賈瓊 蘇晶 朱宇琪 鄧磊

摘 要 隨著人工智能教育信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷進步發(fā)展，VR數(shù)字虛擬混合現(xiàn)實教學(xué)技術(shù)應(yīng)運而生，逐漸廣泛應(yīng)用到許多體育領(lǐng)域當中，其中高等教育在新歷史時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)實教學(xué)技術(shù)廣泛滲透到高等教育學(xué)科教學(xué)當中，如利用虛擬科學(xué)實驗室、體育模擬訓(xùn)練，以及數(shù)字體育場館等，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。基于此，本文就以其在VR虛擬增強現(xiàn)實教學(xué)技術(shù)應(yīng)用為研究切入點，探究其在高等教育教學(xué)中的實際實踐應(yīng)用發(fā)展策略。

關(guān)鍵詞 虛擬現(xiàn)實技術(shù) 高等教育 VR

中圖分類號：TP393.01 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0745（2021）01-0053-02

本文就針對VR虛擬數(shù)字現(xiàn)實混合技術(shù)在高等教育教學(xué)中的實際應(yīng)用相關(guān)問題，進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)實術(shù)在技術(shù)基本特征與實際應(yīng)用中的優(yōu)勢，進一步將其拓展到實際教學(xué)應(yīng)用中的層面，并以此結(jié)合高等教育實踐做出具有實踐性質(zhì)的嘗試與深入研究。

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

VR虛擬綜合現(xiàn)實仿真技術(shù)主要以新型計算機自動仿真技術(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)自動仿真等多種技術(shù)元素進行有機綜合，形成了先進的新型虛擬綜合現(xiàn)實仿真技術(shù)，并被廣泛應(yīng)用推廣到各個領(lǐng)域當中。本質(zhì)上來講，VR中的虛擬人機現(xiàn)實視覺技術(shù)就是通過利用未來人們“視、聽、觸”等多種感官視覺器官，通過高度虛擬人機畫面與真實聲音進行傳感，為未來人們量身制造高度虛擬仿真的人機虛擬現(xiàn)實畫面，讓未來人們身臨其境;同時也希望可以通過利用虛擬語言和互動手勢等視覺方式，形成人機交互視覺模式，帶給未來人們更好的高仿真視覺體驗。

1.1 遠程教育平臺

遠程電子教育服務(wù)平臺主要是泛泛指通過虛擬VR等虛擬增強現(xiàn)實教學(xué)技術(shù)，對高校重新擴建后的各個分校教室進行遠程教學(xué)，建立一種新型電子遠程教學(xué)活動場所，學(xué)生在教室里進行學(xué)習(xí)時，就可以在教室里對知識理論進行VR教學(xué)模擬，直接了解學(xué)科的相關(guān)理論和知識面拓展，在有限的空間里完成學(xué)習(xí)任務(wù)，達到理解教學(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)生很難在特定地點完成聽課，也很難到實驗場所進行實踐學(xué)習(xí)，傳統(tǒng)視頻網(wǎng)課也使得教學(xué)質(zhì)量大大下降。對此，利用VR虛擬技術(shù)，可以對線上課堂進行改造，相比于簡單的網(wǎng)絡(luò)視頻會議教學(xué)樣式的遠程科技教育教學(xué)方式，基于網(wǎng)絡(luò)虛擬化和現(xiàn)實教學(xué)技術(shù)的遠程科學(xué)教育技術(shù)平臺學(xué)生可以直接通過交互式遠程教學(xué)的教育課程資源目錄和教育網(wǎng)站鏈接作為遠程科學(xué)教育基礎(chǔ)技術(shù)，使遠程科學(xué)教育技術(shù)平臺的教學(xué)功能更加豐富完善。

2 VR虛擬現(xiàn)實技術(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)實空間中它能夠和模擬人的人體行為方式進行直接互動，交互時候所產(chǎn)生的人體感覺與虛擬現(xiàn)實一樣。其主要特點表現(xiàn)為：虛擬環(huán)境空間中的各種電子信息計算機對人的生理行為信息進行同步且是具有規(guī)律性和可預(yù)測性的計算，并將同步處理后的虛擬環(huán)境信息實時進行反饋，產(chǎn)生一種人與人在虛擬環(huán)境空間的自動同步信息交互。

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)展了教育虛擬增強現(xiàn)實學(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、存在和運動自主控制深度學(xué)習(xí)思考隨機學(xué)習(xí)。

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

3.1 虛擬實驗室的構(gòu)建

高等教育實際教學(xué)中，對于不同專業(yè)學(xué)科都非常需要充分培養(yǎng)每個學(xué)生的理論實踐操作能力，所以通常我們會特別涉及或說到“實驗操作”，有些時候會認為是一些危險性大系數(shù)較高的科學(xué)實驗，例如進行化學(xué)生物等學(xué)科實驗教學(xué)時，許多金屬材料具有高危險性，實驗器材容易損壞，這類實驗無法真正帶領(lǐng)學(xué)生在生活中進行手動操作。為了充分保障全體學(xué)生的安全，利用此虛擬技術(shù)對普通高等院校學(xué)生進行虛擬教學(xué)，可以客服以上危險的實驗條件和實驗環(huán)境，減少實驗器材的損失成本，又促進了學(xué)生對實驗操作理解和實驗效果認識，有效滿足高校構(gòu)建現(xiàn)實主義和虛擬情景教學(xué)認知以及高校智能化多媒體模擬教學(xué)等多項虛擬教學(xué)技術(shù)需求，能夠有效通過為在校學(xué)生本身提供真實化的模擬教學(xué)情境，將基礎(chǔ)知識與虛擬實踐訓(xùn)練形成交互教學(xué)模式，使在校學(xué)生通過真實虛擬情境觀察、操作與實踐訓(xùn)練，實現(xiàn)對基礎(chǔ)知識與實踐技能的全面虛擬掌握[2]。利用VR虛擬增強現(xiàn)實科學(xué)技術(shù)開發(fā)構(gòu)建新的虛擬科學(xué)實驗室，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)實驗同時，同時還由于可以充分參與融入到構(gòu)建虛擬科學(xué)實驗室的場景當中，改變了以往學(xué)生進行實驗操作和學(xué)習(xí)時，只能親自到達指定地點接觸實物、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，利用計算機模擬技術(shù)與數(shù)字等等技術(shù)，將虛擬數(shù)字教學(xué)場景組合設(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)場景、數(shù)字教學(xué)城市、校園體育場景等的，引導(dǎo)廣大學(xué)生在不同的教學(xué)場景中可以扮演不同的教學(xué)角色，通過利用虛擬數(shù)字場景可以獲得真實的教學(xué)體驗和視覺感受。學(xué)生甚至可以在虛擬環(huán)境中對學(xué)習(xí)的物體進行改造，這就增加了教學(xué)生動性以及加強了教師與學(xué)生間的溝通，有利于實現(xiàn)教對相關(guān)知識的普及，還可以在參觀文物等文化遺產(chǎn)時，還原當時的文物背景和歷史場景，使用播放故事的方式講解和評價，更加促學(xué)生進對文物的理解。以此不斷提高廣大學(xué)生自主學(xué)習(xí)工作效率，同時不斷拓展廣大學(xué)生的自主創(chuàng)新學(xué)習(xí)思維，促進高等教育課程教學(xué)技術(shù)水平的全面優(yōu)化提升，實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)虛擬增強現(xiàn)實+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之外的一種實際可操性的學(xué)習(xí)訓(xùn)練模式，主要是指利用一臺VR虛擬機在現(xiàn)實教學(xué)技術(shù)中，所需要模擬的多維操作場景，對每個學(xué)生身體進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)、三維場景仿真后的軍事體育文化活動模擬場、歷史文化展館以及室外建筑景觀設(shè)計仿真區(qū)等，都主要是通過利用3d交互技術(shù)，結(jié)合移動互聯(lián)網(wǎng)多項智能技術(shù)，來模擬實現(xiàn)的。能夠有效幫助學(xué)校教師主動引導(dǎo)廣大學(xué)生進行現(xiàn)實操作和進行訓(xùn)練，通過學(xué)生戴上移動立體眼鏡和移動頭盔、把握移動操作者的手柄等，來自動實現(xiàn)人機交互，讓廣大學(xué)生親身體驗真實的操作場景，而且大膽自主嘗試各種操作訓(xùn)練，并同時結(jié)合學(xué)校老師所需要傳授的教學(xué)理論知識，一方面可以提高學(xué)生實際操作訓(xùn)練能力，另一方面又能滿足新歷史時期學(xué)校教育教學(xué)改革中，對知識理論+教學(xué)實踐的互操作結(jié)合教學(xué)模式不斷革新的實際需求。而各種VR現(xiàn)實虛擬仿真現(xiàn)實駕駛技術(shù)就是能夠自動設(shè)計創(chuàng)造出各種模擬仿真的駕駛模擬訓(xùn)練環(huán)境場景，如高等教育汽車教學(xué)中針對在校學(xué)生模擬駕駛訓(xùn)練技能進行訓(xùn)練時，可以直接讓在校學(xué)生隨機進行各種仿真駕駛模擬訓(xùn)練，利用各種VR現(xiàn)實虛擬仿真現(xiàn)實駕駛技術(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、視覺和運動觸覺，獲得真實駕駛體驗，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)實技術(shù)在教育領(lǐng)域的發(fā)展前景

VR的虛擬增強現(xiàn)實教學(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。從實際應(yīng)用角度分析出發(fā)，目前雖然VR互動虛擬混合現(xiàn)實體育技術(shù)在我國教育教學(xué)行業(yè)的實際應(yīng)用范圍方面還很少，但由于VR互動虛擬混合現(xiàn)實體育技術(shù)本身仍然具有較強的體育教學(xué)技術(shù)優(yōu)勢和發(fā)展?jié)摿?，其設(shè)計多樣化、真實的生動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)特點將有機會大大提升在校學(xué)生的專業(yè)綜合理論實踐應(yīng)用能力。虛擬現(xiàn)實增強混合現(xiàn)實技術(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)實教學(xué)技術(shù)本身是當前全球信息科學(xué)技術(shù)高速進步發(fā)展下的新型技術(shù)產(chǎn)物，將其成功引進高等教育當中，不只是利于能有效培養(yǎng)廣大學(xué)生濃厚的體育訓(xùn)練活動興趣，拓展學(xué)生創(chuàng)新教學(xué)思維，而且仍利于有效改進體育教學(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)生只可以進行想象，而無法進行操作體驗的不足。學(xué)生可以以一種深層次的體驗學(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)揮當前VR教學(xué)虛擬混合現(xiàn)實教學(xué)技術(shù)的巨大潛力與優(yōu)勢作用，更加有效的推動教育的形式創(chuàng)新和促進教育的內(nèi)容更新。而本文就是針對一下VR數(shù)學(xué)虛擬混合現(xiàn)實相關(guān)科技在高等教育中廣泛應(yīng)用所需要進行的專題研究，了解了一下VR數(shù)學(xué)虛擬混合現(xiàn)實相關(guān)技術(shù)的實際研究價值與應(yīng)用特征，希望它們可以有效促進“虛擬現(xiàn)實技術(shù)+高等教育”全面科學(xué)發(fā)展。

參考文獻：

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

[2] 薛文君.虛擬現(xiàn)實技術(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