摘 要：本文簡單論述了虛擬現(xiàn)實技術(shù)在輔助教學(xué)方面的應(yīng)用，并對今后虛擬現(xiàn)實技術(shù)在教學(xué)中的應(yīng)用進行了展望。

關(guān)鍵詞：虛擬現(xiàn)實；輔助教學(xué)；三維；人機交互

計算機技術(shù)的發(fā)展和普及給我們的生活帶來了巨大改變，步入信息網(wǎng)絡(luò)時代，人類的交流進入新的領(lǐng)域。從文字發(fā)展到圖像，從平面圖像發(fā)展到3D環(huán)境的虛擬現(xiàn)實（VRML）。計算機技術(shù)的發(fā)展又給我們的教育帶來了什么？

近年來，隨著多媒體技術(shù)走進課堂，大量現(xiàn)代化的媒體形式在教學(xué)中應(yīng)用，對課堂教學(xué)方法、教學(xué)形式產(chǎn)生了日益顯著的影響，CAI（計算機輔助教學(xué)）概念也逐漸為人所熟識，現(xiàn)代教學(xué)媒體已成為傳播教育信息的重要工具。今天，3D虛擬現(xiàn)實技術(shù)的出現(xiàn)和應(yīng)用則將為今后的教學(xué)形式帶來前所未有的沖擊。

1 虛擬現(xiàn)實技術(shù)簡介

虛擬現(xiàn)實（Virtual Reality，簡稱VR，又譯作靈境、幻真）是近年來出現(xiàn)的高新技術(shù)，也稱靈境技術(shù)或人工環(huán)境。是利用電腦模擬產(chǎn)生一個三維空間的虛擬世界，提供使用者關(guān)于視覺、聽覺、觸覺等感官的模擬，讓使用者如同身歷其境一般，可以及時、沒有限制地觀察三度空間內(nèi)的事物。

自20世紀80年代末以來，虛擬現(xiàn)實技術(shù)作為一個完整的體系受到人們極大關(guān)注，成為一種新技術(shù)、新媒體，尤其最近幾年發(fā)展極為迅速，并在各個領(lǐng)域中發(fā)揮出重要的作用。

隨著虛擬現(xiàn)實技術(shù)在軍事、商業(yè)、醫(yī)療、科學(xué)研究及其產(chǎn)品制造等領(lǐng)域內(nèi)的應(yīng)用，其應(yīng)用發(fā)展前景十分誘人，在某種意義上說它將改變?nèi)藗兊乃季S方式，甚至?xí)淖內(nèi)藗儗κ澜纭⒆约?、空間和時間的看法。它是一項發(fā)展中的、具有深遠的潛在應(yīng)用方向的新技術(shù)。可以相信，隨著虛擬現(xiàn)實技術(shù)的不斷發(fā)展和完善，更多的應(yīng)用系統(tǒng)將會被開發(fā)出來，在更多的領(lǐng)域發(fā)揮其優(yōu)勢。

2 虛擬現(xiàn)實技術(shù)在教學(xué)方面的應(yīng)用

現(xiàn)今的教學(xué)方式，不再是單純的依靠書本、教師授課的形式。CAI的引入，彌補了傳統(tǒng)教學(xué)所不能達到的許多方面。在表現(xiàn)一些空間立體化、實踐性較強的知識，如模擬設(shè)備的組成結(jié)構(gòu)、機械運動時，三維模擬的展現(xiàn)形式必然使學(xué)習(xí)過程形象話，學(xué)生更容易接受和掌握。

通過虛擬現(xiàn)實技術(shù)可以開發(fā)出滿足某方面教學(xué)需要的模擬教學(xué)系統(tǒng)，虛擬現(xiàn)實場景，實現(xiàn)和實際相應(yīng)的動畫效果，并可輸入實際操作數(shù)據(jù)，模擬真實的指令并及時反饋信息，達到人機交互、模擬實際操作的目的。三維性和交互性是虛擬現(xiàn)實技術(shù)顯著的本質(zhì)特征。通過應(yīng)用該技術(shù)，用戶可以瀏覽以三維形式表現(xiàn)的物體，并對其進行交互性操作以體驗身臨其境的奇妙感受。以軍隊院校教學(xué)為例，特別是對于部隊院校一些武器裝備組成、操作等教學(xué)方面，使用虛擬現(xiàn)實技術(shù)模擬真實的武器操作，能夠展現(xiàn)出武器的各部分組成，加上互動操作，演示武器部件的功能和實際操作模擬，更能夠在課余時間幫助學(xué)員熟悉和熟練武器的使用和操作流程，打破了時間上的限制。

虛擬現(xiàn)實技術(shù)在輔助軍隊教學(xué)方面突出特點：

⑴三維立體感：使用虛擬現(xiàn)實技術(shù)制作軍隊輔助教學(xué)軟件，可以增強相關(guān)環(huán)境、武器裝備組成等的三維展示效果，學(xué)員可以隨同鼠標、鍵盤前后上下左右展示模擬演練環(huán)境的各種角度，可以在任意的地理環(huán)境中進行演練，進行多角度觀查，沒有任何死角，打破了空間上的限制。

⑵環(huán)境真實感：使用虛擬現(xiàn)實技術(shù)制作軍隊輔助教學(xué)軟件，可以模擬白天、黑夜、風(fēng)雨天等各種自然環(huán)境，在裝備操作教學(xué)方面，可以真實再現(xiàn)特殊天氣條件對武器裝備使用時的影響，讓學(xué)員對實操課程中的特殊情況有更加深刻的認識和體會。

⑶增強體驗感：使用虛擬現(xiàn)實技術(shù)制作軍隊輔助教學(xué)軟件，讓原本單一的課堂教學(xué)更加生動，讓學(xué)員感覺身臨其境，增強學(xué)員參與感，提高學(xué)習(xí)效率，促進理論知識與實際操作相結(jié)合，提高學(xué)員對所學(xué)知識的理解消化，并能針對系統(tǒng)模擬的特殊情況進行了解分析，形成指導(dǎo)實戰(zhàn)的知識歸納總結(jié)。

將虛擬現(xiàn)實技術(shù)應(yīng)用于教學(xué)，能夠使學(xué)生由知識的被動接受者變成了虛擬環(huán)境中的參與者，可以調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，帶給學(xué)生體驗式學(xué)習(xí)的愉悅經(jīng)歷。因此，虛擬現(xiàn)實技術(shù)在高等學(xué)校教學(xué)，尤其是實踐教學(xué)環(huán)節(jié)中具有廣闊的應(yīng)用前景。

3 虛擬現(xiàn)實技術(shù)在教學(xué)方面的應(yīng)用遇到的具體問題

虛擬現(xiàn)實技術(shù)在輔助教學(xué)方面的積極性作用是毋庸置疑的，這為虛擬現(xiàn)實提供了廣闊的應(yīng)用前景，也在實際研究過程中遇到了許多問題。

⑴虛擬現(xiàn)實技術(shù)要求高：虛擬現(xiàn)實是一項綜合集成技術(shù)，涉及計算機圖形學(xué)、人機交互技術(shù)、傳感技術(shù)、人工智能等領(lǐng)域，該技術(shù)集成了計算機圖形（CG）技術(shù)、計算機仿真技術(shù)、人工智能、傳感技術(shù)、顯示技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)并行處理等技術(shù)的最新發(fā)展成果，是一種由計算機技術(shù)輔助生成的高技術(shù)模擬系統(tǒng)。涉及領(lǐng)域多，知識更新發(fā)展快，這對虛擬現(xiàn)實技術(shù)在教學(xué)方面的應(yīng)用開發(fā)者提出了很高的專業(yè)要求，一般授課教員無法按照各自課程需求獨自完成虛擬現(xiàn)實技術(shù)軟件制作，必須轉(zhuǎn)而求助相應(yīng)學(xué)科專業(yè)人員開發(fā)研究相關(guān)教學(xué)應(yīng)用軟件。

⑵三維數(shù)據(jù)要求高：為使虛擬環(huán)境與客觀世界相一致，需要對其中種類繁多、構(gòu)形復(fù)雜的信息做出準確、完備的描述，必須要有教學(xué)人員根據(jù)教學(xué)實際需求出發(fā)收集。同時，需要研究高效的建模方法，重建其演化規(guī)律以及虛擬對象之間的各種相互關(guān)系與相互作用，這同時也要有專業(yè)技術(shù)開發(fā)人員根據(jù)建模需要指導(dǎo)數(shù)據(jù)收集，這些數(shù)據(jù)十分龐大，需要耗費大量精力進行數(shù)據(jù)的采集、整理、組織，以求更加真實的模擬場景。

⑶計算機硬件要求高：虛擬現(xiàn)實技術(shù)應(yīng)用的硬件條件太過苛刻，圖形生成是虛擬現(xiàn)實的重要瓶頸，虛擬現(xiàn)實最重要的特性是人可以在隨意變化的交互控制下感受到場景的動態(tài)特性，換句話說，虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)要求隨著人的活動（位置、方向的變化）即時生成相應(yīng)的圖形畫面，三維圖形的生成技術(shù)已比較成熟，而關(guān)鍵是怎樣“實時生成”，任何一臺計算機，按照目前的虛擬現(xiàn)實技術(shù)，都不可能把一個無限大的場景裝載進去.

針對以上虛擬現(xiàn)實技術(shù)在教學(xué)中的應(yīng)用研究中遇到的問題，只能通過組織專業(yè)技術(shù)人員集中開發(fā)，并在開發(fā)過程中不斷提高研究人員的專業(yè)知識，緊貼教學(xué)實際需求，在實踐中搜集準確數(shù)據(jù)，力求真實模擬環(huán)境，并通過對大場景模型拆分、動態(tài)下載和動態(tài)調(diào)度等方法，克服計算機硬件的瓶頸限制，開發(fā)出符合實際需要的教學(xué)用虛擬現(xiàn)實軟件。

4 結(jié)論

虛擬現(xiàn)實技術(shù)在教學(xué)中的應(yīng)用仍是一個富有挑戰(zhàn)性的現(xiàn)實應(yīng)用問題，廣大教育工作者和技術(shù)開發(fā)人員也都在研究解決虛擬現(xiàn)實技術(shù)在教學(xué)中的應(yīng)用問題，相信隨著計算機技術(shù)和交互技術(shù)的發(fā)展，虛擬現(xiàn)實技術(shù)會在教育教學(xué)方面更多得應(yīng)用和發(fā)展。

[參考文獻]

[1]鄭彥平，賀鈞.虛擬現(xiàn)實技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展[J].信息技術(shù)，2005.

作者簡介：王月蓉（1985.3-），女，陜西寶雞人，從事工作：信息技術(shù)教學(xué)與科研（信息技術(shù)教研室助教），研究方向：數(shù)據(jù)庫及圖形圖像處理。