虚拟现实技术在教学领域中的应用

虚拟现实技术在教学领域中的应用

喻泉

（北京林业大学信息学院数媒14-2班140844220）

摘要：虚拟现实技术是计算机科技，是将编辑好的三维数据通过各种不同的传输途径呈现在人们面前的新兴科技。目前，虚拟现实技术已广泛应用于航空航天、影视制作、医学实习、建筑设计、军事训练、体育训练、娱乐游戏等许多领域。本文将主要从虚拟现实技术的特点以及它在教学过程中的应用两方面探析两者的结合。

关键字：虚拟现实技术；教学媒体；变革；

Virtual reality technology and application in the field of education

YU-quan

(Institute of Information,Beijing Forest University,Digital media technology class 14-2 140844220)

Abstract: Virtual Reality Technology is a kind of computer new technology, which conveys the edited three-dimensional data by different ways to show to people. Nowadays, the virtual reality technology has already been widely used in many fields, such as aviation, film-making, medicine, architecture, military, sports and entertainment. In the educational area, the virtual reality technology has much more effect. This text is mainly to explore the basic character of the virtual reality technology and its use in the education. Key words: Virtual Reality Technology; Education Media; Reform Summarize;

前言

随着科学技术的迅速发展，新的教学媒体不断涌现，继多媒体之后，教育技术领域又出现了一个新型教学媒体，这就是虚拟现实技术（Virtual Reality）。虚拟现实技术是20世纪90年代以来兴起的一种新型信息技术，它利用三位图形生成技术、多传感交互技术以及高分辨显示技术，生成三维逼真的虚拟环境，使用者戴上特殊的头盔、数据手套等传感设备，或利用键盘、鼠标等输入设备，便可以进入虚拟空间，成为虚拟环境中的一员，进行实时交互，感知和操作虚拟世界中的各种对象，从而获得身临其境的感

受和体会。亲身去经历、亲身去感受比空洞抽象的说教更具说服力。主动去交互与被动的观看，有质的差别。教育界的专家指出:崭新的技术会带给我们崭新的教育思维，解决了教学过程中以前无法解决的一些难题，讲给我们的教育带来一系列的重大变革。尤其在科技研究、虚拟仿真校园、虚拟教学、虚拟实验、教育娱乐等方面的应用更具有广泛性。

一、虚拟现实技术的主要类型和基本特点

（一）虚拟现实系统的主要类型

（1）.桌面虚拟现实系统

桌面虚拟现实系统是一套基于普通PC平台的小型虚拟现实系统。利用中低端图形工作站及立体显示器产生虚拟场景，参与者使用位置跟踪器、数据手套、力反馈器、三维鼠标、或其它手控输入设备实现虚拟现实技术的重要技术特征。

（2）.沉浸式虚拟现实系统

沉浸式虚拟现实系统利用头盔显示器将用户的视觉、听觉和其他感觉封闭起来，产生一种身在虚拟环境中的错觉。

（3）.分布式虚拟现实系统

分布式虚拟现实系统是一个基于网络的可供异地多用户同时参与的分布式虚拟环境。在这个环境中，位于不同物理环境位置的多个用户或多个虚拟环境通过网络相连接，或者多个用户同时参加一个虚拟现实环境，通过计算机与其他用户进行交互，并共享信息。在分布式虚拟现实系统中，多个用户可通过网络对同一虚拟世界进行观察和操作，以达到协同工作的目的。

（4）.增强式虚拟现实系统增强式虚拟现实系统

也被称之为混合现实。它是通过电脑技术，将虚拟的信息应用到真实世界，两种信息相互补充、叠加、并同时寸在于同一个画面或者空间中。其目的在于通过把计算机生成的虚拟对象与真实环境融为一体的方式来增强用户对真实环境的理解。

（二）虚拟现实技术的基本特点

（1）.沉浸性

沉浸性是指计算机操作人员作为人机环境的主导者存在于虚拟环境中。多媒体技术虽然为人们提供了丰富多彩的信息表示形式，且使人与计算机可以交往，但是在交往过程中，人们只能从计算机外部去观察这些表现形式。而虚拟现实技术通过多维方式与计算机所创造的虚拟环境进行交互，使参与者全身心地沉浸在计算机所生成的三维虚拟环境中，产生身临其境的感觉，将人与环境融为一体，使操作人员相信在虚拟境界中人也是确实存在的，而且在操作过程中参与者可以自始至终地发挥作用，就像在真正的客观现实世界中一样。

（2）.交互性

交互性是指操作人员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（包括实时性）。例如，操作人员可以用手去直接抓取环境中的物体，这时手有握着东西的感觉，并可以感觉物体的重量，视场中的物体也随着手的移动而移动。

（3）.多感知性

多感知性是指由于虚拟现实系统中装有视、听、触、动、觉得传感及反应装置，因此，使用者在虚拟环境中可以获得视觉、听觉、触觉、动觉等多种感知，从而达到身临其境的效果。

二、虚拟现实技术在教学过程中的应用优势

（一）弥补远程教学条件的不足

在远程教学中，往往因为实验设备、实验场地、教育经费等方面的原因，而使一些应该开设的教学实验无法进行。利用虚拟现实系统，可以弥补这些方面的不足，学生足不出户便可以做各种各样的实验，获得与真实实验一样的体会，从而丰富感性认识，加深对教学内容的理解。

（二）避免真实实验或操作所带来的危险

以往对于危险的或对人身体健康有危害的实验，一般采用电视录像的方式来取代实验，学生无法直接参与实验，获得感性认识。利用虚拟现实技术进行虚拟实验，则可以消除这种顾虑。学生在虚拟实验环境中，可以放心地去做各种危险的货危害人体的实验。例如，虚拟的化学实验，可以避免化学反应所产生的燃烧，爆炸所带来的危险；虚拟的外科手术，可避免由于学生操作失误，而造成“病人”死亡的医疗事故，虚拟的飞机驾