论文部分内容阅读
摘 要：本文主要讲虚拟现实技术的概念、基本特征与类型，并从虚拟现实技术的特点和应用出发，论述虚拟现实技术在教育领域，尤其是在实训课教学中的应用，从而丰富实训课程的教学方法和手段，提高实训课教学的效果和质量。
关键词：虚拟现实技术；实训；教育教学
虚拟现实技术应用于教育是教育技术发展的一个飞跃，它是一个看似真实的模拟环境，即通过传感设备，让用户根据自身的感觉，运用人的自然技能考察和操作虚拟世界中的物体，获得相应的看似真实的体验。由此可见，虚拟现实的出现为人们提供了一种全新的人机交互方式。
1虚拟现实技术简述
虚拟现实（Virtual Reality），简称VR技术，又称灵境技术，是以浸没感、交互性和感知性为基本特征的计算机高级人机界面。虚拟现实是创建和体验现实世界的一种虚拟计算机系统，它的核心设备仍然是计算机，即通过计算机图形构成的三维数字模型，以仿真的方式给用户创造一个实时反映实体对象变化与相互作用的三维虚拟世界，并通过头盔显示器、数据手套等辅助传感设备，给用户提供一个观测与该虚拟世界交互的三维界面，使用者可以直接观察、操作、触摸、检测周围环境及事物的内在变化，并能够通过语言、手势等自然的方式与之进行实时交互，使人和计算机很好地“融为一体”，给人一种“身临其境”的逼真性，而且能够突破空间、时间以及其他客观限制，感受到真实世界中无法亲身经历的体验。
1.1虚拟现实技术在教学上的应用
虚拟现实技术在教学上的应用模式有两种：一是虚拟课堂，即以学生为虚擬对象或教师为虚拟对象的所谓“虚拟大学”；二是虚拟实训室，设备为虚拟对象，即应用计算机建立能客观反映现实世界规律的虚拟仪器用于虚拟实训，可以部分地替代在现实世界难以进行的，或者是费时、费力和费资金的实训课程，学生和科研人员在计算机上进行虚拟实验和虚拟预测分析。
1.2在危险和容易使学生受伤的实训室中的应用
对于具有危险性和容易使学生受到伤害的实训作业岗位，为使学生在实训中真实感受到周围环境的实际变化，可采用虚拟现实技术，建立高度逼真的模拟环境，这样的实训可收到更为理想的效果。利用虚拟现实技术，可以制作出火灾、爆炸的平台现场，伴随有光、热、火、噪音等，使学生感到亲临现场，如建工、锅炉、强电、焊接等实训。
2虚拟现实技术在教育教学中的现实意义
2.1虚拟现实技术开创了全新的学习场景
利用虚拟现实技术，可以彻底打破空间的限制，学生可以进入物体的内部进行观察，考察物体内部的工作情况。虚拟技术还可以突破时间的限制，通过虚拟现实技术，可以在很短的时间内呈现给学生观察虚拟制造技术。还可以以应用计算机、交互外设及软件来构建一个虚拟的生产环境，使学生能如同在制造现场一样，与荧屏上出现的制造过程进行自由交流。基于网络的虚拟现实技术为学习者提供了全新的学习场景，构造出开放性的教学环境。
2.2虚拟现实技术提供了崭新的教学手段
通过虚拟系统，可以直观地观察到某一假设所产生的结果或效果。虚拟现实系统可以进行实物虚化，虚拟各种人物，创建虚拟课堂，在虚拟的课堂气氛中，学生可以与虚拟的教师、学生一起交流讨论，开展启发式教学。运用虚拟现实技术，还可以使学生通过在虚拟场景的身临其境和自主控制的人机文互，由视、听、触、觉获取外界的反应。
2.3虚拟现实技术变革了传统的实训方式
运用虚拟现实技术，可以突破传统实训室的限制，使每位学生都可以根据自己的学习特点，在自己方便的时间通过计算机自由地选择适合的学习训练内容，按照适合于自己的方式和速度进行学习，这种探索性的学习和模拟训练有利于激发学生的创造性思堆，使学生在具体情境中通过主动的探索获得知识，从而提高学习者的动力。虚拟实训环境大大增加了实训时间和内容，减少了实际实训的耗材及实训环节的危害性。
2.4虚拟现实技术丰富了课堂教学内容
利用虚拟现实技术，可丰富教学内容，将实验、实训等技能训练搬到课堂中进行。由于这些虚拟的训练系统无任何危险，学生可以反复练习，直至掌握操作技能为止。应用虚拟现实技术，还可恰如其分地演示一些复杂、抽象、不宜直接观察的自然过程和现象，全方位、多角度地展示教学内容。另外，教师还可以制作各种仿真课件，创设所需要的某种虚拟情境，让学生进行模拟实验，从而极大地丰富课堂的教学内容。
3虚拟现实技术在教育应用中存在的问题及展望
可以预测，随着经济和技术的不断发展，虚拟现实技术将日益广泛地应用于教育教学领域。但日前的虚拟现实技术还存在一定的问题。
3.1虚拟环境与真实生产的差异
学生在虚拟的环境中学习，与在真实的生产中训练毕竟不同，因为如果仅考虑交互的真实性，那么无论如何身临其境，真正动手操作机器的效果要强于任何媒体教学。因此，虚拟现实技术不能完全代替具体真实的操作，它只能在一定程度上代替某些实验，而不能完全代替实践教学，尤其不能代替有创造性性目的实验。
3.2虚拟现实的效果
虚拟现实的表现侧重于几何表示，缺乏逼真的物理和行为模型。虚拟现实技术在视觉合成方面研究的较多，对听觉和触觉关注较少，真实性与实时性不足，其虚拟的效果还需要进一步加强。
参考文献：
胡小强.虚拟现实技术[M].北京：机械工业出版社，2005.
关键词：虚拟现实技术；实训；教育教学
虚拟现实技术应用于教育是教育技术发展的一个飞跃，它是一个看似真实的模拟环境，即通过传感设备，让用户根据自身的感觉，运用人的自然技能考察和操作虚拟世界中的物体，获得相应的看似真实的体验。由此可见，虚拟现实的出现为人们提供了一种全新的人机交互方式。
1虚拟现实技术简述
虚拟现实（Virtual Reality），简称VR技术，又称灵境技术，是以浸没感、交互性和感知性为基本特征的计算机高级人机界面。虚拟现实是创建和体验现实世界的一种虚拟计算机系统，它的核心设备仍然是计算机，即通过计算机图形构成的三维数字模型，以仿真的方式给用户创造一个实时反映实体对象变化与相互作用的三维虚拟世界，并通过头盔显示器、数据手套等辅助传感设备，给用户提供一个观测与该虚拟世界交互的三维界面，使用者可以直接观察、操作、触摸、检测周围环境及事物的内在变化，并能够通过语言、手势等自然的方式与之进行实时交互，使人和计算机很好地“融为一体”，给人一种“身临其境”的逼真性，而且能够突破空间、时间以及其他客观限制，感受到真实世界中无法亲身经历的体验。
1.1虚拟现实技术在教学上的应用
虚拟现实技术在教学上的应用模式有两种：一是虚拟课堂，即以学生为虚擬对象或教师为虚拟对象的所谓“虚拟大学”；二是虚拟实训室，设备为虚拟对象，即应用计算机建立能客观反映现实世界规律的虚拟仪器用于虚拟实训，可以部分地替代在现实世界难以进行的，或者是费时、费力和费资金的实训课程，学生和科研人员在计算机上进行虚拟实验和虚拟预测分析。
1.2在危险和容易使学生受伤的实训室中的应用
对于具有危险性和容易使学生受到伤害的实训作业岗位，为使学生在实训中真实感受到周围环境的实际变化，可采用虚拟现实技术，建立高度逼真的模拟环境，这样的实训可收到更为理想的效果。利用虚拟现实技术，可以制作出火灾、爆炸的平台现场，伴随有光、热、火、噪音等，使学生感到亲临现场，如建工、锅炉、强电、焊接等实训。
2虚拟现实技术在教育教学中的现实意义
2.1虚拟现实技术开创了全新的学习场景
利用虚拟现实技术，可以彻底打破空间的限制，学生可以进入物体的内部进行观察，考察物体内部的工作情况。虚拟技术还可以突破时间的限制，通过虚拟现实技术，可以在很短的时间内呈现给学生观察虚拟制造技术。还可以以应用计算机、交互外设及软件来构建一个虚拟的生产环境，使学生能如同在制造现场一样，与荧屏上出现的制造过程进行自由交流。基于网络的虚拟现实技术为学习者提供了全新的学习场景，构造出开放性的教学环境。
2.2虚拟现实技术提供了崭新的教学手段
通过虚拟系统，可以直观地观察到某一假设所产生的结果或效果。虚拟现实系统可以进行实物虚化，虚拟各种人物，创建虚拟课堂，在虚拟的课堂气氛中，学生可以与虚拟的教师、学生一起交流讨论，开展启发式教学。运用虚拟现实技术，还可以使学生通过在虚拟场景的身临其境和自主控制的人机文互，由视、听、触、觉获取外界的反应。
2.3虚拟现实技术变革了传统的实训方式
运用虚拟现实技术，可以突破传统实训室的限制，使每位学生都可以根据自己的学习特点，在自己方便的时间通过计算机自由地选择适合的学习训练内容，按照适合于自己的方式和速度进行学习，这种探索性的学习和模拟训练有利于激发学生的创造性思堆，使学生在具体情境中通过主动的探索获得知识，从而提高学习者的动力。虚拟实训环境大大增加了实训时间和内容，减少了实际实训的耗材及实训环节的危害性。
2.4虚拟现实技术丰富了课堂教学内容
利用虚拟现实技术，可丰富教学内容，将实验、实训等技能训练搬到课堂中进行。由于这些虚拟的训练系统无任何危险，学生可以反复练习，直至掌握操作技能为止。应用虚拟现实技术，还可恰如其分地演示一些复杂、抽象、不宜直接观察的自然过程和现象，全方位、多角度地展示教学内容。另外，教师还可以制作各种仿真课件，创设所需要的某种虚拟情境，让学生进行模拟实验，从而极大地丰富课堂的教学内容。
3虚拟现实技术在教育应用中存在的问题及展望
可以预测，随着经济和技术的不断发展，虚拟现实技术将日益广泛地应用于教育教学领域。但日前的虚拟现实技术还存在一定的问题。
3.1虚拟环境与真实生产的差异
学生在虚拟的环境中学习，与在真实的生产中训练毕竟不同，因为如果仅考虑交互的真实性，那么无论如何身临其境，真正动手操作机器的效果要强于任何媒体教学。因此，虚拟现实技术不能完全代替具体真实的操作，它只能在一定程度上代替某些实验，而不能完全代替实践教学，尤其不能代替有创造性性目的实验。
3.2虚拟现实的效果
虚拟现实的表现侧重于几何表示，缺乏逼真的物理和行为模型。虚拟现实技术在视觉合成方面研究的较多，对听觉和触觉关注较少，真实性与实时性不足，其虚拟的效果还需要进一步加强。
参考文献：
胡小强.虚拟现实技术[M].北京：机械工业出版社，2005.