張　菊

（遼寧省交通高等?？茖W(xué)校 信息工程系，遼寧　沈陽　110122）

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虛擬技術(shù)在信息化教學(xué)中的應(yīng)用研究

張菊

（遼寧省交通高等?？茖W(xué)校 信息工程系，遼寧沈陽110122）

摘要：高新技術(shù)的應(yīng)用助力了教育信息化的發(fā)展。文章分析了信息化教學(xué)和虛擬現(xiàn)實技術(shù)的特點(diǎn)，指出了將虛擬現(xiàn)實技術(shù)應(yīng)用于信息化教學(xué)中的必要性及影響。

關(guān)鍵詞：虛擬現(xiàn)實；信息化教學(xué)；虛擬實驗室；三維建模

如今，人類社會正在全面進(jìn)入信息時代，教育信息化促進(jìn)教育現(xiàn)代化已經(jīng)成為我國教育改革的重要戰(zhàn)略。國家大力提倡進(jìn)行信息化教學(xué)，營造積極氛圍，鼓勵教師提高信息化教學(xué)水平，促進(jìn)信息技術(shù)在教育教學(xué)中的廣泛應(yīng)用，用信息技術(shù)改造傳統(tǒng)教學(xué)，推動職業(yè)教育教學(xué)改革創(chuàng)新。

隨著教育信息化的快速發(fā)展，高新多媒體技術(shù)成為教育發(fā)展的推動力。虛擬技術(shù)是當(dāng)前研究的熱門領(lǐng)域之一，在教育領(lǐng)域上的應(yīng)用越來越多。將虛擬技術(shù)應(yīng)用于教學(xué)中，能夠創(chuàng)建一個虛擬仿真的環(huán)境，讓學(xué)生獲得多器官感知，生動形象地展現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容，營造一個仿真的情景式教學(xué)環(huán)境，充分調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，提高學(xué)習(xí)效率，增強(qiáng)學(xué)習(xí)效果，全面提升學(xué)生素質(zhì)。

1　信息化教學(xué)

1.1信息化教學(xué)的涵義

所謂信息化教學(xué)，就是在現(xiàn)代教育思想、理論的指引下，借助現(xiàn)代多媒體信息技術(shù)，開展教學(xué)活動。在信息化教學(xué)過程中，包括課堂的組織、教學(xué)模式、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)環(huán)境等都采用信息化手段去體現(xiàn)“教”與“學(xué)”［1］。

1.2教學(xué)目的

信息化教學(xué)的目的是利用現(xiàn)代信息技術(shù)手段，改變傳統(tǒng)的教學(xué)方式和方法，全方位實現(xiàn)教學(xué)改革，使教學(xué)活動不受時間、空間的限制，最大限度的實現(xiàn)教育公平化。

1.3教學(xué)設(shè)計

信息化教學(xué)借助信息化手段和環(huán)境，讓教師和學(xué)生都充分的參與到教學(xué)活動中來。信息化教學(xué)過程中不再是以教師為中心，學(xué)生是教學(xué)活動的中心，教師也不再是行使“演員”的角色，而是擔(dān)任“導(dǎo)演”的角色，借助虛擬技術(shù)，設(shè)計教學(xué)流程和教學(xué)資源，把學(xué)生充分調(diào)動起來積極地參與到知識點(diǎn)獲取的行動中來，讓學(xué)生演好自己的角色，培養(yǎng)學(xué)生的信息素養(yǎng)，優(yōu)化教學(xué)效果。教學(xué)設(shè)計如圖1所示。

2　虛擬現(xiàn)實技術(shù)

2.1定義

虛擬現(xiàn)實（Virtual Reality）是近年來興起的一門高新技術(shù)，也稱靈境技術(shù)或人工環(huán)境［2-3］。它是一門交叉性學(xué)科，涉及計算機(jī)仿真技術(shù)、多媒體技術(shù)、傳感器技術(shù)、人機(jī)接口技術(shù)、計算機(jī)圖形學(xué)等多學(xué)科領(lǐng)域。虛擬現(xiàn)實技術(shù)通過可穿戴設(shè)備及計算機(jī)仿真軟件，讓參與者獲得多器官感知體驗，仿佛身臨其境，身在其中。

圖1　信息化教學(xué)設(shè)計

2.2特征

虛擬現(xiàn)實技術(shù)具有多器官感知性、交換性、沉浸感3個突出的特征。

2.2.1多器官感知性

虛擬現(xiàn)實技術(shù)具有多器官感知性是指參與者獲得包括視覺感知、聽覺感知、觸覺感知、嗅覺感知等多種感官的體驗。

2.2.2互性

交互性是指在虛擬環(huán)境中參與者借助專用的設(shè)備或仿真軟件對虛擬環(huán)境的操作和考察的程度以及得到的響應(yīng)。

2.2.3沉浸感

虛擬現(xiàn)實中的沉浸感是指參與者置身于虛擬環(huán)境中的身臨其境的逼真程度。理想狀態(tài)下的虛擬環(huán)境能讓參與者醉入其中，難以分辨是真實空間還是虛擬空間，甚至超越現(xiàn)實。

虛擬技術(shù)應(yīng)用于教育是教育技術(shù)發(fā)展的一個飛躍。隨著虛擬技術(shù)的日益發(fā)展，虛擬技術(shù)正快步走入教育領(lǐng)域，并且未來會向虛擬教育延伸。

3　虛擬技術(shù)助力信息化教學(xué)

3.1教學(xué)信息化的需要

3.1.1學(xué)生現(xiàn)狀分析

高等職業(yè)教育要培養(yǎng)具有綜合職業(yè)素養(yǎng)的實用性人才，要求學(xué)生在具備一定文化水平的前提下具有一定的勞動技能，具有較強(qiáng)的動手操作能力。但是，以往的教學(xué)模式因為受到諸多因素的影響不符合職業(yè)教育的要求，也不能滿足教育信息化的需要。

近些年，高校不斷的擴(kuò)招，升入高職的學(xué)生大都是文化基礎(chǔ)差，學(xué)習(xí)欠缺主動性，有惰性和畏難情緒。很多課程再用傳統(tǒng)的教學(xué)手段難免教學(xué)效果欠佳，利用虛擬技術(shù)開展信息化教學(xué)，制作仿真課件或仿真實訓(xùn)平臺，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，深化學(xué)習(xí)，增強(qiáng)學(xué)習(xí)效果。

3.1.2輔助信息化教學(xué)

許多專業(yè)課程，教學(xué)知識點(diǎn)理論性較強(qiáng)，比較抽象，完全依靠教師的語言表述難以表達(dá)清楚，利用虛擬技術(shù)，把抽象的概念或模型立體的展現(xiàn)出來，用可視化的手段生動形象的展現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容，實現(xiàn)教學(xué)信息化，提高學(xué)習(xí)效率，增強(qiáng)教學(xué)效果。

職業(yè)院校實訓(xùn)課程較多，很多實訓(xùn)所需的實驗器件價格昂貴，損耗較多，因此只能分組實驗或者是省略實驗環(huán)節(jié)，這就很難保證每名學(xué)生都有動手操練的機(jī)會，教學(xué)效果大打折扣。如果利用虛擬技術(shù)制作虛擬仿真器件，虛擬實驗平臺，搭建虛擬實驗室［4］，學(xué)習(xí)者便可以不受時間地點(diǎn)限制走進(jìn)虛擬實驗室，操作虛擬儀器，開展虛擬仿真實訓(xùn)操練，仿佛置身于真實的場景中，多角度觀看仿真器件，進(jìn)行組裝訓(xùn)練。在虛擬實訓(xùn)中不用擔(dān)心器材的損耗，也不受外界條件限制，可多次重復(fù)操作，直至熟練掌握為止，這樣的虛擬實驗室的成本低、收益高、效果好，既能保證操作者絕對的安全性，也滿足了信息化教學(xué)的需要。

3.2課堂教學(xué)中的應(yīng)用

在信息化教學(xué)中，教師把文字、聲音、圖形、圖像、動畫、影像等信息融合到課件中，輔助教師教學(xué)，發(fā)揮了很大的作用，比單純的板書授課教學(xué)效果好很多。但是傳統(tǒng)的多媒體課件雖然具有一定的表現(xiàn)力和交互性，但是還不夠強(qiáng)，大多是用于課堂演示，教師起到了演員的作用，學(xué)生充當(dāng)了觀眾，與構(gòu)建主義學(xué)習(xí)理論不符，學(xué)生的課堂積極性沒有被充分調(diào)動起來。與傳統(tǒng)的多媒體課件相比，利用VRML等技術(shù)制作的課件在這些方面更有優(yōu)勢［5］。

利用VRML制作課件，能以三維的形式逼真的展現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容，為學(xué)生創(chuàng)建一個虛擬的、接近真實的學(xué)習(xí)場景，能吸引學(xué)生的眼球，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。在VRML制作的課件里增強(qiáng)了交互性，學(xué)生可以在虛擬場景中漫游、行走，學(xué)生從被動的聽課，變?yōu)榱苏n堂場景的參與者，由觀眾變成了演員，這就是虛擬現(xiàn)實課件的優(yōu)勢?？傊?，虛擬現(xiàn)實課件讓學(xué)生產(chǎn)生完全的沉浸感，很容易融入到虛擬的學(xué)習(xí)情境中［6］。

利用虛擬技術(shù)能夠創(chuàng)建逼真的虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境，以三維空間的形式展現(xiàn)一些抽象的概念或模型，這是普通課件無法比擬的。如果把所有的知識點(diǎn)都放到三維的虛擬世界去，那是不現(xiàn)實的，也沒有多大的價值和意義的?？梢允褂肅AD，3DMAX等工具進(jìn)行建模，再導(dǎo)入到VRML中，嵌入到課件中實現(xiàn)兩者的融合，增強(qiáng)互動的效果，提高課件的質(zhì)量，滿足信息化教學(xué)的需要。

4　虛擬技術(shù)對信息化教學(xué)的影響

（1）虛擬技術(shù)應(yīng)用于信息化教學(xué)中，可以突破“時空限制”，能進(jìn)一步縮小教育差距，促進(jìn)教育的公平化發(fā)展。（2）虛擬技術(shù)應(yīng)用于信息化教學(xué)中，能夠推動教與學(xué)的“雙重革命”，為共享優(yōu)質(zhì)資源、提高教育質(zhì)量提供了有效途徑。（3）虛擬技術(shù)應(yīng)用于信息化教學(xué)中，打造了“沒有圍墻的學(xué)?！保俏磥韺崿F(xiàn)全民學(xué)習(xí)、自主學(xué)習(xí)、終身學(xué)習(xí)的必然選擇。（4）虛擬技術(shù)應(yīng)用于信息化教學(xué)中，能夠匯聚 “海量知識資源”，提供人類文明傳承創(chuàng)新的重要平臺。

5　虛擬教學(xué)研究的發(fā)展趨勢

根據(jù)對虛擬現(xiàn)實技術(shù)及信息化教學(xué)的調(diào)研發(fā)現(xiàn)信息化教學(xué)將呈現(xiàn)以下趨勢：（1）物聯(lián)網(wǎng)和移動互聯(lián)技術(shù)將被廣泛應(yīng)用于信息化教學(xué)中。（2）教學(xué)信息化的技術(shù)實現(xiàn)方面將會融合多種技術(shù)，尤其是虛擬現(xiàn)實技術(shù)。（3）虛擬實驗實訓(xùn)平臺將深入的應(yīng)用于信息化教學(xué)實訓(xùn)中。

6　結(jié)語

在信息化教學(xué)中運(yùn)用現(xiàn)代多媒體信息技術(shù)設(shè)計教學(xué)活動，充分發(fā)揮計算機(jī)輔助教學(xué)的功能，把虛擬技術(shù)和現(xiàn)代信息技術(shù)融合到教學(xué)內(nèi)容活動中，更加生動、形象、逼真地表現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容，對學(xué)生動手能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)起到了積極、有效的作用。隨著虛擬技術(shù)與信息化教學(xué)的深度融合，未來的教育會更加有效。

［參考文獻(xiàn)］

［1］張一春.教師教育技術(shù)能力建構(gòu)——信息化環(huán)境下的教師專業(yè)發(fā)展［M］.南京：南京師范大學(xué)出版社，2007.

［2］郭鳳英.虛擬現(xiàn)實技術(shù)在網(wǎng)絡(luò)教學(xué)中的應(yīng)用［J］.北京聯(lián)合大學(xué)學(xué)報：自然科學(xué)版，2004（3）：77-79.

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［6］劉世彬，劉興彥.虛擬現(xiàn)實技術(shù)在輔助課堂教學(xué)中的應(yīng)用研究［J］.網(wǎng)絡(luò)與信息，2009（9）：16.

Research on the Application of Virtual Reality in the Information Teaching

Zhang Ju
（Department of Information Engineering， Liaoning Provincial College of Communications， Shenyang110122，China）

Abstract：The application of high and new technology has boosted the development of educational information. This paper analyzes the characteristics of information teaching and virtual reality technology, and points out the necessity and effect of applying virtual reality technology in the information teaching.

Key words：virtual reality; informationvirtual laboratory; 3d modeling

基金項目：信息化教指委2015年職業(yè)院校信息化教學(xué)研究課題；項目編號：2015LX081。

作者簡介：張菊（1978-），女，遼寧沈陽，副教授；研究方向：計算機(jī)應(yīng)用，計算機(jī)軟件與理論，虛擬現(xiàn)實。