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        VR虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在教育領(lǐng)域的應(yīng)用前景研究

        2021-03-24 16:13:06賈瓊蘇晶朱宇琪鄧?yán)?/span>
        科海故事博覽·上旬刊 2021年1期
        關(guān)鍵詞:虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)高等教育

        賈瓊 蘇晶 朱宇琪 鄧?yán)?/p>

        摘 要 隨著人工智能教育信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷進(jìn)步發(fā)展,VR數(shù)字虛擬混合現(xiàn)實(shí)教學(xué)技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生,逐漸廣泛應(yīng)用到許多體育領(lǐng)域當(dāng)中,其中高等教育在新歷史時(shí)期教育改革開放背景下,也漸漸通過創(chuàng)新與探索轉(zhuǎn)變體育教學(xué)模式,將各種VR數(shù)字虛擬混合現(xiàn)實(shí)教學(xué)技術(shù)廣泛滲透到高等教育學(xué)科教學(xué)當(dāng)中,如利用虛擬科學(xué)實(shí)驗(yàn)室、體育模擬訓(xùn)練,以及數(shù)字體育場(chǎng)館等,給予了高等教育更新與多元化的體育教學(xué)方法與發(fā)展趨勢(shì)。基于此,本文就以其在VR虛擬增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)教學(xué)技術(shù)應(yīng)用為研究切入點(diǎn),探究其在高等教育教學(xué)中的實(shí)際實(shí)踐應(yīng)用發(fā)展策略。

        關(guān)鍵詞 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù) 高等教育 VR

        中圖分類號(hào):TP393.01 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1007-0745(2021)01-0053-02

        本文就針對(duì)VR虛擬數(shù)字現(xiàn)實(shí)混合技術(shù)在高等教育教學(xué)中的實(shí)際應(yīng)用相關(guān)問題,進(jìn)行全面性的剖析與深入探究,通過案例了解VR虛擬混合現(xiàn)實(shí)術(shù)在技術(shù)基本特征與實(shí)際應(yīng)用中的優(yōu)勢(shì),進(jìn)一步將其拓展到實(shí)際教學(xué)應(yīng)用中的層面,并以此結(jié)合高等教育實(shí)踐做出具有實(shí)踐性質(zhì)的嘗試與深入研究。

        1 VR虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的特征及應(yīng)用現(xiàn)狀

        VR虛擬綜合現(xiàn)實(shí)仿真技術(shù)主要以新型計(jì)算機(jī)自動(dòng)仿真技術(shù)為基礎(chǔ),將模擬人工智能、大數(shù)據(jù)、傳感和信息系統(tǒng)自動(dòng)仿真等多種技術(shù)元素進(jìn)行有機(jī)綜合,形成了先進(jìn)的新型虛擬綜合現(xiàn)實(shí)仿真技術(shù),并被廣泛應(yīng)用推廣到各個(gè)領(lǐng)域當(dāng)中。本質(zhì)上來講,VR中的虛擬人機(jī)現(xiàn)實(shí)視覺技術(shù)就是通過利用未來人們“視、聽、觸”等多種感官視覺器官,通過高度虛擬人機(jī)畫面與真實(shí)聲音進(jìn)行傳感,為未來人們量身制造高度虛擬仿真的人機(jī)虛擬現(xiàn)實(shí)畫面,讓未來人們身臨其境;同時(shí)也希望可以通過利用虛擬語言和互動(dòng)手勢(shì)等視覺方式,形成人機(jī)交互視覺模式,帶給未來人們更好的高仿真視覺體驗(yàn)。

        1.1 遠(yuǎn)程教育平臺(tái)

        遠(yuǎn)程電子教育服務(wù)平臺(tái)主要是泛泛指通過虛擬VR等虛擬增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)教學(xué)技術(shù),對(duì)高校重新擴(kuò)建后的各個(gè)分校教室進(jìn)行遠(yuǎn)程教學(xué),建立一種新型電子遠(yuǎn)程教學(xué)活動(dòng)場(chǎng)所,學(xué)生在教室里進(jìn)行學(xué)習(xí)時(shí),就可以在教室里對(duì)知識(shí)理論進(jìn)行VR教學(xué)模擬,直接了解學(xué)科的相關(guān)理論和知識(shí)面拓展,在有限的空間里完成學(xué)習(xí)任務(wù),達(dá)到理解教學(xué)和培養(yǎng)學(xué)習(xí)興趣。這不僅提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的效率還節(jié)省了時(shí)間成本[1]。VR虛擬課堂亦可克服許多外在環(huán)境條件,例如受疫情傳播的影響,學(xué)生很難在特定地點(diǎn)完成聽課,也很難到實(shí)驗(yàn)場(chǎng)所進(jìn)行實(shí)踐學(xué)習(xí),傳統(tǒng)視頻網(wǎng)課也使得教學(xué)質(zhì)量大大下降。對(duì)此,利用VR虛擬技術(shù),可以對(duì)線上課堂進(jìn)行改造,相比于簡(jiǎn)單的網(wǎng)絡(luò)視頻會(huì)議教學(xué)樣式的遠(yuǎn)程科技教育教學(xué)方式,基于網(wǎng)絡(luò)虛擬化和現(xiàn)實(shí)教學(xué)技術(shù)的遠(yuǎn)程科學(xué)教育技術(shù)平臺(tái)學(xué)生可以直接通過交互式遠(yuǎn)程教學(xué)的教育課程資源目錄和教育網(wǎng)站鏈接作為遠(yuǎn)程科學(xué)教育基礎(chǔ)技術(shù),使遠(yuǎn)程科學(xué)教育技術(shù)平臺(tái)的教學(xué)功能更加豐富完善。

        2 VR虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的特性

        2.1 交互性

        交互性的人是一種指電腦模擬出的三維人在虛擬現(xiàn)實(shí)空間中它能夠和模擬人的人體行為方式進(jìn)行直接互動(dòng),交互時(shí)候所產(chǎn)生的人體感覺與虛擬現(xiàn)實(shí)一樣。其主要特點(diǎn)表現(xiàn)為:虛擬環(huán)境空間中的各種電子信息計(jì)算機(jī)對(duì)人的生理行為信息進(jìn)行同步且是具有規(guī)律性和可預(yù)測(cè)性的計(jì)算,并將同步處理后的虛擬環(huán)境信息實(shí)時(shí)進(jìn)行反饋,產(chǎn)生一種人與人在虛擬環(huán)境空間的自動(dòng)同步信息交互。

        2.2 延伸

        在三大基本技術(shù)特性的的基礎(chǔ)之上,它也逐步發(fā)展了教育虛擬增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)學(xué)習(xí)技術(shù)在許多教育領(lǐng)域?qū)嵺`中的重要應(yīng)用,如多媒體感知、存在和運(yùn)動(dòng)自主控制深度學(xué)習(xí)思考隨機(jī)學(xué)習(xí)。

        3 VR虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在高等教育的優(yōu)化應(yīng)用路徑

        3.1 虛擬實(shí)驗(yàn)室的構(gòu)建

        高等教育實(shí)際教學(xué)中,對(duì)于不同專業(yè)學(xué)科都非常需要充分培養(yǎng)每個(gè)學(xué)生的理論實(shí)踐操作能力,所以通常我們會(huì)特別涉及或說到“實(shí)驗(yàn)操作”,有些時(shí)候會(huì)認(rèn)為是一些危險(xiǎn)性大系數(shù)較高的科學(xué)實(shí)驗(yàn),例如進(jìn)行化學(xué)生物等學(xué)科實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí),許多金屬材料具有高危險(xiǎn)性,實(shí)驗(yàn)器材容易損壞,這類實(shí)驗(yàn)無法真正帶領(lǐng)學(xué)生在生活中進(jìn)行手動(dòng)操作。為了充分保障全體學(xué)生的安全,利用此虛擬技術(shù)對(duì)普通高等院校學(xué)生進(jìn)行虛擬教學(xué),可以客服以上危險(xiǎn)的實(shí)驗(yàn)條件和實(shí)驗(yàn)環(huán)境,減少實(shí)驗(yàn)器材的損失成本,又促進(jìn)了學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)操作理解和實(shí)驗(yàn)效果認(rèn)識(shí),有效滿足高校構(gòu)建現(xiàn)實(shí)主義和虛擬情景教學(xué)認(rèn)知以及高校智能化多媒體模擬教學(xué)等多項(xiàng)虛擬教學(xué)技術(shù)需求,能夠有效通過為在校學(xué)生本身提供真實(shí)化的模擬教學(xué)情境,將基礎(chǔ)知識(shí)與虛擬實(shí)踐訓(xùn)練形成交互教學(xué)模式,使在校學(xué)生通過真實(shí)虛擬情境觀察、操作與實(shí)踐訓(xùn)練,實(shí)現(xiàn)對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)與實(shí)踐技能的全面虛擬掌握[2]。利用VR虛擬增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)科學(xué)技術(shù)開發(fā)構(gòu)建新的虛擬科學(xué)實(shí)驗(yàn)室,一方面不僅可以由于讓廣大學(xué)生充分觀察和深入了解科學(xué)實(shí)驗(yàn)同時(shí),同時(shí)還由于可以充分參與融入到構(gòu)建虛擬科學(xué)實(shí)驗(yàn)室的場(chǎng)景當(dāng)中,改變了以往學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作和學(xué)習(xí)時(shí),只能親自到達(dá)指定地點(diǎn)接觸實(shí)物、了解相關(guān)設(shè)備的情形,全面性地拓展學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐思維,有效率地提高師生學(xué)習(xí)工作效率。

        3.2 數(shù)字場(chǎng)館漫游

        在高等教育課程教學(xué)中,教師還甚至可以根據(jù)教學(xué)專業(yè)課的特點(diǎn),利用計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)與數(shù)字等等技術(shù),將虛擬數(shù)字教學(xué)場(chǎng)景組合設(shè)定成為具有不同差異性,如虛擬數(shù)字教育博物館教學(xué)場(chǎng)景、數(shù)字教學(xué)城市、校園體育場(chǎng)景等的,引導(dǎo)廣大學(xué)生在不同的教學(xué)場(chǎng)景中可以扮演不同的教學(xué)角色,通過利用虛擬數(shù)字場(chǎng)景可以獲得真實(shí)的教學(xué)體驗(yàn)和視覺感受。學(xué)生甚至可以在虛擬環(huán)境中對(duì)學(xué)習(xí)的物體進(jìn)行改造,這就增加了教學(xué)生動(dòng)性以及加強(qiáng)了教師與學(xué)生間的溝通,有利于實(shí)現(xiàn)教對(duì)相關(guān)知識(shí)的普及,還可以在參觀文物等文化遺產(chǎn)時(shí),還原當(dāng)時(shí)的文物背景和歷史場(chǎng)景,使用播放故事的方式講解和評(píng)價(jià),更加促學(xué)生進(jìn)對(duì)文物的理解。以此不斷提高廣大學(xué)生自主學(xué)習(xí)工作效率,同時(shí)不斷拓展廣大學(xué)生的自主創(chuàng)新學(xué)習(xí)思維,促進(jìn)高等教育課程教學(xué)技術(shù)水平的全面優(yōu)化提升,實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)虛擬增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)+高等教育課程教學(xué)的融合發(fā)展創(chuàng)新目的。

        3.3 模擬訓(xùn)練

        模擬訓(xùn)練模式是除了理論知識(shí)之外的一種實(shí)際可操性的學(xué)習(xí)訓(xùn)練模式,主要是指利用一臺(tái)VR虛擬機(jī)在現(xiàn)實(shí)教學(xué)技術(shù)中,所需要模擬的多維操作場(chǎng)景,對(duì)每個(gè)學(xué)生身體進(jìn)行的各種操作模擬訓(xùn)練,如初中教育操作訓(xùn)練模擬區(qū)、三維場(chǎng)景仿真后的軍事體育文化活動(dòng)模擬場(chǎng)、歷史文化展館以及室外建筑景觀設(shè)計(jì)仿真區(qū)等,都主要是通過利用3d交互技術(shù),結(jié)合移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)多項(xiàng)智能技術(shù),來模擬實(shí)現(xiàn)的。能夠有效幫助學(xué)校教師主動(dòng)引導(dǎo)廣大學(xué)生進(jìn)行現(xiàn)實(shí)操作和進(jìn)行訓(xùn)練,通過學(xué)生戴上移動(dòng)立體眼鏡和移動(dòng)頭盔、把握移動(dòng)操作者的手柄等,來自動(dòng)實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互,讓廣大學(xué)生親身體驗(yàn)真實(shí)的操作場(chǎng)景,而且大膽自主嘗試各種操作訓(xùn)練,并同時(shí)結(jié)合學(xué)校老師所需要傳授的教學(xué)理論知識(shí),一方面可以提高學(xué)生實(shí)際操作訓(xùn)練能力,另一方面又能滿足新歷史時(shí)期學(xué)校教育教學(xué)改革中,對(duì)知識(shí)理論+教學(xué)實(shí)踐的互操作結(jié)合教學(xué)模式不斷革新的實(shí)際需求。而各種VR現(xiàn)實(shí)虛擬仿真現(xiàn)實(shí)駕駛技術(shù)就是能夠自動(dòng)設(shè)計(jì)創(chuàng)造出各種模擬仿真的駕駛模擬訓(xùn)練環(huán)境場(chǎng)景,如高等教育汽車教學(xué)中針對(duì)在校學(xué)生模擬駕駛訓(xùn)練技能進(jìn)行訓(xùn)練時(shí),可以直接讓在校學(xué)生隨機(jī)進(jìn)行各種仿真駕駛模擬訓(xùn)練,利用各種VR現(xiàn)實(shí)虛擬仿真現(xiàn)實(shí)駕駛技術(shù)能夠構(gòu)建各種仿真駕駛模擬訓(xùn)練環(huán)境,通過學(xué)生聽覺、視覺和運(yùn)動(dòng)觸覺,獲得真實(shí)駕駛體驗(yàn),在安全的各種仿真模擬駕駛訓(xùn)練環(huán)境中快速完成駕駛訓(xùn)練。

        4 VR虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在教育領(lǐng)域的發(fā)展前景

        VR的虛擬增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)教學(xué)技術(shù)還希望可以廣泛發(fā)展用于課堂外的文化教育,例如通過音樂、美術(shù)等對(duì)感興趣的學(xué)生深度教育培養(yǎng),沉浸式課堂數(shù)字圖書館的整合開發(fā),等等。從實(shí)際應(yīng)用角度分析出發(fā),目前雖然VR互動(dòng)虛擬混合現(xiàn)實(shí)體育技術(shù)在我國教育教學(xué)行業(yè)的實(shí)際應(yīng)用范圍方面還很少,但由于VR互動(dòng)虛擬混合現(xiàn)實(shí)體育技術(shù)本身仍然具有較強(qiáng)的體育教學(xué)技術(shù)優(yōu)勢(shì)和發(fā)展?jié)摿?,其設(shè)計(jì)多樣化、真實(shí)的生動(dòng)體育課堂將大大提高體育學(xué)生的自主學(xué)習(xí)和綜合理解能力,大大提高體育教學(xué)工作效率。交互性的教學(xué)特點(diǎn)將有機(jī)會(huì)大大提升在校學(xué)生的專業(yè)綜合理論實(shí)踐應(yīng)用能力。虛擬現(xiàn)實(shí)增強(qiáng)混合現(xiàn)實(shí)技術(shù)給高等教育培訓(xùn)行業(yè)發(fā)展帶來的一切將逐漸日益來越受到我國高等教育者的高度技術(shù)關(guān)注和廣泛性的青睞,必將最終使其技術(shù)不可避免更快更多地被廣泛應(yīng)用于高等教育以及職業(yè)培訓(xùn)各個(gè)領(lǐng)域,發(fā)揮其重要技術(shù)引導(dǎo)者的作用。

        5 結(jié)語

        VR虛擬混合現(xiàn)實(shí)教學(xué)技術(shù)本身是當(dāng)前全球信息科學(xué)技術(shù)高速進(jìn)步發(fā)展下的新型技術(shù)產(chǎn)物,將其成功引進(jìn)高等教育當(dāng)中,不只是利于能有效培養(yǎng)廣大學(xué)生濃厚的體育訓(xùn)練活動(dòng)興趣,拓展學(xué)生創(chuàng)新教學(xué)思維,而且仍利于有效改進(jìn)體育教學(xué)模式與課程結(jié)構(gòu),這種功能改變了以往教學(xué)中學(xué)生只可以進(jìn)行想象,而無法進(jìn)行操作體驗(yàn)的不足。學(xué)生可以以一種深層次的體驗(yàn)學(xué)習(xí),給我國傳統(tǒng)高等教育向更為現(xiàn)代化多元化的教育教學(xué)模式的轉(zhuǎn)變引路,發(fā)揮當(dāng)前VR教學(xué)虛擬混合現(xiàn)實(shí)教學(xué)技術(shù)的巨大潛力與優(yōu)勢(shì)作用,更加有效的推動(dòng)教育的形式創(chuàng)新和促進(jìn)教育的內(nèi)容更新。而本文就是針對(duì)一下VR數(shù)學(xué)虛擬混合現(xiàn)實(shí)相關(guān)科技在高等教育中廣泛應(yīng)用所需要進(jìn)行的專題研究,了解了一下VR數(shù)學(xué)虛擬混合現(xiàn)實(shí)相關(guān)技術(shù)的實(shí)際研究?jī)r(jià)值與應(yīng)用特征,希望它們可以有效促進(jìn)“虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)+高等教育”全面科學(xué)發(fā)展。

        參考文獻(xiàn):

        [1] 張鵬,陳勁松,徐蘇.VR虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在高等教育的應(yīng)用分析[J].湖北農(nóng)機(jī)化,2019(21):67-68.

        [2] 薛文君.虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在高等教育管理變革中的應(yīng)用研究[J].傳播力研究,2019,03(19):257.

        沈陽建筑大學(xué),遼寧 沈陽 110168

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