虚拟现实技术在旅游实验教学体系中的应用

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  [摘要]虚拟现实技术作为新的教学媒体进入高校教学,为传统教育观念和教育模式的转变提供了新的可能。文章介绍了虚拟现实技术在旅游实验教学中能够构建虚拟知识学习系统、虚拟实验教学系统和虚拟训练教学系统,具有完善教学模式、丰富教学手段、突破风险成本时间限制、实现教考结合等优点。
  [关键词]虚拟现实技术 旅游 实验教学
  [作者简介]燕浩鹏(1974- ),男,山东广饶人,东营职业学院讲师,硕士,研究方向为旅游企业管理。(山东东营257091)
  [中图分类号]G40-057[文献标识码]A[文章编号]1004-3985(2008)30-0155-02
  
  虚拟现实是20世纪90年代兴起的综合性信息技术。它是利用计算机生成一种模拟环境,用户通过多种传感设备“进入”到该环境中,实现用户与该环境直接进行交互的技术。旅游管理专业作为旅游管理人才的培养基地,为了缩短学校与社会、理论与实践的差距,开始将虚拟现实技术嵌入实验教学工作中,并发挥出了改善实验环境、优化教学过程、增强实训效果、培养创新人才等一系列作用。
  
  一、虚拟现实技术概述
  
  虚拟现实技术具有很多引人入胜的特性,归结起来有以下三点:交互性、临场性和多感知性。(1)交互性。参与者通过输入设备向虚拟现实软件发出指令,虚拟现实软件接受指令并智能地给予解释,然后更新虚拟世界,而不是像观看三维动画那样,只能被动地接受信息或仅仅作为一个旁观者。(2)临场性。在参与者与虚拟世界进行交互时由于头盔显示器、数据衣及数据手套的作用,虚拟系统将参与者置于一种隔离的环境中,并且在这种环境中参与者头、手、眼、语言及身体的运动都会使虚拟环境中的图像与声音实时地跟随变化,拿起物体可使物体随着手的移动而运动,而且可听到三维仿真的声音,参与者在虚拟环境中,一切感觉都是极其的逼真,有一种身临其境的感觉。(3)多感知性。由于虚拟现实系统中装有视、听、触、动觉的传感及反应装置,因此,使用者在虚拟环境中可获得视觉、听觉、触觉、动觉等多种感知,从而达到身临其境的感受。
  
  二、虚拟现实技术在旅游实验中的应用
  
  虚拟现实技术通过交互式课程目录和虚拟性网站构建了虚拟教育平台,在旅游实践教学中的应用可概括为以下三方面:
  1.虚拟现实技术构建了虚拟知识学习系统。虚拟知识学习系统是指学生利用虚拟现实技术进行各种知识的学习系统。该系统为用户提供了网上学习的服务技能,学生可在任何一台联网的计算机上进行课程学习,可帮助学生进行课前预习和课后的分析检验,课上实践不了的内容可在课下通过网络继续完成。该系统可再现和验证显示生活中无法观察到的现象,使学生直观地观察仿真于现实的虚拟景象,将抽象的概念和理论形象化。虚拟现实技术构建了封闭的回路系统,形成近乎自然的人机交互以及人与人对话活动,实现学生与机器、学生与教师之间的远程交互和即时互动,可根据学生的反馈调整教学内容。
  2.虚拟现实技术构建了虚拟实验教学系统。虚拟现实技术构造了一个集合多种功能的实验环境,学生好似进行现场操作而产生身临其境的感觉;同时也提供了一个与仿真世界进行交互的方式,学生操作系统的模型元素产生的不同变量就得到不同的结果。基于以上机理就可通过操作虚拟环境来完成实验项目,实验效果基本等价于在真实环境中所取得的效果。基于虚拟现实技术的实验内容不受实验材料的限制,使学生挣脱了场地、时间和条件的种种束缚而产生大胆的想法,充分调动了学生的积极性,培育了学生的创造性思维。
  3.虚拟现实技术构建了虚拟训练教学系统。虚拟现实技术借助先进的多媒体工具和计算机仿真软件向学生展示了一个图、文、声、像相结合的虚拟环境,学生可全真模拟操作。通过对仿真系统中各种参数变化的感知,学生就可以认识事物、发现规律、掌握技能。
  
  三、虚拟现实旅游实验系统的优越性分析
  
  1.完善教学模式。现代教育要求在教学活动中构建一种既能发挥教师的主导作用又能体现学生认知主体作用的教学模式。目前,我国旅游专业的教学模式依然没有摆脱以教师作为教学主体的传统模式,由教师作为主导者控制多媒体系统,向学生展开传授知识和技能的教学活动,不能让学生成为课堂的主体,发挥主观能动性。虚拟现实技术的交互性为旅游专业教学提供了形象直观的交互学习环境,不仅形成了人与机器之间的亲密互动,也形成了人与人的共同协作。在实验教学中,有利于师生之间、生生之间进行协作学习和训练。虚拟现实教学不受空间位置和相互距离的限制,可让处在不同位置或距离的师生或位置分散的学生能够同时相处于一个虚拟的场景或空间中,通过教师与学生共同参与来完成各种训练,在积极互动中形成协作式教学,使学生和教师都成为教学活动的主体,改变传统教学模式,增强教学活动的趣味性。
  2.丰富教学手段。传统的实验教学手段主要有多媒体教学和沙盘模型实训教学,这些都难以满足旅游专业情景教学的需要。目前,旅游专业教学中的多媒体教学,大多还是单一的图像、图片展示,缺乏立体感和现场感;沙盘教学虽然有一定的立体感,但现场感和场景感不强,同时受学校教学空间、场地限制,难以大规模制作。采用虚拟现实旅游实训系统可以使学生完全沉浸到教学所需要的环境中去,能够身临其境地熟悉整个游览线路及景点环境,从而可以针对具体的景点、景物学习解说。虚拟现实旅游实训系统最大的优越性还在于它能够把教学中抽象的概念和原理生动地表现出来,给学生创设真实学习情境,帮助学生获得示范性的知识,把握概念原理的实质。例如,使用虚拟现实技术,学生可以全角度、全方位地观赏建筑构件中的斗拱、角兽等。另外,强烈的情景感也有利于学生对知识点的牢固记忆。这种虚拟情景的教育是独一无二的,是对传统的书本教育和授课教育的一种革新和挑战。
  3.突破风险、成本和时间的限制。专业操作技能是学生未来就业之本,在实际场景中进行导游业务的操作与能力训练是提高学生职业素质的有效途径。但是,因为教学经费和条件的限制,往往不可能让学生到实地景点中去反复训练。尤其近几年,随着旅游专业招生规模的扩大,旅游专业在校生剧增,在上实训课时,学校要花费大量的经费租用多部车辆,花费大量时间到各个景点往返,期间还要考虑到学生的安全问题、天气问题等诸多因素。运用虚拟现实技术,学生可以进行高难度实验而不必担心昂贵的费用问题,例如虚拟火山爆发,利用虚拟空间可以消除空间的限制,成本低廉;可以突破时间限制观察那些需要较长时间才能观察到的变化过程而不必考虑时间因素,例如,虚拟地理系统可以在较短的时间内让学生全程跟踪地理演变的漫长过程。可见,虚拟实验是传统实验教学的一种创新和发展。
  4.实现教考结合。传统的教学模式中教师和学生的教学活动是单向流动,只能平行地通过多媒体系统进行知识的传授和认知,学生不能通过教学系统将信息进行反馈。另外,旅游专业模拟教学的考试仍停留在室内教师与学生的面对面考试,机械呆板,学生缺乏实战感。使用虚拟现实技术,在旅游模拟实训系统中建立考试考核系统,教师可以根据教学大纲的要求在系统中设置知识点、考试点,并设置班级学生成绩管理系统,在课堂上随时对学生进行业务能力和专业知识的考核和管理。同时,考核系统中的自动出题模式也可以让学生在业余时间完成自我考核。这对提高实训教学的效率无疑是一个很大的突破。
  
  四、虚拟现实技术在应用时要注意的问题
  
  1.虚拟实验不能代替实物实验。目前,旅游业需要具有实际操作技能的实用型管理人才。虚拟实验具有先天性的不足,如各种实际干扰信号的影响在虚拟技术中难以模拟出来,缺少现场观摩的“实物感”和真实操作的“现实感”等。所以,在旅游管理专业学科领域中的现场动手实物实践环节不能被完全取代,必须处理好虚拟实验与实物实验之间的关系。对于那些培养学生动手操作能力的实验可采用实物实验,而对于某些控制过程有危害性或价值昂贵的实验则可用虚拟实验。这种虚实结合形式使得虚拟实验与实物实验之间形成了优势互补的发展态势。
  2.软件建设与硬件建设应齐头并进。软件资源在硬件资源的物质支撑下才有了基础依托,硬件资源在软件资源的启动运作下才显示出强的生命力,“软硬兼施”才能优势互补、相得益彰。因此,运用虚拟实验时,既要通过扩建实验设施、扩充实验设备、铺设计算机网络等方法加强硬件资源建设,又要通过科学设计实验教学课件、系统开发实验数据库、配套编制实验教材、合理建设实验教师队伍等手段强化软件资源建设。
  
  [参考文献]
  [1]杜军.虚拟现实技术在教学中的应用[J].山东师范大学学报(自然科学版),2005(2).
  [2]常艳.虚拟现实技术在实验教学中的应用[J].辽宁警专学报,2006(6).
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