王建華 吳華 郭川 王彥峰

摘 要：隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅猛發(fā)展，信息技術(shù)的不斷提升，綜合運(yùn)用前沿新技術(shù)，使得虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的在教育中的應(yīng)用日趨廣泛和深入。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)已經(jīng)被公認(rèn)為是二十一世紀(jì)重要的發(fā)展學(xué)科以及影響人們生活的重要技術(shù)之一。

關(guān)鍵詞：信息技術(shù)；虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)；教育

隨著信息技術(shù)的不斷發(fā)展，強(qiáng)大的軟件平臺(tái)和日益更新的硬件設(shè)備，推動(dòng)著計(jì)算能力、高清圖像處理能力和顯示技術(shù)、傳感器技術(shù)的不斷提升。通過綜合應(yīng)用計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)、可穿戴移動(dòng)計(jì)算技術(shù)、人機(jī)交互技術(shù)、人工智能技術(shù)等等前沿新技術(shù)，使得虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)重新回到科技界的視線內(nèi)，并迅速成為一個(gè)新熱點(diǎn)。通過虛擬技術(shù)，使參與者在虛擬環(huán)境中進(jìn)退自如的自由交互，并沉浸其中，充分發(fā)揮了人在虛擬系統(tǒng)中的主導(dǎo)作用，實(shí)現(xiàn)了人機(jī)交互內(nèi)容和方式的革新。如今虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在各個(gè)行業(yè)中被廣泛應(yīng)用，在實(shí)際的應(yīng)用過程中使用者都對(duì)虛擬技術(shù)所帶來的體驗(yàn)和使用效果給予了充分的肯定，同時(shí)也提出不斷改進(jìn)的期望。

1.虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)

1.1虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的概念

虛擬現(xiàn)實(shí)（virtual Reality，VR）作為一種綜合計(jì)算機(jī)圖形技術(shù)、多媒體技術(shù)、傳感器技術(shù)、人機(jī)交互技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、立體顯示技術(shù)以及仿真技術(shù)等多種科學(xué)技術(shù)而發(fā)展起來的計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的新技術(shù)，目前所涉及的研究應(yīng)用領(lǐng)域已經(jīng)包括軍事、醫(yī)學(xué)、心理學(xué)、教育、科研、商業(yè)、影視、娛樂、制造業(yè)、工程訓(xùn)練等。使用者不僅能夠通過虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)感受到在客觀物理世界中所經(jīng)歷的“身臨其境”的逼真性，而且能夠突破空間、時(shí)間以及其他客觀限制，感受到在真實(shí)世界中無法親身經(jīng)歷的體驗(yàn)。VR技術(shù)已經(jīng)被公認(rèn)為是21世紀(jì)重要的發(fā)展學(xué)科以及影響人們生活的重要技術(shù)之一。

1.2虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的特色

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在信息化教學(xué)和訓(xùn)練中應(yīng)用的最大特色是新型的人機(jī)交互。

1.2.1人機(jī)交互的特點(diǎn)

（1）改變了人機(jī)接口的內(nèi)容。提供“環(huán)境”，不是傳輸“數(shù)據(jù)，信息”。

（2）改變了人機(jī)接口的形式。操作者由視覺，聽覺，力覺感知環(huán)境，由自然的動(dòng)作操作環(huán)境。不是通過屏幕，鍵盤，鼠標(biāo)和計(jì)算機(jī)交互。

（3）改變了人機(jī)接口的效果。逼真的感知和自然的動(dòng)作.使操作者產(chǎn)生身臨其境的感覺。

1.2.2人機(jī)交互作用

一是通過視覺通道、聽覺通道、觸覺通道、運(yùn)動(dòng)接口和其他接口，給人類操作者提供環(huán)境信息。二是通過位置跟蹤和映射、語音識(shí)別等技術(shù)，感覺人類操作者的動(dòng)作和響應(yīng)。

2.虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在教育和培訓(xùn)中的應(yīng)用

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在很多領(lǐng)域都有應(yīng)用，通過其特有的視覺、聽覺、觸覺等感受到的虛擬環(huán)境，來做出判斷和響應(yīng)。虛擬現(xiàn)實(shí)應(yīng)用于教育是教育技術(shù)發(fā)展的一個(gè)飛躍，在教育領(lǐng)域中，把虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的產(chǎn)品作為一種新的學(xué)習(xí)工具，一方面可以使學(xué)習(xí)者從逼真的虛擬假想空間中獲取真實(shí)世界中得不到的或難以得到的經(jīng)驗(yàn)和感受，另一方面也使教師等教育工作者逐漸養(yǎng)成用數(shù)字時(shí)代的思維方式去教育學(xué)生的行為方式與習(xí)慣。

在教育領(lǐng)域的實(shí)踐中，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在教育中的應(yīng)用大致可以分為一些幾個(gè)方面：

（1）模擬訓(xùn)練

通過相應(yīng)的三維訓(xùn)練環(huán)境圖形圖像庫(kù)，包括訓(xùn)練的背景、占地場(chǎng)景、各種訓(xùn)練設(shè)備和訓(xùn)練人員等，為使用者創(chuàng)造一種險(xiǎn)象環(huán)生、逼近真實(shí)的立體訓(xùn)練環(huán)境，以增強(qiáng)其臨場(chǎng)感覺，提高訓(xùn)練質(zhì)量。例如：在虛擬的飛機(jī)駕駛訓(xùn)練系統(tǒng)中，學(xué)員可以反復(fù)操縱控制設(shè)備，學(xué)習(xí)在各種天氣情況下駕駛飛機(jī)就起飛，降落，通過反復(fù)訓(xùn)練，達(dá)到熟練掌握駕駛技術(shù)的目的。

（2）虛擬教學(xué)環(huán)境

在數(shù)字化時(shí)代下，虛擬教學(xué)環(huán)境不僅實(shí)現(xiàn)了為學(xué)生提供豐富、逼真的學(xué)習(xí)環(huán)境，快速查詢獲取相關(guān)的資源，而且也代表著數(shù)字化時(shí)代下學(xué)習(xí)環(huán)境的創(chuàng)新發(fā)展潮流，能夠跨越空間、時(shí)間的界限，及時(shí)準(zhǔn)確傳遞知識(shí)，具有更好的經(jīng)濟(jì)性。例如：中國(guó)科技大學(xué)研究室研制的“幾何光學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)平臺(tái)”是我國(guó)第一個(gè)虛擬教學(xué)軟件；北京航天航空大學(xué)針對(duì)分布式飛行采用虛擬規(guī)劃、虛擬設(shè)計(jì)采用虛擬教學(xué)技術(shù)等，虛擬教學(xué)環(huán)境越來越被廣泛的應(yīng)用。

（3）虛擬實(shí)驗(yàn)室

利于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)還可以搭建各種虛擬實(shí)驗(yàn)室，如地理、物理、化學(xué)等實(shí)驗(yàn)室，在實(shí)驗(yàn)室里學(xué)生可以大膽地做各種實(shí)驗(yàn)。比如在虛擬的地理實(shí)驗(yàn)室里，可以做地震、火山噴發(fā)等實(shí)驗(yàn)，感受地震和火山噴發(fā)帶我們的那種震撼；在虛擬物理實(shí)驗(yàn)室里，學(xué)生可以做重力、慣性等實(shí)驗(yàn)，了解重力對(duì)慣性秤的影響、重力與慣性秤的振動(dòng)周期的關(guān)系；在虛擬的化學(xué)實(shí)驗(yàn)室里，可以利用各種化學(xué)藥品、溫度計(jì)等工具，做各種不同的化學(xué)反應(yīng)，觀察燃燒、爆炸等反應(yīng)現(xiàn)象，近距離的觀察各種反應(yīng)現(xiàn)象。

3總結(jié)

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是本世紀(jì)發(fā)展的重要技術(shù)之一，并改變了人們的思維方式，改變了人們對(duì)世界、空間和時(shí)間的看法，是一項(xiàng)具有深遠(yuǎn)發(fā)展?jié)摿Φ男录夹g(shù)，也是具有廣泛應(yīng)用的新技術(shù)，虛擬作為一個(gè)新型的教學(xué)媒體，以其自身強(qiáng)大的教學(xué)優(yōu)勢(shì)和潛力，將會(huì)在教學(xué)過程中廣泛應(yīng)用并發(fā)揮重要作用，同時(shí)給我們的未來生活帶來翻天覆地的變化。

參考文獻(xiàn)

[1]《桌面虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在教育中的應(yīng)用》，賈晶晶，2008

[2]《虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)教育應(yīng)用的潛力、進(jìn)展與挑戰(zhàn)》，劉德建，2016

[3]《虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)及其應(yīng)用》李長(zhǎng)山，2006