摘 要：在計(jì)算機(jī)技術(shù)飛速反展的今天，新的教學(xué)媒體層出不窮的出現(xiàn)在我們的視線里，在多媒體教學(xué)之后，一個(gè)新型的教學(xué)媒體又出現(xiàn)在教育技術(shù)領(lǐng)域，簡(jiǎn)稱(chēng)VR，實(shí)際上就是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)。本文不僅介紹這種新型教學(xué)媒體的定義、特點(diǎn)、分類(lèi)，還就虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在教育中的應(yīng)用與優(yōu)勢(shì)進(jìn)行了探討。

關(guān)鍵詞：虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)；網(wǎng)絡(luò)教學(xué)；研究

中圖分類(lèi)號(hào)：TP391.9

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是一種新型的信息技術(shù)，是一種融合了人工智能、計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、人機(jī)接口技術(shù)、數(shù)字圖像處理技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、多媒體技術(shù)、傳感器技術(shù)和實(shí)時(shí)計(jì)算機(jī)技術(shù)的綜合性的信息技術(shù)。利用計(jì)算機(jī)生成逼真的三維視、嗅、聽(tīng)覺(jué)等一系列感覺(jué)，并使人成為參加者通過(guò)合適的裝置對(duì)虛擬世界進(jìn)行感受和體驗(yàn)。總的來(lái)說(shuō)，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)就是一種人們通過(guò)計(jì)算機(jī)對(duì)較大且較復(fù)雜的數(shù)據(jù)而進(jìn)行可視化操作和交互的全新方法的新型信息技術(shù)。

1 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的起源與歷史

20世紀(jì)90年代，興起了一種全新的信息技術(shù)：虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)不僅與傳統(tǒng)的機(jī)界面不同，還大大領(lǐng)先于傳統(tǒng)的機(jī)界面。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)不同于傳統(tǒng)的機(jī)界面把計(jì)算機(jī)和用戶(hù)當(dāng)作單獨(dú)的兩個(gè)實(shí)體，需要由用戶(hù)把指令輸進(jìn)計(jì)算機(jī)讓計(jì)算機(jī)根據(jù)指令工作，而是把計(jì)算機(jī)和用戶(hù)作為一個(gè)完整的整體，再經(jīng)過(guò)很多種類(lèi)的輔助工具把信息數(shù)據(jù)變成可見(jiàn)化，然后產(chǎn)生一個(gè)逼真的虛擬環(huán)境，用戶(hù)只要身臨這種三維的信息空間就能自由自在的使用不同種類(lèi)的信息數(shù)據(jù)，甚至可以直接的控制計(jì)算機(jī)。其實(shí)早在60年代初就有人們開(kāi)始在意并研究三維立體與立體聲相合并的一種計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，它基本可用三種技術(shù)來(lái)概括：三維計(jì)算機(jī)圖形學(xué)技術(shù)、高清晰度顯示技術(shù)和有多種功能傳感器的交互式接口技術(shù)，其中最關(guān)鍵的就是傳感技術(shù)。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是一種可見(jiàn)化的界面技術(shù)，同時(shí)也是一種相當(dāng)于客觀存在的環(huán)境。要想實(shí)際的建立起這種虛擬的環(huán)境，就要集中兩個(gè)方面：環(huán)境的可見(jiàn)化及它的渲染和虛擬環(huán)境能準(zhǔn)確顯示的物體的狀態(tài)模型。

2 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的區(qū)分與特征

作為一種新型興起的信息技術(shù)，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)有著很強(qiáng)的特點(diǎn)，這些特點(diǎn)通常包括：交互性、存在性、沉浸性、構(gòu)想性和多感知性及自主性。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)明顯區(qū)于傳統(tǒng)的二維動(dòng)畫(huà)的一個(gè)特點(diǎn)就是交互性，它不再像傳統(tǒng)的信息技術(shù)讓用戶(hù)只能被動(dòng)的接收信息，而是能使用戶(hù)通過(guò)一種交互設(shè)備直接操控虛擬物體的信息技術(shù)。存在性又稱(chēng)作臨場(chǎng)性，它指的是用戶(hù)作為主角在模擬環(huán)境中所感受到的真實(shí)程度，越真實(shí)，存在性就越強(qiáng)，反之，存在性就會(huì)弱。沉浸性指的是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)不再像傳統(tǒng)的信息技術(shù)一樣生疏，而是用戶(hù)通過(guò)交互方式與計(jì)算機(jī)交流時(shí)完全的投入在計(jì)算機(jī)制造的一種虛擬的世界中。構(gòu)想性則指的是用戶(hù)在虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)集成的虛擬環(huán)境中得到的或理性或感性的認(rèn)知，這通常會(huì)使用戶(hù)產(chǎn)生更準(zhǔn)確的概念和創(chuàng)意。所謂的多感知性可以簡(jiǎn)單的從字面含義來(lái)看，它指的就是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)能具有多方面的感知能力，比如基本的視覺(jué)除外的聽(tīng)覺(jué)、運(yùn)動(dòng)、力覺(jué)感知，有事甚至還包括嗅覺(jué)感知和味覺(jué)感知等。自主性解釋起來(lái)就相對(duì)簡(jiǎn)單，物體根據(jù)定律在虛擬系統(tǒng)中動(dòng)作運(yùn)行的程度就叫自主性。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)有幾大分類(lèi)，它們分別為桌面虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)、分布式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)、疊加式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)和沉浸虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)。桌面虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)主要應(yīng)用于CAD、CAM設(shè)計(jì)等區(qū)域。雖然它缺少實(shí)際的真實(shí)體驗(yàn)，但它構(gòu)造簡(jiǎn)單、物美價(jià)廉，易于推行。分布式虛擬系統(tǒng)建立在沉浸虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)和分布式交互的前提上。在這種系統(tǒng)上，用戶(hù)可以對(duì)虛擬世界進(jìn)行觀看和操縱，它的目的是協(xié)同工作。疊加式的虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)是指用戶(hù)在對(duì)觀察現(xiàn)實(shí)世界時(shí)通過(guò)相關(guān)設(shè)備把虛擬圖像疊加在現(xiàn)實(shí)世界上，讓用戶(hù)看到與現(xiàn)實(shí)世界有關(guān)的信息。相對(duì)而言，最復(fù)雜的虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)就是沉浸虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)，用戶(hù)只有通過(guò)戴頭盔等輔助工具才能在虛擬世界里進(jìn)行交流。雖然沉浸虛擬系統(tǒng)可以讓用戶(hù)完全的投入虛擬環(huán)境，讓用戶(hù)有存在感，但它的價(jià)格較為昂貴，普通人較難接受。

3 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)教學(xué)

3.1 虛擬的學(xué)校及學(xué)校管理。利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)打造出類(lèi)似學(xué)校的一種虛擬機(jī)構(gòu)就稱(chēng)為虛擬學(xué)校。在虛擬的場(chǎng)景中，用戶(hù)可以以學(xué)習(xí)者的身份在虛擬世界里學(xué)習(xí)以及交流。虛擬學(xué)校提供一切事物學(xué)校會(huì)設(shè)計(jì)的設(shè)備，比如圖書(shū)館、教室等。虛擬學(xué)校甚至有老師的身份，他們可以找一門(mén)教師，開(kāi)設(shè)一門(mén)課程來(lái)由感興趣的學(xué)習(xí)的人選擇。這種虛擬的學(xué)習(xí)環(huán)境會(huì)使學(xué)習(xí)的人更容易投入學(xué)習(xí)，讓學(xué)習(xí)者不估計(jì)更方面的原因，也會(huì)讓學(xué)習(xí)者更自由。

3.2 虛擬的實(shí)踐實(shí)驗(yàn)。虛擬的實(shí)踐實(shí)驗(yàn)有個(gè)很大的好處，就是它能使用戶(hù)操作一些在現(xiàn)實(shí)中無(wú)法盡力操作的實(shí)驗(yàn)。一些工程，只有實(shí)踐才能檢驗(yàn)它的準(zhǔn)確，而有時(shí)會(huì)因?yàn)閷?shí)踐操作起來(lái)較復(fù)雜且具有危險(xiǎn)性，所以通常人們的失敗在于沒(méi)有辦法實(shí)踐。結(jié)合教學(xué)也是一樣，在有了虛擬的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)之后，學(xué)生就能夠通過(guò)虛擬的環(huán)境來(lái)實(shí)驗(yàn)，就能達(dá)到理想的教學(xué)成果。

3.3 虛擬的技術(shù)培訓(xùn)。虛擬的現(xiàn)實(shí)技術(shù)尤其對(duì)于工科生有很大的作用，學(xué)生一族很難在實(shí)際生活中去操縱一些實(shí)際的設(shè)備，那么在虛擬的環(huán)境中就可以。而且在虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)中，設(shè)備會(huì)跟上時(shí)代的步伐，隨時(shí)更新，這就為學(xué)生提供了很多便捷。

3.4 虛擬的教學(xué)過(guò)程。在傳統(tǒng)的教學(xué)中，教師只能利用自己的口述讓學(xué)生產(chǎn)生想象，使學(xué)生了解一些歷史。而在虛擬教學(xué)中，就能在學(xué)生腦中建立起概念，讓學(xué)生身臨其境，可以聽(tīng)見(jiàn)，看見(jiàn)，觸到。就比如歷史教學(xué)，學(xué)生可以感受到宏偉的金字塔、遠(yuǎn)古的羅馬和雅典等文明。

4 虛擬教學(xué)的優(yōu)點(diǎn)

4.1 促進(jìn)數(shù)字化校園的形成。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)為教育技術(shù)提供了一個(gè)更高的科研起點(diǎn)，它需要的多媒體的數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和數(shù)據(jù)處理都在促進(jìn)著眾多學(xué)校走向數(shù)字化、科技化，能使教育的建設(shè)更上一個(gè)臺(tái)階。

4.2 培養(yǎng)高素質(zhì)的學(xué)生。傳統(tǒng)的教學(xué)模式已然不能滿(mǎn)足社會(huì)人才的需要，因?yàn)閭鹘y(tǒng)的教學(xué)模式通常太過(guò)死板以及太有約束。而虛擬的教學(xué)能夠滿(mǎn)足學(xué)生對(duì)教育設(shè)備及教育環(huán)境的需求，能讓學(xué)生進(jìn)入實(shí)際操作，這樣才能培養(yǎng)出高素質(zhì)的人才。

4.3 實(shí)現(xiàn)個(gè)性化的教學(xué)方式。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)化的教學(xué)比起傳統(tǒng)的教學(xué)更有選擇權(quán)，學(xué)生可以根據(jù)自己的愛(ài)好和意愿了解自己感興趣的知識(shí)，掌握自己的需求。這樣不僅使學(xué)生學(xué)習(xí)得更全面化，還能培養(yǎng)學(xué)生的個(gè)性魅力。

4.4 節(jié)省教育工作的經(jīng)費(fèi)。使用傳統(tǒng)的教學(xué)模式要想更完整的教育學(xué)生通常需要購(gòu)買(mǎi)大量的教學(xué)器材及教學(xué)設(shè)備，還可能會(huì)尋找各種合適的場(chǎng)地，而虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)則可以完全避免這個(gè)問(wèn)題的發(fā)生，學(xué)生輕易就可以體驗(yàn)各種實(shí)驗(yàn)教程，豐富知識(shí)，這樣就自然節(jié)省了很多資費(fèi)。

5 結(jié)束語(yǔ)

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是具有很多特點(diǎn)及優(yōu)點(diǎn)的新型的信息技術(shù)，網(wǎng)絡(luò)教學(xué)也是便捷全面的系統(tǒng)教學(xué)模式，當(dāng)兩者結(jié)合時(shí)，兩者的閃光點(diǎn)會(huì)互相融入，形成較為完善的體系來(lái)服務(wù)社會(huì)。它不僅僅是為教育提供了全新的、超前的一種模式，還給人類(lèi)的教育帶來(lái)了一種決定性的革命，為人類(lèi)社會(huì)帶來(lái)了前所未有的、創(chuàng)新的科技革命。

參考文獻(xiàn)：

[1]孫宏彬.VRML-Java遠(yuǎn)程虛擬教學(xué)平臺(tái)的研究與實(shí)現(xiàn)[J].現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育研究，2003（02）.

[2]許又泉，譚敏生，鄧軼華.網(wǎng)絡(luò)虛擬實(shí)驗(yàn)室及其實(shí)現(xiàn)方法研究[J].邵陽(yáng)學(xué)院學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2004（03）.

[3]劉志廣，岳鋅，吳超.三種網(wǎng)絡(luò)虛擬實(shí)驗(yàn)室實(shí)現(xiàn)方法的研究與比較[J].計(jì)算機(jī)與應(yīng)用化學(xué)，2003（01）.

[4]陳莉娟，詹林.基于VRML與Java的虛擬場(chǎng)景交互研究與實(shí)現(xiàn)[J].電腦知識(shí)與技術(shù)，2008（03）.

[5]陽(yáng)化冰，劉鐘麗.虛擬現(xiàn)實(shí)構(gòu)造語(yǔ)言[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2000.

作者單位：西華師范大學(xué)實(shí)驗(yàn)中心，四川南充 637000