淺談虛擬現(xiàn)實技術(shù)在高等教育的應(yīng)用

　　摘 要 通過對虛擬現(xiàn)實技術(shù)理論陳述，部分實例進(jìn)行分析，著手于軟硬件兩方面，結(jié)合高等教育中已有的優(yōu)秀實例，對虛擬現(xiàn)實技術(shù)在高等教育領(lǐng)域的應(yīng)用提出部分建議。
　　關(guān)鍵詞 虛擬現(xiàn)實 增強(qiáng)現(xiàn)實 三維技術(shù) 教育 軟件開發(fā)
　　中圖分類號：G434 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A
　　虛擬現(xiàn)實技術(shù)到現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)展十多年了，近幾年發(fā)展極為迅速�？纱┐魇降某两�式體驗，讓這項技術(shù)在社會中得到極大地推廣和使用。在高等教育領(lǐng)域，也越來越多的將該技術(shù)引入到科研和教學(xué)上。下面，我們來具體談?wù)劇?br>　　1虛擬現(xiàn)實在教育領(lǐng)域的應(yīng)用
　　虛擬現(xiàn)實技術(shù)在傳遞信息方面是多媒體技術(shù)的一大突破。VR所傳遞的信息不僅僅是簡單的圖形、聲音或者超文本，而是一系列實時生成的擬真聲像信息、觸覺和運(yùn)動感知（未來還要加上嗅覺和味覺）等。VR最大的特點(diǎn)就是“身臨其境”，這和教育原理中的“情景構(gòu)建”理論不謀而合，因此將VR應(yīng)用到教育領(lǐng)域也成為一個較為熱門的研究方向。
　　下面列舉了幾種典型的VR在教育領(lǐng)域的應(yīng)用：
　　1.1 VR訓(xùn)練場和實驗臺
　　顧名思義，VR訓(xùn)練場和實驗臺就是在虛擬世界中構(gòu)建出實驗場所來供學(xué)習(xí)者進(jìn)行活動與操作。由于操作對象從實際存在的物體變成了虛擬世界中的模型，允許操作方式會隨著教學(xué)設(shè)計者的設(shè)計精細(xì)程度而增加或者減少（一般是減少），設(shè)計者可以給出較為精簡的操作流程提示告知學(xué)習(xí)者應(yīng)當(dāng)怎樣控制和處理“眼前”的對象。同時，從虛擬現(xiàn)實的體驗來看，利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)，可以建立各種虛擬實驗室，如地理、物理、化學(xué)、生物實驗室等等，擁有傳統(tǒng)實驗室難以比擬的優(yōu)勢。利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)建立起來的虛擬實訓(xùn)基地，其“設(shè)備”與“部件”多是虛擬的，可以根據(jù)隨時生成新的設(shè)備。教學(xué)內(nèi)容可以不斷更新，使實踐訓(xùn)練及時跟上技術(shù)的發(fā)展。虛擬現(xiàn)實技術(shù)能夠為學(xué)生提供生動、逼真的學(xué)習(xí)環(huán)境，如建造人體模型、電腦太空旅行、化合物分子結(jié)構(gòu)顯示等，在廣泛的科目領(lǐng)域提供無限的虛擬體驗，從而加速和鞏固學(xué)生學(xué)習(xí)知識的過程。虛擬現(xiàn)實的沉浸性和交互性，非常有利于學(xué)生的技能訓(xùn)練。包括軍事作戰(zhàn)技能、外科手術(shù)技能、教學(xué)技能、體育技能、汽車駕駛技能、果樹栽培技能、電器維修技能等各種職業(yè)技能的訓(xùn)練。
　　1.2科技研究與模擬觀測
　　清華大學(xué)在計算機(jī)基礎(chǔ)課程中，還增加了虛擬現(xiàn)實相關(guān)的內(nèi)容。清華大學(xué)利用虛擬儀器構(gòu)建了汽車發(fā)動機(jī)檢測系統(tǒng)；北京師范大學(xué)教育部虛擬現(xiàn)實應(yīng)用工程研究中心就主要從事這項技術(shù)在文化遺產(chǎn)保護(hù)和醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用，先后開發(fā)了北京胡同虛擬現(xiàn)實游覽交互系統(tǒng)、秦兵馬俑陣列運(yùn)動模擬、虛擬內(nèi)窺鏡等程序；華中理工大學(xué)機(jī)械學(xué)院工程檢測實驗室將其虛擬實驗室成果在網(wǎng)上公開展示，供遠(yuǎn)程教育使用；復(fù)旦大學(xué)、上海交通大學(xué)、暨南大學(xué)等一批高校也開發(fā)了一批新的虛擬儀器系統(tǒng)用于教學(xué)和科研。
　　1.3虛擬校園
　　“不出門便知天下事”在前互聯(lián)網(wǎng)時代已經(jīng)開始逐步實現(xiàn)，而VR系統(tǒng)將賦予這句中國古諺以更新的內(nèi)涵。相比傳統(tǒng)的主要提供音視頻及超文本內(nèi)容的遠(yuǎn)程教育系統(tǒng)來說，若能用VR系統(tǒng)構(gòu)建高度仿真的校園，我們就可以克服由于交互性或互動性不足所帶來的一系列問題。比如，國外一些高校利用VR技術(shù)吸引生源，推廣校園文化。位于美國佐治亞州的Savannah藝術(shù)設(shè)計院校成為第一個大規(guī)模使用VR技術(shù)的高校，錄制好校園介紹并寄給已被錄取但尚未入學(xué)的學(xué)生。
　　2虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)在高等教育的發(fā)展期望
　　人對自然界有視聽觸味嗅五種感覺，后三種是較難通過硬件設(shè)備模擬的。觸覺直接和身體的運(yùn)動接觸有關(guān)，因此想要達(dá)到高度擬真的運(yùn)動控制及受力反饋，最好的方案依然是將人體的實際動作傳遞到虛擬世界中去。實現(xiàn)這一需求的輸入設(shè)備包括體感服等，但仍很難解決輸出即受力反饋問題。
　　類似這樣的問題，還未能很好的解決。所以很多高等學(xué)府也將虛擬現(xiàn)實技術(shù)作為科研課題進(jìn)行研究，在技術(shù)上真正實現(xiàn)突破�！癡R+ 教育”是有技術(shù)門檻的，人們對VR 的認(rèn)知普遍不多，在市場上VR 容易被仿冒及誤導(dǎo)使用， 從而讓大家對VR 的期待值一降再降，導(dǎo)致最后VR 還未真正問世，就已經(jīng)淪為了供過于求的“垃圾”科技， 這讓正牌VR 的損失難以估量。產(chǎn)品內(nèi)容方面，硬件配置與學(xué)科教育契合度偏低，VR 教育課程的開發(fā)缺乏學(xué)科教育專家和老師的參與。而相對于使用Oculus、HTC Vive 等純虛擬現(xiàn)實環(huán)境來說，增強(qiáng)現(xiàn)實環(huán)境不需要佩戴沉重的頭盔，不需要放置捕獲用戶空間位置的專用定位器和特定的活動范圍空間。它僅需要一臺電腦配合一個普通攝像頭，或者僅需要平板電腦或手機(jī)（ 本身自帶攝像頭），即可做到真實環(huán)境和虛擬對象的融合互動。因此，這種對硬件條件要求不高的學(xué)習(xí)技術(shù)更容易在學(xué)校落地，并擁有更多的受眾用戶。更重要的是，增強(qiáng)現(xiàn)實環(huán)境將虛擬的學(xué)習(xí)內(nèi)容與現(xiàn)實環(huán)境進(jìn)行了有意義的關(guān)聯(lián)。所以，AR 技術(shù)作為當(dāng)前研究熱點(diǎn)之一的VR 技術(shù)的分支，更能為學(xué)生創(chuàng)設(shè)出一個科學(xué)探究的環(huán)境。
　　因此，在未來教育中，我們應(yīng)深掘教育規(guī)律， 借助VR/AR 學(xué)習(xí)環(huán)境，構(gòu)建技術(shù)平臺支撐下的新型教學(xué)模式，探求VR/AR 學(xué)習(xí)環(huán)境如何支持學(xué)與教， 以提升學(xué)生在課堂教學(xué)中的學(xué)習(xí)效果，通過重塑學(xué)習(xí)方式回歸教育本質(zhì)，對培育創(chuàng)新型人才和教育提供支持。
　　參考文獻(xiàn)
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