虚拟现实与增强现实技术在教学中的应用

虚拟现实与增强现实技术在教学中的应用

作者：杨雪果

来源：《艺术殿堂》2018年第09期

【摘要】2016年被称为“虚拟现实元年”，虚拟现实的出现，为各行各业带来了便利，同时，增强现实是随着虚拟现实发展起来的，增强现实也给人们提供了极佳的体验。基于此，文章首先对虚拟现实和增强现实进行简要介绍，然后分析虚拟现实和增强现实在教学中的应用，旨在为相关人员提供借鉴，提升教学水平。

【关键词】虚拟现实；增强现实；教学；应用

《国家教育事业发展“十三五”规划》中提到“要全力推动信息技术与教育教学深度融合。综合利用互联网、大数据、人工智能和虚拟现实技术探索未来教育教学新模式”。这充分说明了虚拟现实和增强现实的重要性。将虚拟现实和增强现实应用在教学中，能够有效提升教学的趣味性，激发学生兴趣，提升教学质量。

1、虚拟现实技术与增强现实技术概述

1.1虚拟现实技术

虚拟现实，是一种基于多媒体计算机技术、传感技术、仿真技术的沉浸式交互环境。具体地说，就是采用计算机技术生成逼真的视觉、听觉、触觉一体化的特定范围的虚拟环境，用户借助必要的设备以自然的方式与虚拟环境中的对象进行交互作用、相互影响，从而产生亲临等同真实环境的感受和体验。虚拟现实是一个学科高度综合交叉的科学技术领域，具有3I特性，即沉浸性（Immersion）、交互性（Interaction）、构想性（Imagination）。虚拟现实与人工智能（AI）技术及其他相关领域技术结合，将会使其还具有智能（Intelligent）和自我演进演化（Evolution）特征。

1.2增强现实技术

增强现实技术是在虚拟现实技术的基础上发展起来的，具体而言，增强现实技术就是基于网络的定位、跟踪、计算机的交互、显示灯技术，将计算机形成的虚拟信息叠加到现实场景中，对现实世界进行补充，使人们在视觉、听觉、触觉等方面增强对现实世界的体验。增强现实具有三大特点，即虚实结合、实时交互和三维配准。

2、虚拟现实技术和增强现实技术在教学中的应用

2.1头戴式虚拟现实设备在教学中的应用

头戴式虚拟现实设备是一种虚拟现实常见的应用设备，其可分为分体式虚拟现实头盔和移动虚拟现实头盔，头戴式虚拟现实设备一般包括头戴式显示器、数据手套、位置跟踪器等，如图1所示。国外有脸谱、谷歌、微软、三星等公司的虚拟现实头盔产品，国内有微视酷、蚁视、暴风魔镜、中兴、乐视、华为、小米等100多种虚拟现实头盔产品。结合国内外的研究报告以及目前虚拟现实教育实践情况，虚拟现实和增强现实技术在生物、物理、化学、工程技术、工艺加工、飞行驾驶、语言、历史、人文地理、文化习俗等教学中均可应用。学生使用头戴式虚拟现实设备体验学习时具有置身真实情境的沉浸式感觉，能给学生以绝佳的真实体验，使人如身临其境，让书本中的内容变得可见、可触摸、可感知。

2.2桌面式虚拟现实设备在教学中的应用

美国zSpace公司开发的虚拟现实教育一体机是具有代表性的桌面式虚拟现实设备。2015年底，我国将zSpaceZ300引入中国，2016年4月“智创空间”获赠6套该设备用于创客教育和STEAM教育的推广普及，至今共有2700多人次来体验学习。

zSpaceZ300的内容覆盖了小学、初中和高中的生命科学、数学、物理、化学、历史、地理、地球与空间科学、艺术等多个学科，课件总数达440多个。该平台还提供课件资源开发系统，教师可以根据需要将stl、obj等格式的3D模型文件导入系统，同时可以加入文本、图片、声音和视频文件，教师可以像制作PPT课件一样进行修改和自主开发能够在Z300平台上运行的课件资源。

2.3手持式增强现实设备在教学中的应用

手持式增强现实设备多采用移动设备与APP软件相结合的方式。APP有视+AR、AR、4D 书城、幻视、视视AR、尼奥照照等，另外有多种增强现实图书都有相配套的APP，如《机器人跑出来了》《实验跑出来了》《恐龙争霸赛来了》这套“科学跑出来”系列增强现实科普读物

有iRobot AR、iScience AR、恐龙争霸赛来了等多个APP，它们的原理都是采用手机摄像头获取现实世界影像，通过手机在现实世界上叠加虚拟形象的形式，实现增强现实的特殊显示效果。有的APP中提供了丰富的教育资源，如安全教育、科普读物、识字卡片、益智游戏等。使用方法有两种：一种是手机APP与相配套的纸质图书一起使用，用手机摄像头扫描图书上的图片，在手机屏幕上即可呈现出图书中的内容；另一种使用方法是运用APP下载增强现实资源，并与外界实景叠加。手扶式增强现实设备特效较为逼真，将这些设备应用在教学中，能夠提升学习过程的真实性，让学生沉浸其中，激发学生的学习兴趣，提升教学效果。

结语

总而言之，教师应认识到虚拟现实和增强现实应用于教学中的重要意义，不断加深自己对虚拟现实和增强现实的理解，并积极将其应用在教学中。通过分析手持式虚拟现实与增强现实设备、桌面式虚拟现实与增强现实设备、头戴式虚拟现实与增强现实设备的特点，根据教学情况对其进行合理选择，为教学质量的提升提供保障。

参考文献：

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[2]王辞晓，李贺，尚俊杰.基于虚拟现实和增强现实的教育游戏应用及发展前景[J].中国电化教育，2017（08）：99-107.

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[4]谢琼.虚拟现实技术在教学中的应用研究——评《虚拟/增强现实技术及其应用》[J].江西社会科学，2017，37（11）：267.