗，學生可以進行重力、慣性等方面的實驗。在虛擬地理實驗室，可以進行地震波傳播、火山噴發等實驗。在虛擬生物實可以進行各種解剖實驗。在虛擬化學實驗室，可以利用各種化學藥品和天平、砝碼、溫度計等工具，進行各種不同的化學反應，觀察燃燒、爆炸等反應現象。

2.4技能訓練

虛擬現實的沉浸性和交互性使學生能夠在虛擬的學習環境中扮演角色，全身心地投入到學習環境中去。這非常有利于學生的技能訓練.利用虛擬現實技術，可以進行各種技能訓練。如軍事作戰技能、外科手術技能、教學技能、體育技能、汽車駕駛技能、果樹栽培技能、電器維修技能等。這些虛擬的訓練系統無任何危險學生可以不厭其煩地反復練習，直至掌握操作技能為止.例如：在虛擬的飛機駕駛訓練系統中學員可以反復操作控制設備，學習在各種天氣情況下駕駛飛機起飛、降落，通過反復訓練，熟練掌握駕駛技術。

3、虛擬現實技術在高職教學中的意義

3.1突破時間和空間限制

建構主義主張學習情境與實際情境相結合，因為實際情境領域具有生動性和豐富性，能使學生掌握高級知識。然而有些情景在現實生活中不是時時刻刻都存在的，有時間上的限制。有些情境有其特定的時代背景，在不同的時代背景下，學習者就會有不同的感受，就容易造成感知上的偏差。而虛擬現實技術不僅僅可向學生提供一種可在實際生活中可以找到的情境和經驗，還可以再現特定的時代環境。另外，一些事物的發展需要漫長的時間，甚至在現實的生活中無法觀測到全過程，而通過虛擬現實技術一些需要幾十年甚至上百上千年才能觀察的變化過程可以在很短的時間內呈現給學生。

3.2更深入的心理感受

在虛擬現實環境下，學習者處在一個難以分辨真假的環境中，學習者的各個感官都和虛擬的外部世界發生著作用，學習者完全沉浸于虛擬現實創造的學習環境中。例如我們在講網絡中數據傳輸時，如果用虛擬現實來實現，我們可以自己設置數據的格式，數據流動方向和交換方式等。我們的感受可能會更直接對網絡中的數據傳輸的理解會更深入。

參考文獻：

[1]洪永強，王一菊.虛擬現實技術在微機電系統中的應用[J].計算機仿真，2003（10）

[2]邢雪峰，曹靖，程超，曾曉寧.虛擬現實技術及其在教學中的應用[J].重慶科技學院學報（自然科學版），2008（03）

[3]宋淑彩，楊克儉，溫秀梅，高麗婷.虛擬現實技術及其在教學中的應用[J].福建電腦，2005（05）

[4]韓勇.虛擬現實技術在實踐教學中的應用[J].電子科技，2010（12）

[5]劉煉，孫慧佳.虛擬現實技術在舞蹈教學中的應用現狀及設計要求[J].中國電化教育，2014（06）.

[6]鮑美英，馬禮.虛擬現實技術在教學中的應用[J].科技情報開發與經濟，2006（17）.