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（中央民族大学 北京 100081）
摘 要：随着科技的发展，信息技术在教育领域的应用越来越广泛，将VR运用到教育上前景可观，将是教育未来发展的最新趋势。进行虚拟教学，是将传统教学与信息技术时代人才培养模式的一种有效结合。文章对VR技术进行介绍的同时，也对虚拟教学的模式和平台构建等进行了探讨。
关键词：VR；可行性；虚拟教学
VR（VR）是20世纪末兴起的一门崭新的综合性信息技术。由美国学者Ivan Sutherland于1965年发表的一篇名为“终极的显示”论文而提出。
一、VR（Virtual Reality， 虚拟现实技术）概念及其特征
（一）VR的概念
VR（Virtual Reality，虚拟现实技术）是一种综合多媒体处理技术、网络技术、图形處理以及仿真技术等多领域的计算机技术，它主要包括了模拟虚拟环境、传感感知等方面，它可以利用计算机系统生成一种模拟环境，用户通过传感设备体验该模拟环境，进行自然交互，是一种通过计算机系统创建的虚拟现实，被广泛应用于各个领域。
（二）VR特征
1993年美国科学家Burdea G.和Philippe Coiffet 在世界电子年会上发表了一篇题为“Virtual Reality System and Application”的论文，提出了VR技术应该具备的三个最突出特征：
1.想象性
想象性是VR技术重要的特征，它要求设计者在现实的基础上充分发挥想象力，充分发挥创造性思维去构造一个既具有现实意义又超脱现实的世界，可以去探索未来，可以进入人的自然能力无法达到的境界，可以进入微观，也可以跨越星空，整个宇宙都是它描述、描绘的对象。适当的应用对象加上充分的想象力可以用大幅度地提高生产效率、减轻劳动强度、提高产品开发质量。
2.交互性
交互性指用户对模拟环境内物体的可操作程度和从环境得到反馈的自然程度。例如，抬头可以看到太阳、白云，可以和路人打招呼，所以VR就是要把这种人与环境间的交互性加入VR中，让VR更真实。交互性保护对象的可操作程度及用户从环境中得到反馈的自然程度、虚拟场景中对象依据物理学定律运动的程度等。VR系统最大的态度在于它与用户的直接交互性，通过使用多种专用的交互设备和人类的自然技能，与多维化信息的环境信息发生交互，从而使人机交互达到一个新的境界。
3.沉浸性
沉浸性指人们进入三维虚拟空间后可以沉浸于虚拟世界中，有身临其境的真实感受，非常逼真，在视觉、听觉、嗅觉、味觉上都有真实的自然感受，使人们感觉到处于既理想又现实的环境中，虽然这种场景是虚拟的。
沉浸感被认为是VR系统的性能尺度，它需要诸多方的特性：
多感知性：VR具有多种感知的能力，如视觉感知、听觉感知、力觉感知、触觉感知、运动感知等。理想的VR应具有处理人的一切感知能力。借助这些感知，人可以产生处于虚拟环境中的体验。
自主性：指虚拟环境中物质依据物理定律动作的程度。虚拟物体在独自活动、相互作用或与用户交互作用中，其动态都要有一定的表现，这些表现或者服从于自然规律，或者遵循设计者想象的规律。
（三）关键技术
VR是多个计算机技术的综合，它能有效依托计算机技术进行环境模式、语音处理等，它涉及多媒体技术、图形处理、传感技术等多种领域，其涉及的关键技术包括：视觉生成技术、立体显示技术、三维图形技术、立体显示与传感技术、以及多系统集成等五大技术，使它被公认为新世纪可促使社会发生巨大变化的新技术之一。
二、VR应用于教育的可行性分析
VR发展前景十分诱人，而与网络通信特性的结合，更是人们所梦寐以求的。在某种意义上说它是将改变人们的思维方式，甚至会改变人们对世界、自己、空间和实践的看法。VR技术实时的三位空间表现能力、人机交互式的操作环境以及给人带来的身临其境感受，将一改人与计算机之间枯燥、生硬和别动的现状。VR技术是一些列高新技术的汇集，这些技术包括计算机图形学、多媒体技术、人工智能、人机接口技术、传感器技术以及高度并行的实时计算技术、还包括人的行为学研究等多项关键技术，它是这些技术的更高层集成和渗透。
VR技术应用于教育不再是幻想。随着计算机技术、传感器技术、图像生成技术、显示技术的不断发展，VR技术已不再局限于工作站一级的计算机系统。在配置优良的PC机上完全可以运行VR系统，从而有利于VR一级浏览器，可以用来进行虚拟物体造型、演示一级交互操作。随着计算机软件技术的提高，将会开发出完善、更好用的VR创作软件工具包，供各门学科的非计算机专业人员开发应用。
VR技术是多媒体技术的发展方向和高级阶段。逼真的现场效果、可视化和可操作的构思设计，提供了探索现实的新方法。将VR于CAI结合起来，将是多媒体CAI技术发展中的最新科技。
北京大学教育技术学院副教授尚俊杰说，VR进入教学，结合游戏化学习、情景化学习、协作学习、在线教育等多种手段，能够有效解决许多以前根本无法解决的教育问题，激发学生主动学习的兴趣。比如，通过VR教育，在实现人与机器的交流、通过网络进行人与人之间交流的同时，还能够在某种程度上实现教学的游戏性，让教育真正做到寓教于乐。“视觉的认知信息占人类认知总量的83%，而且这些信息往往记得更牢固、更持久。”尚俊杰认为，除了可视化效果带来的种种好处外，VR的互动性还可以给学生更多动手实践的可能。“通过计算机设计，可以人为改变虚拟世界里的某些条件，使其有利于学习和实践。例如，在运用VR进行飞行员驾驶训练时，可以制造恶劣天气或其他紧急迫降的情况，既可以为学员提供难得的实践机会，又不会造成人身财产损失。”
三、虚拟仿真教学发展与搭建 随着虚拟现实技术的广泛应用，将虚拟仿真技术与教育教学相结合也逐步深入实践教学中，仿真技术逐步自成体系，越来越多的教育机构投入到了虚拟仿真教学的建设与开发中来；虚拟仿真教学平台的搭建应以各类学校自身优势学科专业为依托，以提高人才培养质量为核心，以建立优质资源融合，产、学、研协调发展的新模式、新机制为目标。
（一）结合学科专业特点，构建教学能力体系
计算机虚拟仿真教学应以教育信息化发展规划为指导，统筹做好建设与规划，加强导向性，注重体系化，制定符合学校现状的虚拟教学平台建设、资源开发、应用规范等标准，增强其规范性与搭建其能力体系。
（二）完善发展，促进教学资源共享
计算机虚拟仿真教学系统的建设要有效整合各类教学资源，通过计算机信息技术，构
建技术先进、资源优化、运行高效、贴近实际的虚拟教学环境，推动信息技术与学科专业的融合发展，为教师教学、学生学习搭建新的平台。
（三）构建开发平台，统一协调开放机制
计算机虚拟仿真教学系统的建设是一项系统工程，一方面需要顶层设计与整体策划，另一方面需要各学校团队间相互协作，它不仅集计算机技术、虚拟教学、教学管理于一体，同时需要满足兼容性、自主性、安全性等要求。
（四）教学设计与实施
虚拟仿真教学就是将虚拟现实技术应用于实践教学，结合现代教育技术与理论，将操作性与情景性结合，交互性与智能性相结合，同时考虑知识性与趣味性的结合。以某职业院校康复治疗技术专业平衡姿态训练和评测实训教学为例，借鉴信息化教学设计方法进行教学设计与实施。
1.教学目标与学情分析
该环节主要是对课程通过教学活动实施的方向和预期达成的结果进行分析、评判，了解学生在学习方面专业知识掌握情况、学习方法怎样、爱好兴趣、成绩状况等；并掌握该课程展开虚拟仿真教学的条件是否具备等，为后续的教学提供依据及做好准备。
2.教学模式探讨
构建虚拟仿真教学中心的教学模式，可以从宏观上把握虚拟教学活动中整体及各教学要素间的关系和功能，概况来讲虚拟仿真教学系统可以包括教学理念、教学目标、操作程序、师生角色、教学策略与评价诸多因素，它的出现让教学模式从单一性向多样性发展，让教学模式侧重于“教”转向了侧重于“学”。
（1）操作性。可操作性是虚拟教学的一大特点，它具有一套完整的操作流程和程序，便于教师和学生去把握、运用，可以通过感知和行为，起到传授、学习、示范、模仿的作用，它使虚拟仿真教学的教学模式有别于传统的教学模式，从而完成预期的教学任务。
（2）针对性。由于虚拟仿真教学系统可以使教学过程及结果“再现”成为可能，从而可以让师生从中有针对性的找出学习的薄软环节或重难点，让“情景再现”，巩固学习，增强教学效果。
（3）开放性。虚拟仿真教学应是一个动态开放的系统，它不受时间、地点的限制，让课后教学与学习成为可能，甚至通过网络可以达到随时学习的目的。
（五）虚拟仿真教学平台构建
教学平台构建是虚拟仿真教学的关键，如根据职业院校康复治疗技术专业平衡姿态训练和评测的教学目标与要求，借鉴临床康复治疗中运用的卡伦（Caren）系统模式，该系统为全面的同步分析和训练人体各部位功能和行为的整体系统，运用了情景互动屏幕、传感系统运动捕捉技术、D-flow 软件等先进计算机技术，带来逼真的模拟训练环境，借鉴该模式，运用虚拟仿真技术手段，让学生参与其中。
四、结语
虚拟现实技术进入教育教学领域，能优化教学过程、改善教学场景，必将对教育教学水平的提高产生深远的影响，积极思考虚拟现实技术在教学中的应用与模式探究，对培养具有创新意识和创新能力的人才将产生积极的意义。
参考文献：
[1]刘启文，秋枫.虚拟现实技术在产品开发过程中的应用研究[J].武汉理工大学学报，2009（07）：101-104.
[2]李小琳.虚拟现实技术运用于教学之探讨[J].教育技术研究，2004（03）：56-60.
[3]孙亚民.计算机网络和技术[J].水电厂自动化，1999（01）.
作者简介：
孙玛利（1989.3—），女，河北省张家口人，中央民族大学教育学专业硕士研究生，研究方向為课程与教学论。
摘 要：随着科技的发展，信息技术在教育领域的应用越来越广泛，将VR运用到教育上前景可观，将是教育未来发展的最新趋势。进行虚拟教学，是将传统教学与信息技术时代人才培养模式的一种有效结合。文章对VR技术进行介绍的同时，也对虚拟教学的模式和平台构建等进行了探讨。
关键词：VR；可行性；虚拟教学
VR（VR）是20世纪末兴起的一门崭新的综合性信息技术。由美国学者Ivan Sutherland于1965年发表的一篇名为“终极的显示”论文而提出。
一、VR（Virtual Reality， 虚拟现实技术）概念及其特征
（一）VR的概念
VR（Virtual Reality，虚拟现实技术）是一种综合多媒体处理技术、网络技术、图形處理以及仿真技术等多领域的计算机技术，它主要包括了模拟虚拟环境、传感感知等方面，它可以利用计算机系统生成一种模拟环境，用户通过传感设备体验该模拟环境，进行自然交互，是一种通过计算机系统创建的虚拟现实，被广泛应用于各个领域。
（二）VR特征
1993年美国科学家Burdea G.和Philippe Coiffet 在世界电子年会上发表了一篇题为“Virtual Reality System and Application”的论文，提出了VR技术应该具备的三个最突出特征：
1.想象性
想象性是VR技术重要的特征，它要求设计者在现实的基础上充分发挥想象力，充分发挥创造性思维去构造一个既具有现实意义又超脱现实的世界，可以去探索未来，可以进入人的自然能力无法达到的境界，可以进入微观，也可以跨越星空，整个宇宙都是它描述、描绘的对象。适当的应用对象加上充分的想象力可以用大幅度地提高生产效率、减轻劳动强度、提高产品开发质量。
2.交互性
交互性指用户对模拟环境内物体的可操作程度和从环境得到反馈的自然程度。例如，抬头可以看到太阳、白云，可以和路人打招呼，所以VR就是要把这种人与环境间的交互性加入VR中，让VR更真实。交互性保护对象的可操作程度及用户从环境中得到反馈的自然程度、虚拟场景中对象依据物理学定律运动的程度等。VR系统最大的态度在于它与用户的直接交互性，通过使用多种专用的交互设备和人类的自然技能，与多维化信息的环境信息发生交互，从而使人机交互达到一个新的境界。
3.沉浸性
沉浸性指人们进入三维虚拟空间后可以沉浸于虚拟世界中，有身临其境的真实感受，非常逼真，在视觉、听觉、嗅觉、味觉上都有真实的自然感受，使人们感觉到处于既理想又现实的环境中，虽然这种场景是虚拟的。
沉浸感被认为是VR系统的性能尺度，它需要诸多方的特性：
多感知性：VR具有多种感知的能力，如视觉感知、听觉感知、力觉感知、触觉感知、运动感知等。理想的VR应具有处理人的一切感知能力。借助这些感知，人可以产生处于虚拟环境中的体验。
自主性：指虚拟环境中物质依据物理定律动作的程度。虚拟物体在独自活动、相互作用或与用户交互作用中，其动态都要有一定的表现，这些表现或者服从于自然规律，或者遵循设计者想象的规律。
（三）关键技术
VR是多个计算机技术的综合，它能有效依托计算机技术进行环境模式、语音处理等，它涉及多媒体技术、图形处理、传感技术等多种领域，其涉及的关键技术包括：视觉生成技术、立体显示技术、三维图形技术、立体显示与传感技术、以及多系统集成等五大技术，使它被公认为新世纪可促使社会发生巨大变化的新技术之一。
二、VR应用于教育的可行性分析
VR发展前景十分诱人，而与网络通信特性的结合，更是人们所梦寐以求的。在某种意义上说它是将改变人们的思维方式，甚至会改变人们对世界、自己、空间和实践的看法。VR技术实时的三位空间表现能力、人机交互式的操作环境以及给人带来的身临其境感受，将一改人与计算机之间枯燥、生硬和别动的现状。VR技术是一些列高新技术的汇集，这些技术包括计算机图形学、多媒体技术、人工智能、人机接口技术、传感器技术以及高度并行的实时计算技术、还包括人的行为学研究等多项关键技术，它是这些技术的更高层集成和渗透。
VR技术应用于教育不再是幻想。随着计算机技术、传感器技术、图像生成技术、显示技术的不断发展，VR技术已不再局限于工作站一级的计算机系统。在配置优良的PC机上完全可以运行VR系统，从而有利于VR一级浏览器，可以用来进行虚拟物体造型、演示一级交互操作。随着计算机软件技术的提高，将会开发出完善、更好用的VR创作软件工具包，供各门学科的非计算机专业人员开发应用。
VR技术是多媒体技术的发展方向和高级阶段。逼真的现场效果、可视化和可操作的构思设计，提供了探索现实的新方法。将VR于CAI结合起来，将是多媒体CAI技术发展中的最新科技。
北京大学教育技术学院副教授尚俊杰说，VR进入教学，结合游戏化学习、情景化学习、协作学习、在线教育等多种手段，能够有效解决许多以前根本无法解决的教育问题，激发学生主动学习的兴趣。比如，通过VR教育，在实现人与机器的交流、通过网络进行人与人之间交流的同时，还能够在某种程度上实现教学的游戏性，让教育真正做到寓教于乐。“视觉的认知信息占人类认知总量的83%，而且这些信息往往记得更牢固、更持久。”尚俊杰认为，除了可视化效果带来的种种好处外，VR的互动性还可以给学生更多动手实践的可能。“通过计算机设计，可以人为改变虚拟世界里的某些条件，使其有利于学习和实践。例如，在运用VR进行飞行员驾驶训练时，可以制造恶劣天气或其他紧急迫降的情况，既可以为学员提供难得的实践机会，又不会造成人身财产损失。”
三、虚拟仿真教学发展与搭建 随着虚拟现实技术的广泛应用，将虚拟仿真技术与教育教学相结合也逐步深入实践教学中，仿真技术逐步自成体系，越来越多的教育机构投入到了虚拟仿真教学的建设与开发中来；虚拟仿真教学平台的搭建应以各类学校自身优势学科专业为依托，以提高人才培养质量为核心，以建立优质资源融合，产、学、研协调发展的新模式、新机制为目标。
（一）结合学科专业特点，构建教学能力体系
计算机虚拟仿真教学应以教育信息化发展规划为指导，统筹做好建设与规划，加强导向性，注重体系化，制定符合学校现状的虚拟教学平台建设、资源开发、应用规范等标准，增强其规范性与搭建其能力体系。
（二）完善发展，促进教学资源共享
计算机虚拟仿真教学系统的建设要有效整合各类教学资源，通过计算机信息技术，构
建技术先进、资源优化、运行高效、贴近实际的虚拟教学环境，推动信息技术与学科专业的融合发展，为教师教学、学生学习搭建新的平台。
（三）构建开发平台，统一协调开放机制
计算机虚拟仿真教学系统的建设是一项系统工程，一方面需要顶层设计与整体策划，另一方面需要各学校团队间相互协作，它不仅集计算机技术、虚拟教学、教学管理于一体，同时需要满足兼容性、自主性、安全性等要求。
（四）教学设计与实施
虚拟仿真教学就是将虚拟现实技术应用于实践教学，结合现代教育技术与理论，将操作性与情景性结合，交互性与智能性相结合，同时考虑知识性与趣味性的结合。以某职业院校康复治疗技术专业平衡姿态训练和评测实训教学为例，借鉴信息化教学设计方法进行教学设计与实施。
1.教学目标与学情分析
该环节主要是对课程通过教学活动实施的方向和预期达成的结果进行分析、评判，了解学生在学习方面专业知识掌握情况、学习方法怎样、爱好兴趣、成绩状况等；并掌握该课程展开虚拟仿真教学的条件是否具备等，为后续的教学提供依据及做好准备。
2.教学模式探讨
构建虚拟仿真教学中心的教学模式，可以从宏观上把握虚拟教学活动中整体及各教学要素间的关系和功能，概况来讲虚拟仿真教学系统可以包括教学理念、教学目标、操作程序、师生角色、教学策略与评价诸多因素，它的出现让教学模式从单一性向多样性发展，让教学模式侧重于“教”转向了侧重于“学”。
（1）操作性。可操作性是虚拟教学的一大特点，它具有一套完整的操作流程和程序，便于教师和学生去把握、运用，可以通过感知和行为，起到传授、学习、示范、模仿的作用，它使虚拟仿真教学的教学模式有别于传统的教学模式，从而完成预期的教学任务。
（2）针对性。由于虚拟仿真教学系统可以使教学过程及结果“再现”成为可能，从而可以让师生从中有针对性的找出学习的薄软环节或重难点，让“情景再现”，巩固学习，增强教学效果。
（3）开放性。虚拟仿真教学应是一个动态开放的系统，它不受时间、地点的限制，让课后教学与学习成为可能，甚至通过网络可以达到随时学习的目的。
（五）虚拟仿真教学平台构建
教学平台构建是虚拟仿真教学的关键，如根据职业院校康复治疗技术专业平衡姿态训练和评测的教学目标与要求，借鉴临床康复治疗中运用的卡伦（Caren）系统模式，该系统为全面的同步分析和训练人体各部位功能和行为的整体系统，运用了情景互动屏幕、传感系统运动捕捉技术、D-flow 软件等先进计算机技术，带来逼真的模拟训练环境，借鉴该模式，运用虚拟仿真技术手段，让学生参与其中。
四、结语
虚拟现实技术进入教育教学领域，能优化教学过程、改善教学场景，必将对教育教学水平的提高产生深远的影响，积极思考虚拟现实技术在教学中的应用与模式探究，对培养具有创新意识和创新能力的人才将产生积极的意义。
参考文献：
[1]刘启文，秋枫.虚拟现实技术在产品开发过程中的应用研究[J].武汉理工大学学报，2009（07）：101-104.
[2]李小琳.虚拟现实技术运用于教学之探讨[J].教育技术研究，2004（03）：56-60.
[3]孙亚民.计算机网络和技术[J].水电厂自动化，1999（01）.
作者简介：
孙玛利（1989.3—），女，河北省张家口人，中央民族大学教育学专业硕士研究生，研究方向為课程与教学论。