虚拟现实技术在教育中的应用探讨

２００８年第３期（下半月）软件导刊・教育技术

进的重要信息。主题资源式网站为了能够使学习者准确、迅速、便捷地获取相关信息，对其进行可用性测试是十分必要的。依照ＩＡ可用性测试的部分理论，对于主题资源式网站信息构建的评价主要从整体结构、分类和搜索３个方面进行。

（１）整体结构评价。主题资源式教育网站结构是指站点作为一个整体的完善度，包括站点的形式、内容、功能等。具体评价指标包括：①站点结构是否全面反映这个教育网站的目标；②要确保建立主题资源式教育网站的全部需求都能准确反映在网站结构中；③站点结构和学习者期望相适应的程度；④网站内容结构设计是否科学、合理。

（２）分类评价。分类在这里是指内容对象分类的一致性、系统性和完整性。分类评价主要是衡量：①同一类目里子类的相似程度。同一类目里子类必须具备极大的相似性，但要避免内容重叠，造成信息冗余；②同级类目之间应坚持最低相似性原则；③下级类目对上一级类目内涵的表达程度；④子类应全面、系统地反映父类所要表达的内容信息。

（３）搜索评价。建立搜索系统来搜索需要的信息内容，具体的评价指标包括：①是否提够有效的站内搜索；②搜索信息的方法是否简单、清晰；③搜索结果的相关性怎样；④无效搜索出现的频率。

此外，学习者测评也是十分必要的，学习者在网上浏览、检索信息的过程中会对网站内容信息组织的优劣、链接有效性、导航正确性产生最直观的感受，获得的测评结果（即可通过用户体验以用户信息反馈的形式表现出来）对网站的改进和完善具有重要的参考价值。

５结束语

ＩＡ信息构建理论不仅仅是一种理论，一种方法，更是一种理念。在美国，ＩＡ设计已成为网站开发的必备内容。在我国，利用ＩＡ进行网站设计还只是刚刚起步，但是ＩＡ理论指导主题资源式教育网站建设具有重要意义，它将给我们带来一个精心组织、图文并茂、便于导航、标记醒目、多种选择、全新面孔的教育网站。

参考文献：

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图书情报技术，２００４（６）．

［５］赖茂生．关于信息构建（ＩＡ）的十个问题［Ｊ］．江西图书馆学刊，

２００４（１）．

［６］甘利人，王晓蓉．可用性测试方法在ＩＡ研究中的应用［Ｊ］．情报理论

与实践，２００４（４）．

［７］杨艳萍．网站信息构建评价［Ｊ］．初探情报理论与实践，２００４（４）．

（责任编辑：沈正道）

收稿日期：２００７－１１－０８

作者简介：梁琨（１９８１～），男，四川巴中人，西南大学计算机与信息科学学院教育技术学２００５级硕士研究生，研究方向为现代教学传媒技术；黄小

丽（１９８２～），女，江西新余人，湖北经济学院教育技术部助理实验师，研究方向为教育技术学。

１虚拟现实技术概述

虚拟现实从本质上讲是一种先进的计算接口技术，是由计算机和电子技术创建的新世界，是一个看似真实的模拟环境。

它将现实世界中存在或者不存在的事物和环境，通过各种技术虚拟出来，再根据视觉、听觉、触觉、味觉、嗅觉等因素的协同作

虚拟现实技术在教育中的应用探讨

梁

琨１，黄小丽２

（１．西南大学计算机与信息科学学院，重庆４００７１５；２．湖北经济学院教育技术部，湖北武汉４３０２０５）摘

要：虚拟现实技术是一种辅助教学手段，它改变了单一外部刺激的教学模式，有利于知识的获取与保持，能

有效地促进学生认知结构的形成和发展，使人们的认识观念、教育观念发生根本性的变化。探讨了虚拟现实技术及其在教育教学中的应用优势及其对教学产生的影响。

关键词：虚拟现实技术；教学手段；教学模式；知识获取中图分类号：Ｇ４３４

文献标识码：Ａ

文章编号：１６７２－７８００（２００８）０３－００８０－０３

技术应用

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用，通过多种传感设备，使用户可根据自身的感觉，以人的自然技能对虚拟世界中的对象进行考察和操作，以自然的方式与这个环境进行交互（包括感知环境并干预环境），通过实现用户和该环境直接进行交互并参与其中的事件，使参与者“沉浸”于模拟环境，感觉到就如真实的世界一样，从而产生置身于相应真实环境的虚幻感、沉浸感和真实感。它集先进的计算机技术、传感与测量技术、仿真技术、微电子技术等为一体，是２０世纪科学技术进步的结晶［２］［５］。

２虚拟现实技术在教育领域中的应用

２．１虚拟校园

虚拟校园是虚拟现实技术在教育领域最早的具体应用，虽然大多数虚拟校园仅仅实现校园场景的浏览功能，但虚拟现实技术提供的活的浏览方式，全新的媒体表现形式都具有非常鲜明的特点［６］。天津大学早在１９９６年，在ＳＧＩ硬件平台上，基于ＶＲＭＬ国际标准，最早开发了虚拟校园，使没有去过天津大学的人，可以领略近代史上久富盛名的大学。随着网络时代的来临，网络教育迅猛发展，尤其是在宽带技术将大规模应用的今天，国内一些高校已经开始逐步推广、使用虚拟校园模式。２．２虚拟教学

在虚拟教学方面，可以应用教学模拟进行演示、探索、游戏教学。利用简易型虚拟现实技术表现某些系统（自然的、物理的、社会的）的结构和动态，为学生提供一种可供他们体验和观测的环境。建立教学模拟的关键工作是创建被模拟对象（真实世界）的模型，然后用计算机描述此模型，通过运算产生输出。这些输出能够在一定程度上反映真实世界的行为。教学模拟是一种十分有价值的ＣＡＩ模式，在教学中有广泛的应用。例如中国地质大学开发的地质晶体学学习系统，利用虚拟现实技术演示它们的结构特征，直观明了。

２．３虚拟培训

虚拟现实技术的特点在虚拟培训方面表现得比较突出。虚拟现实技术的沉浸性和交互性，使学生能够在虚拟学习环境中扮演一个角色，全身心地投入学习，这非常有利于学生的技能训练。利用沉浸型虚拟现实系统，可以做各种各样的技能训练，对高职技能性教学有着无比强大的推动作用。西南交通大学开发的ＴＤＳ－ＪＤ机车驾驶模拟装置可摸拟列车起动、运行、调速及停车全过程，可向司机反馈列车运行过程中的重要信息。如每节车辆的车钩力或加速度、列车管压力波传递过程等，进行特殊运行情况下的事故处理，有完善的训练结果评价及合理的评分标准。它在国内首先采用计算机成像及Ｗｉｎｄｏｗｓ界面，是国内市场占有率最高的模拟装置，可任意进行列车编组，可选择任意线路断面，可在有场景条件下模拟操纵，也可在无场景情况下。

２．４虚拟培训

尽管虚拟实验室还不能达到真实实验室的相似程度，但与真实实验相比具有很多优点，如：虚拟实验室不存在磨损、破坏，还可反复使用；虚拟实验有利于避免真实实验操作所带来的各种危险；虚拟实验可以把抽象的理论概念直观化、形象化，方便学习者对概念的理解；虚拟实验有利于培养学生的探索精神和创新意识，利用虚拟实验可以对学习者学习过程中提出的各种假设模型进行虚拟，学习者可以直接观察这一假设所产生的结果和效果，并判断其在现实中的可行性。中国科技大学开发的几何光学设计实验平台是全国第一套基于虚拟现实的教学软件。它用计算机模拟的智能仪器代替价格昂贵、操作复杂、容易损坏、维修困难的实验仪器，具有操作简便、效果真实、物理图像清晰、着重突出物理实验设计思想的特点，也使教学内容、实验设备、教学指导与操作者的思考利用计算机有机地融合到了一起。

３虚拟现实技术应用于教育的优势

（１）沉浸感。虚拟现实技术是根据人类的视觉、听觉和生理、心理特点，由计算机产生逼真三维立体图像，学习者成为虚拟场景中的一份子，其与虚拟环境中各种对象的相互作用就如同在现实世界中的一样。当学习者在场景中移动，改变自己在虚拟场景中的位置时，虚拟场景中的图像、声音等信息也实时地跟随变化，并对观察者的动作进行反馈。学习者在虚拟场景中，一切感觉与现实极度相似，所体会到的将是一个与现实世界极其接近的教学情景。根据建构主义的观点，学习成功的关键在于主动性、社会性和情景性。虚拟现实场景的沉浸感恰恰为学习者提供了一种有利于其知识建构的情景性。

（２）自主性。虚拟现实场景是一个三维立体的空间，学习者处于虚拟现实场景中具有实时任意活动的自由。因而，利用虚拟现实技术来表现教学重难点问题，学习者可以根据个人特点选择最佳的认知策略，迅速掌握所学知识的精华。虚拟现实的这种自主性是其它媒体形式所无法比拟的［７］。

（３）交互性。交互性是虚拟现实系统最显著的特征。虚拟现实系统中的人机交互是一种自然的交互，学习者不仅可以利用电脑键盘、鼠标与虚拟境界中的物体进行交互，而且能够通过特殊头盔、数据手套等传感设备进行交互。计算机能根据学习者头、手、眼、语言及身体的运动，调整系统呈现的图像和声音。学习者通过自身的语言、身体运动或动作等自然技能，就能对虚拟环境中的对象进行考察或操作。

（４）多感知性。虚拟现实系统中装有视、听、触、动觉的传感及反应装置，学习者在虚拟环境中可获得视觉、听觉、触觉、动觉等多种感知信息，因而可以充分调动各种感官的积极性，进行实时的全方位的学习。

（５）功能替代性。虚拟现实境界能提供多种感知信息，学习者在学习时，可以利用一种感知能力代替另一种感知能力进行学习，因而身有残疾的学习者可以利用多种感知信息来弥补其在某一方面的缺陷。例如，有视觉障碍的学习者可以通过听觉、触觉等方面的刺激来弥补其在视觉信息获取上的不足，而手部有残疾的人可以利用声音与虚拟境界中的物体交互。虚拟现实

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