1、 虛擬現實技術作為一門新興的技術類學科，因其能創造逼真的學習場景、并為學習者提供與場景良好的交互等特點，既可以為學習者提供一個真實的學習環境，克服研究性學習受到場地、時間等因素的限制，又可以排除其他對學習不利的影響因素。學習本章時多參閱其他書籍中的有關知識。 1. 虛擬現實的定義 2. 虛擬現實的本質特征 3. 虛擬現實系統的分類 4. 虛擬現實的Web3D技術 1.虛擬現實的基本概念虛擬現實的基本概念虛擬現實是指用立體眼鏡、傳感手套等一系列傳感輔助設施來實現的一種三維現實，通過這些設施以自然的方式（如頭的轉動、手的運動等）向計算機送入各種動作信息，并且通過視覺、聽覺以及觸覺設施使人們得到三維

2、的視覺、聽覺及觸覺等感官世界，隨著人們不同的動作，這些感覺也隨之改變。用戶可以從自己的視點出發，利用自然的技能和某些設備對這一生成的虛擬世界中的客體進行瀏覽和交互性考察。虛擬現實是一項綜合的技術，涉及計算機圖形學、人機接口技術、傳感技術及人工智能等技術，虛擬現實技術的根本目標就是達到真實的體驗效果和提高人機交互的功能，能夠達到或者部分達到這樣目標的系統一般稱為虛擬現實系統。 虛擬現實技術具有以下三個基本特征:，即 Immersion(沉浸)、Interaction(交互)和Imagination(構想)。用這三個“I”說明虛擬現實系統的三個基本特征。圖4.1 虛擬現實系統的特征 （1）沉浸式V

3、R 系統 （2）桌面式VR 系統 （3）增強式VR 系統 （4）分布式VR 系統 1Web3D技術的發展 （1）VRML技術 VRML是一種在網絡環境下描述虛擬三維模型和提供交互操作的跨平臺、開放式、解釋性的文本語言，具有強大的三維場景建模功能，可方便的構建虛擬的控制設備現場。VRML是一種建模語言，也是一種描述Internet上交互式3D多媒體和共享虛擬世界的開發標準。可在低帶寬異構的網絡環境下，進行低帶寬的傳輸和遠程指令的接收。利用VRML建立的三維場景可利用帶VRML瀏覽器插件的IE瀏覽器中瀏覽觀看，同時VRML支持三維聲音，可定義不同的事件觸發不同的聲音提示。由于VRML支持使用內建的

4、腳本語言如：Java、Javascript等，故VRML程序具有很強的交互功能。 （2） X3D技術 X3D(Extensible3DSpeeifieation)是新一代面向Web的交互式三維圖形規范，它向后兼容VRML97規范，與XML集成，采用構件化的設計思想，具有很強的可擴展性。X3D是VRML的繼承，相對于VRML，提供了一些新特性，已經有基于Java的源碼開放的網絡3D軟件問世。X3D采用模塊化的結構，使用多種文件編碼格式，是一種開放的、結構可擴展的、有統一應用程序模型界面的標準。在電子商務、可視化仿真、數據庫可視化、娛樂、教育等領域都有很好的應用前景。 Web3D的實現技術主要包括

5、三大部分：建模技術、顯示技術和三維場景中的交互技術。 （1）建模技術 （2）顯示技術 （3）交互技術 （1） Cult3D 界面介紹圖4-16 Cult3D Designer 5.3 主界面 Scene Graph（場景圖形）窗口 Actions（行為）窗口 Event Map（事件映射）窗口 Stage Window（演示窗口） Object position and orientation（對象位置和方向）窗口 Events（事件）窗口 Object properties（對象屬性）窗口 （1）Quest 3D技術 （2）OpenGVS （3）Virtools技術 4.2.1 虛擬現實技術

6、的教學應用理論基礎 1建構主義學習理論 （1）尊重學生的主體性 根據建構主義理論的觀點，學生應該是主動進行信息加工和建構知識的主體，而不是被動接受外部刺激成為知識灌輸的對象，因此，在教學設計中要體現學生的主體性，要求設計時要對學習者進行詳細分析，綜合考慮學習對象的年齡、自身經驗、知識水平等因素，利用虛擬現實技術，設計出適宜于學習者應用的學習軟件。 （2）創設有意義的情境 建構主義學習理論強調學習總是與一定的社會文化背景即“情境”相聯系的，在實際情境下進行學習，學習總要涉及到學習者原有的認知結構，學習者總是以其自身的經驗，包括正規學習前的非正規學習和科學概念學習前的日常概念，來理解和建構新的知識

7、和信息。有效的教學活動需要為學習者創設生動逼真的情境，讓學習者在一個接近于真實的情境中實現知識的意義建構。 隨著計算機和網絡技術的發展，越來越多的媒體應用于教育領域，一些教育工作者對媒體在教學中的應用進行探索，提出了媒體教學理論。最具代表性的是美國教育家戴爾的“經驗之塔”理論。戴爾認為，人們學習知識，一是由自己的直接經驗獲得，二是通過間接經驗獲得。當學習是按照由直接到間接、由具體到抽象這樣循環漸進的方式進行時，獲得知識和技能就比較容易。因此，教育應從具體經驗入手，逐步過渡到抽象。教育者應該盡可能為學習者提供獲得具體經驗的機會，幫助學習者理解抽象的知識。可以把一些語言、聲音、文字等手段不好傳達或學生不易理解的內容通過游戲設計的手段展現出來，比如科學探險、醫學實驗等，