虛擬現(xiàn)實技術(shù)在教育中的應用探究

1、178挑戰(zhàn)、機遇與發(fā)展：應用教育技術(shù)促進教育創(chuàng)新虛擬現(xiàn)實技術(shù)在教育中的應用探究，徐妲’鐘紹春馬相春(東北師范大學理想信息技術(shù)研究院吉林省教育軟件重點實驗室教育部數(shù)字化學習支撐技術(shù)工程研究中心吉林省長春市130024)摘要：介紹了虛擬現(xiàn)實技術(shù)的概念、特點及在各個領域的應用情況，著重探討虛擬現(xiàn)實技術(shù)在教育中的應用優(yōu)勢和應用方式，介紹了在虛擬現(xiàn)實技術(shù)應用于教育領域中需要解決的關(guān)鍵技術(shù)，提出虛擬現(xiàn)實在教育中的應用會朝著基于網(wǎng)絡環(huán)境的桌面級虛擬現(xiàn)

2、實方向發(fā)展，同時，提出了虛擬現(xiàn)實技術(shù)與移動學習相結(jié)合的設想。關(guān)鍵詞：虛擬現(xiàn)實；教育；應用；移動學習一、引言虛擬現(xiàn)實技術(shù)是綜合了計算機圖形技術(shù)、多媒體技術(shù)、傳感器技術(shù)、人機交互技術(shù)、網(wǎng)絡技術(shù)、立體顯示技術(shù)以及仿真技術(shù)等多種科學技術(shù)發(fā)展起來的，目前所涉及的研究應用領域包括：教育、科研、軍事、醫(yī)學、藝術(shù)、商業(yè)、影視、體育、娛樂、制造業(yè)、工程訓練等，虛擬現(xiàn)實技術(shù)被人們認為是21世紀重要發(fā)展學科以及影響人們生活的一項重要技術(shù)，Ⅲ當然，虛擬現(xiàn)實技術(shù)

3、的發(fā)展也給教育事業(yè)帶來了新的活力。虛擬現(xiàn)實技術(shù)模擬出的事物或環(huán)境，是客觀存在的或是在客觀世界難以實現(xiàn)或根本無法實現(xiàn)的。它具有多感知性、沉浸性、想象性、交互性、實時性等特點，使得它在教育的應用中可以發(fā)揮特有的優(yōu)勢；它可以用于教學展示，虛擬實驗室的建立，與網(wǎng)絡結(jié)合進行分布式協(xié)作學習；涉及到的關(guān)鍵技術(shù)主要有：三維實體建模、實時三維圖像生成、數(shù)據(jù)壓縮、跨平臺和跨應用等技術(shù)；它在教育中的應用將主要向基于網(wǎng)絡環(huán)境的桌面級的教育應用系統(tǒng)方向發(fā)展。將虛

4、擬現(xiàn)實技術(shù)應用于移動學習是一個新的應用，也將會引起人們的關(guān)注。二、虛擬現(xiàn)實技術(shù)(一)虛擬現(xiàn)實技術(shù)的概念虛擬現(xiàn)實是從英文“VirtualReality”一詞翻譯過來的，“Virtual”的含義即這個世界或環(huán)境是虛擬的，不是真實的，是由計算機生成的，存在于計算機內(nèi)部的世界；“Reality”的含義是現(xiàn)實的世界或現(xiàn)實的環(huán)境，這里的“現(xiàn)實”實際上是泛指在物理意義上或功能上存在于世界的任何事物與環(huán)境，它可以是客觀存在的，也可以是在客觀世界難以實現(xiàn)

5、或根本無法實現(xiàn)的，把兩者結(jié)合起來就稱為虛擬現(xiàn)實，也就是說，本來不存在的事物和環(huán)境，通過各種技術(shù)虛擬出來，感覺到如同處在真實世界的一樣。L31(二)虛擬現(xiàn)實技術(shù)的特征1多感知性。是指除了一般計算機技術(shù)所具有的視覺、聽覺感知之外，還有力覺感知、運動感知，甚至還包括味覺感知、嗅覺感知等，理想的虛擬現(xiàn)實技術(shù)應該具有一切人類所具有的感知功能。[4]2沉浸性。又稱臨場感，是虛擬現(xiàn)實技術(shù)的主要特征。它是指用戶可以完全沉浸于計算機生成的虛擬環(huán)境中，用。

6、徐妲(1985一)，女，遼寧省錦州市人，項士，從事虛擬仿真教學軟件研究。180挑戰(zhàn)、機遇與發(fā)展：應用教育技術(shù)促進教育創(chuàng)新受。它同樣可用于旅游景點以及功能眾多、用途多樣的商品推銷，因為用虛擬現(xiàn)實技術(shù)展現(xiàn)這類商品的魅力，比單用文字或圖片宣傳更加有吸引力。[935虛擬體育仿真虛擬現(xiàn)實在體育領域的應用是比較新的應用方式。國家體育總局體育科學研究所體育系統(tǒng)仿真實驗室研發(fā)的輕松保齡球游藝健身機(EasyBowling)就是是利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)，結(jié)合三

7、維實時圖形顯示、動畫、交互式碰撞檢測和圖像處理等技術(shù)開發(fā)成功的一項新產(chǎn)品，是虛擬現(xiàn)實技術(shù)在娛樂和健身行業(yè)的一項典型應用。虛擬跑步機，可以在視景系統(tǒng)的管理下，構(gòu)造虛擬的場景，運動者可以感受在不同的虛擬世界中健身，比如：可以模擬在天壇公園、草原、巴黎等等。也可以通過Internet／Intranet實現(xiàn)異地在共同的虛擬世界中健身，比如，身在北京、上海兩地的人們可以實現(xiàn)并肩漫步紐約的情景。三、虛擬現(xiàn)實技術(shù)在教育中的應用優(yōu)勢虛擬現(xiàn)實技術(shù)的廣泛應

8、用，開發(fā)技術(shù)的逐漸成熟，使得其在教育領域的應用中也會發(fā)揮它自身的優(yōu)勢。(一)彌補教學條件不足，降低教學成本在現(xiàn)實教學中，經(jīng)常會遇到實驗設備、實驗場地、教學經(jīng)費等的限制，致使一些必要的教學環(huán)節(jié)或?qū)嶒灮顒訜o法開展。虛擬現(xiàn)實技術(shù)的引進，使我們可以立足于有限的設備資金投入，有針對性地設計、開發(fā)各種模擬實驗或虛擬教學軟件，建立虛擬學習環(huán)境，讓學生獲得與現(xiàn)實教學一樣的體驗。[6]并可以通過計算機網(wǎng)絡改善教學條件，實現(xiàn)教育資源共享，節(jié)省實驗設備和場地

9、的投資，而不用考慮易耗品的消耗。[71(二)打破空間、時間對教學的限制，不受客觀條件的影響虛擬現(xiàn)實技術(shù)可以跨越時奎，模擬現(xiàn)實世界的客觀現(xiàn)象?？臻g方面，從宇宙天體到原子結(jié)構(gòu)，學生都可以進入其中親身考察。例如：學生可以暢游海底、太空，能夠深入原子內(nèi)部觀察電子運動；也可以進行異地、實時的學習協(xié)作與對抗演練。時間方面，虛擬現(xiàn)實技術(shù)可以將一些長時間或長期的變化過程壓縮到可接受的時間里呈現(xiàn)給學生，也可以將反應過快的現(xiàn)象放慢，利于學生觀察學習。這樣，

10、像生物遺傳規(guī)律、大陸漂移、天體運動、爆炸反應等知識的教學或?qū)嶒炑芯烤湍軌虻靡孕蜗笾庇^、完整地進行。(三)可有效避免真實實驗或操作帶來的各種危險帶有危險性的實驗或教學環(huán)節(jié)，往往采用理論講授或電視錄像教學的方法來表現(xiàn)；學生難以獲得較深刻的感性認識。虛擬實驗環(huán)境的構(gòu)建，學生就可以親自操控各種危險性實驗或教學訓練活動，切身感受各種可能的過程與效果。爆炸性的化學實驗、風險性的外科手術(shù)、飛機駕駛等教學科目，都可以通過虛擬現(xiàn)實技術(shù)的使用而得以妥善開展

11、?！?1(四)更加形象逼真虛擬現(xiàn)實技術(shù)具有沉浸性、想象性、交互性、多感知性和實時性等特點，虛擬現(xiàn)實模擬出來的三維模型比傳統(tǒng)的二維圖片或文本等學習材料更加接近客觀現(xiàn)實世界，更加生動形象，更具說服力，并且允許學生與其進行交互，這是普通的教學環(huán)境所遠不能及的。從三維實體展示，到實時交互控制，學生可以輕松沉浸到虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)中，從客觀世界出發(fā)，幫助了學生對知識的理解和掌握，在很大程度上提高了教學質(zhì)量和教學效率。四、虛擬現(xiàn)實技術(shù)在教育中的應用方式(