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虚拟现实技术在教育中的应用

时间:2012-10-16 16:59来源:未知 作者:360期刊网 点击:

  随着科学技术的迅猛发展,新的教学手段不断涌现,继多媒体技术之后,教学技术领域又出现一种新型教学媒体,它就是虚拟现实技术。

  一、虚拟现实技术简述及其基本特征虚拟现实技术,英文名为VirtualReality,简称VR技术,是集成了计算机图形技术、计算机仿真技术、人工智能、传感技术、显示技术、网络并行处理等技术的最新发展成果,借助于计算机技术及硬件设备,产生一种人为虚拟的环境,这种虚拟的环境是通过计算机图形构成的三维数字模型,并编制到计算机中去生成→个以视觉感受为主,也包括听觉、触觉的综合可感知的人工环境,从而使得在视觉上产生一种沉浸于这个环境的感觉,可以直接观察、操作、触摸、检测周围环境及事物的内在变化,并能与之发生"交互"作用,使人和计算机很好地"融为一体",给人一种"身临其境"的感觉,因此虚拟现实技术的最大特点是用户可以用自然方式与虚拟环境进行交互操作,改变了过去人类除了亲身经历,就只能间接了解环境的模式,从而有效地扩展了人们的认知手段和领域。

  虚拟现实技术的三个最突出的特征,即它的3个"I"特性:沉浸感、交互性、想象性。

  沉浸性一-指用户感到作为主角存在于模拟环境中的真实程度。虚拟现实技术由计算机产生逼真的兰维立体图像,使用者戴上头盔显示器和数据手套等交互设备,便可以与虚拟环境中的各种对象的相互作用,就如同在现实世界中的一样。

  交互性一指用户对模拟环境内物体的可操作程度和从环境得到反馈的自然程度。使用者不仅可以利用键盘、鼠标进行交互,而且能够通过特殊头盔,数据手套等传感设备进行交互。

  想象性一是指虚拟现实技术具有广阔的可想像空间,可拓宽人类的认知范围,不仅可再现真实存在的环境,也可以随意构想客观不存在的甚至是不可能发生的环境。

  二、虚拟现实技术在教育教学中的应用及其优越性

  1.虚拟教学虚拟现实技术为学习者提供了丰富的学习资源以及选择学习材料和学习方式的机会o如物理、化学和数学等科目中的各种概念都是很抽象的,在传统的教学中只能依靠教师的口头讲述来向学生传授,而利用虚拟现实技术,教师和学生一起经历虚拟环境,观察一些关键性问题,还能让学生自己"进入其中"进行详细观察,大大提高学生的理解能力和掌握能力。

  2.虚拟实验或实训虚拟实验利用虚拟现实技术,可以建立各种虚拟实验室,可以根据需要随时生成各种"虚拟"新的设备,教学内容可以不断更新,使实践训练能够及时跟上技术的发展,为学生提供了生动、逼真的学习环境,从而加速和巩固学生学习知识的过程。

  3.虚拟仿真校园虚拟校园也是虚拟现实技术在教育培训中最早的具体应用o以虚拟现实技术作为远程教育基础平台,可为高校扩大招生后设置的分校和远程教育教学点提供可移动的电子教学场所,通过交互式远程教学的课程目录和网站,对各个终端提供开放性的、远距离的持续教育,还可为社会提供新技术和高等职业培训的机会,创造更大的经济效益与社会效益o由此可见,虚拟现实技术应用于教育教学,具有巨大的优越性:

  1.展示全方位、多角度的教学内容,更好地适应信息化教育的要求运用利用虚拟现实技术,可丰富教学内容,将实验、实训等技能训练搬到课堂中进行,可恰如其分地演示→些复杂的、抽象的、不宜直接观察的自然过程和现象,全方位、多角度地展示教学内容,极大丰富了课堂的教学内容。

  2.可突破时空限制,营造开放性的网上探索学习运用虚拟现实技术,突破传统教科书的限制,使每一位学习者都可以根据自己的学习特点,从网上自由地选择适合的学习资源,适合于自己的方式进行学习。这种探索性的学习,有利于激发学生的创造性思维。

  3.可节省成本、规避风险通常我们由于设备、场地、经费等硬件的限制,许多实验都无法进行。而利用虚拟现实系统,学生足不出户便可以做各种实验,获得与真实实验一样的体会。

  在保证教学效果的前提下,极大的节省了成本。另外,利用虚拟现实技术进行虚拟实验,学生就可以放心地去做真实环境中具有各种危险的实验,从而规避了风险。

  三、虚拟现实技术在教育应用中存在的问题及展望目前,虚拟现实技术日益广泛地应用于教育教学领域。但还存在一定的问题,主要表现在:

  1.虚拟现实的效果还有待加强虚拟现实的表示侧重于几何表示,缺乏逼真的物理、行为模型,虚拟现实技术在感知方面,视觉合成研究的较多,昕觉、触觉关注较少,真实性与实时性不足,其虚拟的效果还需要进→步加强。

  2.硬件环境还有待提高,成本问题有待降低与虚拟现实技术相关的设备普遍存在使用不方便,效果不佳等情况,难以达到虚拟现实系统所需的要求,基于嗅觉、味觉的设备还没有成熟及商品化。硬件设备品种有待进一步扩展。虚拟现实系统应用的相关设备价格较昂贵,且设备局限性很大,需进一步使其轻巧化和降低成本,才能更有利于推广应用。

  虚拟现实技术作为一种新型的教学媒体,在未来教育中,会与传统教学进一步融合,且因其强大的沉浸度、交互性、多感知的人性化特性,必将对教育领域产生深远的影响,获得更加广阔的应用和发展前景。

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