虛擬現(xiàn)實技術(shù)在教育中的應用

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)專心-專注-專業(yè)精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)新興媒體技術(shù)在教育領(lǐng)域中的應用 虛擬現(xiàn)實技術(shù)摘要: 隨著信息產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，信息技術(shù)的創(chuàng)新研究也越來越收到重視，而作為信息技術(shù)發(fā)展重要驅(qū)動力的虛擬現(xiàn)實技術(shù)，也隨之成為人們關(guān)注的熱點之一。作為人與計算機生成的虛擬環(huán)境進行交互作用的一種手段，人們將虛擬現(xiàn)實技術(shù)看作是僅次于互聯(lián)網(wǎng)的改變世界未來的重要技術(shù)。本文簡單介紹了虛擬現(xiàn)實技術(shù)的內(nèi)涵、特征、類型以及在教育領(lǐng)域中的應用。關(guān)鍵詞:虛擬現(xiàn)實技術(shù)、特征、形式、教育應用一、虛擬現(xiàn)實技術(shù)的內(nèi)涵虛擬現(xiàn)實是一種可以創(chuàng)建和體驗虛擬世界的計算

2、機系統(tǒng)。它是由計算機生成的,通過視、聽、觸覺等作用于使用者,使之產(chǎn)生身臨其境的交互式視景的仿真。它綜合了計算機圖形學、圖像處理與模式識別、智能技術(shù)、傳感技術(shù)、語音處理與音響技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等多門科學,是現(xiàn)代仿真技術(shù)的高級發(fā)展和突破,使用者借助必要的設(shè)備自然地與虛擬環(huán)境中的對象進行交互作用、相互影響,從而產(chǎn)生親臨真實環(huán)境的感受和體驗,使人機交互更加自然、和諧。二、虛擬現(xiàn)實技術(shù)的特征虛擬現(xiàn)實技術(shù)三個最突出的特征是：交互性、沉浸感、構(gòu)想性。1.交互性。也稱互動性，用戶根據(jù)各種已有線索做出反應，虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)根據(jù)用戶的具體行動及時生成新的三維場景，然后將新的信息反饋給用戶。例如，用戶可以用手去直接抓取模擬

3、環(huán)境中虛擬的物體，這時手有握著東西的感覺，并可以感覺物體的重量，視野中被抓的物體也能立刻隨著手的移動而移動。2.沉浸感。虛擬現(xiàn)實技術(shù)可以模擬出三維虛擬環(huán)境，理想的虛擬環(huán)境應該使用戶難以分辨真假，使用戶全身心地投入到計算機創(chuàng)建的虛擬環(huán)境中，充分利用各種感官去聽、察、嗅、觸，覺得自己是環(huán)境中的一部分，自然而然會產(chǎn)生一種沉浸于其中的強烈之感。3.構(gòu)想性。虛擬現(xiàn)實技術(shù)應具有廣闊的可想像空間，可拓寬人類認知范圍，不僅可再現(xiàn)真實存在的環(huán)境，也可以隨意構(gòu)想客觀不存在的甚至是不可能發(fā)生的環(huán)境。三、 虛擬現(xiàn)實技術(shù)的形式根據(jù)用戶參與形式和沉浸的程度不同，可以把各種類型的虛擬現(xiàn)實技術(shù)劃分為以下的四種類型：1.桌面虛

4、擬現(xiàn)實系統(tǒng)。桌面虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)是利用個人計算機進行仿真，將計算機的屏幕作為用戶觀察虛擬境界的一個窗口，通過各種輸入設(shè)備實現(xiàn)與虛擬現(xiàn)實世界的充分交互，這些外部設(shè)備包括鼠標、追蹤球、力矩球等。它要求參與者使用輸入設(shè)備，通過計算機屏幕觀察360度范圍內(nèi)的虛擬境界，并操縱其中的物體。常見桌面虛擬現(xiàn)實技術(shù)有：基于靜態(tài)圖像的虛擬現(xiàn)實、虛擬現(xiàn)實造型語言VRML、桌面三維虛擬現(xiàn)實等。2.沉浸虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)。高級虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)提供完全沉浸的體驗，使用戶有一種置身于虛擬境界之中的感覺。它利用頭盔式顯示器或其他設(shè)備，把參與者的視覺、聽覺和其他感覺封閉起來，提供一個新的、虛擬的感覺空間，并利用位置跟蹤器、數(shù)據(jù)手套、其他手控

5、輸入設(shè)備、聲音等使參與者產(chǎn)生一種身臨其境、全心投入和沉浸其中的感覺。常見的沉浸式系統(tǒng)有：基于頭盔式顯示器的系統(tǒng)、投影式虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)、遠程存在系統(tǒng)。3.增強虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)。它是把計算機產(chǎn)生的虛擬物體或其他信息合成到用戶感知的真實世界中的一種系統(tǒng)，不僅是利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)來模擬現(xiàn)實世界、仿真現(xiàn)實世界，而且要利用它來增強參與者對真實環(huán)境的感受。既可減少構(gòu)成復雜真實環(huán)境的開銷，又可對實際物體進行操作，達到了亦真亦幻的境界。典型的實例是戰(zhàn)機飛行員的平視顯示器，它可以將儀表讀數(shù)和武器瞄準數(shù)據(jù)投射到安裝在飛行員面前的穿透式屏幕上，使飛行員不必低頭讀座艙中儀表的數(shù)據(jù)。4.分布式虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)。它是在因特網(wǎng)環(huán)境下，充

6、分利用分布于各地的資源，協(xié)同開發(fā)各種虛擬現(xiàn)實的利用，通常是沉浸虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)的發(fā)展，把分布于不同地方的沉浸虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)通過因特網(wǎng)連接起來，共同實現(xiàn)某種用途。四、虛擬現(xiàn)實技術(shù)在教育領(lǐng)域中的應用從教育發(fā)展變革的過程看，紙和印刷術(shù)的出現(xiàn)、廣播和電視技術(shù)的發(fā)展、計算機和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的普及，都曾引起教育的飛躍。虛擬現(xiàn)實與教育相結(jié)合，也一定會引起教育的革命。虛擬現(xiàn)實是非線性的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，以逼真虛擬環(huán)境提供良好的人機交互功能，教學內(nèi)容組織安排特別強調(diào)學生主動參與來構(gòu)建知識結(jié)構(gòu)，使學生“被動聽講”轉(zhuǎn)變?yōu)椤爸鲃訉W習”，親身去經(jīng)歷、感受比抽象的說教更具生動性。虛擬現(xiàn)實技術(shù)在教育領(lǐng)域的應用如下：（1）科研方面。當前，有些科

7、學研究受到人力、物力等客觀條件限制，不能很好地開展下去，使用虛擬現(xiàn)實技術(shù)可以幫助科研人員順利地進行科研。另外，我國高校在許多領(lǐng)域都利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)進行相關(guān)課題研究，如：北京航天航空大學在分布式飛行模擬方面的應用；浙江大學在建筑方面進行的虛擬規(guī)劃、虛擬設(shè)計的應用。 （2）虛擬學習環(huán)境。虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)可以虛擬歷史人物、教師、學生等各種人物形象，創(chuàng)設(shè)交互式學習環(huán)境。比如，在思想品德課教學中，學生可以與虛擬先進人物一起座談、交流，通過先進人物言行來感化學生，從而達到思想品德教育目的。（3）虛擬實驗室。虛擬實驗室是指由虛擬現(xiàn)實技術(shù)生成的一類適于進行虛擬實驗的實驗系統(tǒng)，包括相應實驗室環(huán)境、有關(guān)實驗儀器設(shè)備、

8、實驗對象以及實驗信息資源等。利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)，可以建立各種虛擬實驗室，如物理、化學、生物實驗室等。與傳統(tǒng)實驗室相比，虛擬實驗室的優(yōu)勢：功能全、成本低、避風險，打破空間、時間的限制。（4）虛擬實訓基地。使用虛擬現(xiàn)實技術(shù)建立起來的虛擬實訓基地，其“設(shè)備”與“部件”多是虛擬的，可以根據(jù)需要隨時生成新設(shè)備，使實踐訓練及時跟上技術(shù)發(fā)展。虛擬現(xiàn)實可以使學生在虛擬學習環(huán)境中扮演角色，有利于學生各種技能訓練。如：虛擬飛機駕駛訓練系統(tǒng)，學員可以反復操作控制設(shè)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，達到熟練掌握駕駛技術(shù)目的。五、案例分析與聯(lián)系實際例如，一些非英語國家學習英語的情況，我國作為非英語

9、國家學習英語的最大障礙就是沒有語言環(huán)境，我國母語為漢語，平時溝通交流也都是使用漢語，除了英語課堂以及各種英語考試，用到英語的情況少之又少，這樣學習英語就比較困難，通過虛擬現(xiàn)實技術(shù)構(gòu)建外國情調(diào)模擬環(huán)境，引入虛擬人物，情境隨用戶需要而改變，可以真實的體驗英語的環(huán)境，學習者與不同情景人物進行交談、溝通。通過分布式網(wǎng)絡(luò)將不同的學習者連接起來，讓他們以各自角色在網(wǎng)絡(luò)舞臺自由發(fā)揮，從而大大提高學習者對英語的學習興趣與學習效率。 我們的專業(yè)是小學教育，我認為關(guān)于學習教師怎樣進行課堂教學就是比較難的，光是看視頻、聽理論，很難達到真正的實際的效果；另外，大部分老師們比較喜歡讓我們上講臺試講，但是畢竟還是和真正的

10、小學課堂不一樣，面對班里一百多名同學還有老師，總是會很緊張，要不就是忘詞，要不就會緊張到臉紅，甚至說不出話來，把之前準備好的教案打亂，甚至遺忘某些環(huán)節(jié)。我覺得就可以創(chuàng)建虛擬實訓基地，讓我們在虛擬的環(huán)境中扮演教師的角色，有利于對我們教學的訓練，可以把整個教學過程走下來，不至于出現(xiàn)在教室里試講的各種問題，達到更好的效果；另外還可以在虛擬環(huán)境中扮演學生的角色，換位思考，體會學生的感受，從學生的角度思考各種問題，有利于處理各種常見問題。六、小結(jié)目前，虛擬現(xiàn)實技術(shù)越來越受到人們的重視，從事虛擬現(xiàn)實研究的人也越來越多，各種開發(fā)軟件也越來越成熟。相信在近幾年內(nèi)，虛擬現(xiàn)實技術(shù)會有更大的發(fā)展并得到廣泛的應用。參考文獻：1.陳至立.應用現(xiàn)代教育技術(shù)推動教育改革N 中國教育報. 1998. 5. 2.申蔚.虛擬現(xiàn)實技術(shù)M.北京希望電子