1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上圖形圖像新技術(shù)報告專業(yè)： 班級： 學(xué)號： 姓名： 郵箱： 日期：2018年6月20日專心-專注-專業(yè)報  告  正  文虛擬現(xiàn)實技術(shù)的在教育領(lǐng)域的應(yīng)用摘要：虛擬現(xiàn)實技術(shù)是由計算機產(chǎn)生，通過視、聽、觸覺等作用，使用戶產(chǎn)生身臨其境感覺的交互式視景仿真，具有多感知性、存在感、交互性和自主性等特征。其應(yīng)用范圍廣，使用方便，有廣闊的發(fā)展空間。本文列舉了一例虛擬現(xiàn)實技術(shù)實例，闡述了虛擬現(xiàn)實在教育領(lǐng)域的應(yīng)用。關(guān)鍵詞：虛擬現(xiàn)實；教育應(yīng)用；經(jīng)驗學(xué)習(xí)；虛擬現(xiàn)實教育引言: 虛擬現(xiàn)實技術(shù)可以使參與者能夠與真實的三維模型進(jìn)行實時可控的

2、交互，能高度逼真地模擬人在自然環(huán)境中的視、聽、動等行為，為科學(xué)研究發(fā)展提供了極大便利。一、虛擬現(xiàn)實技術(shù)的概念與現(xiàn)狀虛擬現(xiàn)實技術(shù)是由計算機產(chǎn)生，通過視、聽、觸覺等作用，使用戶產(chǎn)生身臨其境感覺的交互式虛擬現(xiàn)實，具有多感知性、 存在感、交互性和自主性等特征。目前已在軍事、醫(yī)學(xué)、設(shè)計和娛樂等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。 它具有三大重要特征：交互性，沉浸性，想象性：(1)交互性參與者可對模擬環(huán)境中的事物進(jìn)行操作，并能從環(huán)境中獲得反饋，其過程的自然程度便是交互性的體現(xiàn)。例如拿取物體的真實感和物體隨手的移動運動。通過這一特征，虛擬現(xiàn)實可以模擬出如現(xiàn)實生活中一樣的互動體驗。(2)沉浸性也可稱作是臨場感，是指參與者在虛

3、擬環(huán)境中感受到的真實感程度，其理想狀態(tài)可以使參與者難辨是現(xiàn)實還是虛擬，使參與者能全身心的投入到虛擬環(huán)境中，無論是視覺、聽覺、觸覺，甚至嗅覺、味覺都如同真實環(huán)境一樣。沉浸性的高低影響了虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)性能高低。(3)想象性虛擬現(xiàn)實具有廣闊的想象空間，不僅可以模擬現(xiàn)實存在的事物，更可以模擬現(xiàn)實中不存在或不常見的事物，通過想象性，來擴(kuò)大人們的認(rèn)知范圍，以滿足人們在各種環(huán)境因素下的特殊要求。虛擬現(xiàn)實這種技術(shù)離我們的日常生活也很近，例如三維計算機游戲。虛擬現(xiàn)實通過逼真的三維模型和仿真環(huán)境來使參與者擁有真實的體驗，把復(fù)雜難懂的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為可觀察的三維模型，從而達(dá)到使參與者全面直觀的了解整個系統(tǒng)信息的目的。2、

4、虛擬現(xiàn)實技術(shù)在教育領(lǐng)域的獨特發(fā)展優(yōu)勢（一）為教育工作者提供代入式教學(xué)工具當(dāng)虛擬現(xiàn)實技術(shù)被應(yīng)用于教育領(lǐng)域時，它能夠體現(xiàn)出諸多的獨特優(yōu)勢。首先，在現(xiàn)代教育中采用虛擬現(xiàn)實技術(shù)，能夠為教育工作者提供全新的工具，他們利用 VR 技術(shù)將輕松代入更多學(xué)生進(jìn)入學(xué)習(xí)思考，更高效的讓學(xué)生進(jìn)入學(xué)習(xí)狀態(tài)。虛擬現(xiàn)實的目標(biāo)是在特定活動中激發(fā)、鼓勵學(xué)生，與此同時，還能夠讓學(xué)生體驗動手參與的學(xué)習(xí)樂趣。不過讓虛擬現(xiàn)實在教學(xué)中更具吸引力的是，它能夠在毫無風(fēng)險的情況下，讓學(xué)習(xí)者參與實踐和進(jìn)行模仿。這可以被用于難以進(jìn)行現(xiàn)場實驗的、傳統(tǒng)的教學(xué)環(huán)境中，如相隔萬里的某個工程實踐項目模擬，師生可以打破時空限制投入到臨場感的教學(xué)中去。再如傳授

5、學(xué)生關(guān)于安全程序和有危險性的實驗練習(xí)，VR 技術(shù)不會真正置師生于危險環(huán)境，這就提供了安全的講解條件和訓(xùn)練環(huán)境。不過與其它的新技術(shù)一樣，虛擬現(xiàn)實在教育中的應(yīng)用也會引發(fā)關(guān)于實用性和接受性的顧慮。（二）為不同專業(yè)背景的求知者提供交互式學(xué)習(xí)平臺在虛擬現(xiàn)實技術(shù)教育中，虛擬現(xiàn)實提供了一種特殊的感覺，能夠幫助說服學(xué)生學(xué)習(xí)更多的知識。在工程建設(shè)實驗室，VR 被用于提高學(xué)生的實踐知識，并改進(jìn)他們獨立解決問題的能力。虛擬現(xiàn)實技術(shù)可以幫助學(xué)生把他們的理論知識應(yīng)用到實際工程問題中。虛擬現(xiàn)實在這一領(lǐng)域的應(yīng)用，可以在實訓(xùn)之前加入虛擬實驗環(huán)節(jié)，這將減少教學(xué)過程中對危險化學(xué)品的使用，并減少學(xué)生犯下的錯誤，提高練習(xí)效率。在醫(yī)學(xué)

6、外科教學(xué)中使用虛擬現(xiàn)實技術(shù)，能夠幫助外科醫(yī)生在實際開展手術(shù)前掌握他們的能力水平。醫(yī)學(xué)教育已展示出使用 3D 計算機應(yīng)用的巨大興趣，特別是在人體解剖學(xué)領(lǐng)域。根據(jù)對使用 3D 模型改進(jìn)人體解刨學(xué)學(xué)習(xí)流程的研究表明，使用此類的技術(shù)能夠?qū)W(xué)生產(chǎn)生積極影響。職業(yè)教育受到社會廣泛關(guān)注，特別是“加快職業(yè)教育發(fā)展、推進(jìn)現(xiàn)代職教體系建立”等國家政策的引導(dǎo)，對培訓(xùn)市場產(chǎn)生了一定影響。虛擬現(xiàn)實技術(shù)以其可操作性強的優(yōu)勢，在職業(yè)教育方面存在巨大挖掘潛力。在線教育市場伴隨互聯(lián)網(wǎng)滲透率的逐步提高，目前正在中國進(jìn)入高速發(fā)展時期。如果能夠注入虛擬現(xiàn)實因素，這種學(xué)習(xí)方式無疑更貼近線下臨場授課，知識接受度將會大幅提高。三、虛擬現(xiàn)實

7、技術(shù)教育應(yīng)用進(jìn)展（一）虛擬現(xiàn)實技術(shù)支持學(xué)習(xí)環(huán)境創(chuàng)設(shè)虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境的創(chuàng)設(shè)通常有三種基本類型:1) 虛擬仿真環(huán)境設(shè)計在虛擬仿真環(huán)境中，學(xué)生做他們在真實世界中無法做到的事，例如，可以觸碰按鈕從而改變虛擬森林環(huán)境四季的變化，觀察環(huán)境按照生命線移動的各種變化，也可以學(xué)習(xí)操作真實環(huán)境中危險而不能觸碰的大型機器。虛擬現(xiàn)實技術(shù)為師生創(chuàng)設(shè)了直觀的學(xué)習(xí)環(huán)境，便于學(xué)生理解和應(yīng)用知識，便于教師及時調(diào)整教學(xué)方法。 2) 建構(gòu)主義活動設(shè)計建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論認(rèn)為知識的建立和學(xué)習(xí)發(fā)生在已有知識經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，學(xué)習(xí)者在一定情境下利用必要的學(xué)習(xí)資料，通過意義建構(gòu)的方式獲得。學(xué)習(xí)活動的設(shè)計對于建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論在教學(xué)中的應(yīng)用至關(guān)重要。在虛

8、擬學(xué)習(xí)環(huán)境中，通過學(xué)習(xí)活動的設(shè)計，學(xué)生利用工具按照自身經(jīng)驗和興趣建構(gòu)虛擬環(huán)境，或者在已有虛擬環(huán)境當(dāng)中，通過探究建構(gòu)知識。這種基于活動的方法非常有效，因為學(xué)生在其中創(chuàng)造性地學(xué)到很多知識。3) 學(xué)習(xí)體驗設(shè)計學(xué)習(xí)體驗指用戶借助虛擬現(xiàn)實技術(shù)進(jìn)入虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境中，對所學(xué)知識等產(chǎn)生相應(yīng)的認(rèn)識和情感。多用戶虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境( Multi User Virtual Environ-ment，簡稱 MUE) 是當(dāng)前教育游戲中較常用的虛擬現(xiàn)實環(huán)境。多用戶虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境運用虛擬現(xiàn)實和增強現(xiàn)實技術(shù)，創(chuàng)建的第一人稱視角下的虛擬世界，可以為教師和學(xué)生提供教學(xué)環(huán)境。研究同時表明，使用創(chuàng)造體驗式教學(xué)設(shè)計，讓學(xué)生有機會開展社會實踐項目

9、，能夠正向增強他們的學(xué)習(xí)體驗。（二）虛擬現(xiàn)實技術(shù)支持技能實訓(xùn)虛擬實訓(xùn)是利用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、多媒體技術(shù)、仿真技術(shù)等基于虛擬實訓(xùn)系統(tǒng)的一種新的模擬實訓(xùn)方式。與真實環(huán)境下的實訓(xùn)室相比，虛擬實訓(xùn)系統(tǒng)具有改善教學(xué)環(huán)境、節(jié)約辦學(xué)成本、規(guī)避安全風(fēng)險、激發(fā)學(xué)生興趣的優(yōu)點。虛擬現(xiàn)實技術(shù)打破傳統(tǒng)課堂中“教師講課，學(xué)生聽課”的教學(xué)思維，將學(xué)生變?yōu)橹黧w，給予他們更多的機會探索學(xué)習(xí)，促進(jìn)學(xué)生主觀能動地學(xué)習(xí)。飛行模擬器訓(xùn)練是虛擬現(xiàn)實技術(shù)在職業(yè)技能實訓(xùn)中的應(yīng)用。飛行員在“真實”的飛行環(huán)境中進(jìn)行訓(xùn)練，視覺、聽覺、觸覺有“真實”的感受，有助于提高飛行技能。（三） 虛擬現(xiàn)實技術(shù)促進(jìn)語言學(xué)習(xí)技術(shù)促進(jìn)學(xué)習(xí)( Technology Enha

10、nced Learning，TEL) 泛指用技術(shù)支持的一切學(xué)習(xí)活動。技術(shù)促進(jìn)語言學(xué)習(xí)是技術(shù)促進(jìn)學(xué)習(xí)在語言學(xué)習(xí)系統(tǒng)中的應(yīng)用。相較于技術(shù)促進(jìn)學(xué)習(xí)，技術(shù)促進(jìn)語言學(xué)習(xí)更關(guān)注技術(shù)如何促進(jìn)人類的語言學(xué)習(xí)，以及人如何利用技術(shù)開展語言學(xué)習(xí)。（四） 虛擬現(xiàn)實技術(shù)支持特殊兒童教育自閉癥兒童在心理和行為上有多方面的缺陷，其中社會方面的嚴(yán)重缺陷是其最重要的特征，這一缺陷成為教育工作者對自閉癥學(xué)習(xí)者進(jìn)行教育的阻礙( 孫圣濤，2003) 。自閉癥兒童社會交往障礙具體體現(xiàn)在社會交流、情感表達(dá)、自我認(rèn)知等方面。有研究表明，使用虛擬現(xiàn)實技術(shù)對自閉癥學(xué)習(xí)者進(jìn)行教學(xué)干預(yù)，會取得一定的成效。四、虛擬現(xiàn)實技術(shù)教育應(yīng)用的挑戰(zhàn)(一) 技術(shù)

11、挑戰(zhàn)1、 分辨率不高有研究表明虛擬現(xiàn)實的分辨率至少要達(dá)到 4k 甚至更高的畫質(zhì)，而當(dāng)前大多數(shù) V 頭顯所能提供的分別率遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，這在一定程度上影響了沉浸式體驗的實現(xiàn)。2、 不能無線連接 Oculus ift 和 HTVive 等虛擬現(xiàn)實頭顯需要連接電腦端的 HDMI 接口。3、缺乏視覺或觸覺反饋當(dāng)用戶戴上虛擬現(xiàn)實頭顯后，無法覺察現(xiàn)實世界周圍發(fā)生的事情，因此虛擬現(xiàn)實技術(shù)需要添加視覺或觸覺反饋等提醒用戶現(xiàn)實世界中發(fā)生的一切。4、 健康問題。研究顯示，長期使用虛擬現(xiàn)實頭顯會產(chǎn)生一系列的健康問題，如暈動癥、疲勞和惡心等。5、 教育資源設(shè)計和開發(fā)技術(shù)門檻高。學(xué)科教師很難像設(shè)計開發(fā)課件那樣設(shè)計和開發(fā)虛擬現(xiàn)

12、實資源。公司盡管有虛擬現(xiàn)實資源設(shè)計和開發(fā)專業(yè)團(tuán)隊，但是其資源質(zhì)量的高低很大程度上取決于公司設(shè)計和開發(fā)人員對教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法的理解和把握。(二) 教學(xué)法挑戰(zhàn)1、認(rèn)知負(fù)荷控制。在虛擬環(huán)境下活動，學(xué)生有時難以把注意力集中在學(xué)習(xí)活動上 ( Maciasdiaz，2008) ，虛擬世界過多的功能和豐富的模擬場景會干擾學(xué)習(xí)者對重要內(nèi)容的注意。2、有效的學(xué)習(xí)監(jiān)控和評估工具的開發(fā)和使用。在虛擬環(huán)境中學(xué)習(xí)，教師較難監(jiān)控教育過程的開展，難以辨別學(xué)生在虛擬世界中究竟是在玩還是在學(xué)習(xí)。3、對虛擬身份與真實身份交互作用的認(rèn)識。虛擬世界的身份表征通過虛擬化身實現(xiàn)，虛擬化身的行為可能與真實環(huán)境下用戶的行為不同。總結(jié)作為一

13、個有生命力的技術(shù)方向，虛擬現(xiàn)實技術(shù)有著廣闊的發(fā)展前景。它的發(fā)展與人們的生活緊密相關(guān)。在這門技術(shù)日趨成熟的過程中，必定給人們生活帶來巨大的改變。 當(dāng)VR足以支持模擬部分的現(xiàn)實之后，人們對電子產(chǎn)品、電子商務(wù)的依賴會達(dá)到更高的程度，很多現(xiàn)實中的活動就會逐步轉(zhuǎn)移到虛擬現(xiàn)實的平臺中去，就像在線購物與實體店購物的關(guān)系一樣，VR中的商務(wù)活動也會對現(xiàn)實的商務(wù)有所影響。并且，VR中的社會具有現(xiàn)實社會比擬不上的高效便捷，也可以提供更多樣化和個性化的服務(wù)。正因如此VR的發(fā)展勢不可擋。虛擬現(xiàn)實也有助于計算機與人類的交流和人對世界的感知。人們可以很方便的將自己的想法表達(dá)給計算機。不僅限于鼠鍵盤這些常規(guī)的輸入設(shè)備,虛擬現(xiàn)

14、實技術(shù)可以理解更多的交流方式:語音,手勢,體感,表情,氣味,腦電波等。計算機通過對采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行整理可以顯出更詳盡生動的信息:3D地圖、立體的地層結(jié)構(gòu)、詳盡的生物標(biāo)本、化學(xué)反應(yīng)的細(xì)節(jié)等。這些信息通過VR的方式展示出來,有利于專業(yè)人員的認(rèn)識和研究我國目前VR發(fā)展與美國等國家有較大差距。所以更應(yīng)該鼓勵企業(yè)、學(xué)校發(fā)展VR。VR 技術(shù)的普及使人類歷史上第一次能夠大規(guī)模、低成本地提供“沉浸式現(xiàn)場體驗”。這是和言語完全不同的教育媒體，它對教育會有怎樣的影響？認(rèn)知科學(xué)的具身認(rèn)知轉(zhuǎn)向，幫我們將未來之門推開了一道窄縫，窺視之下，VR 前景無限：未來的教育應(yīng)該是身心一體、知行合一，VR 是實現(xiàn)這一教育理想的有效工

15、具。我們相信，隨著技術(shù)的不斷發(fā)展完善以及與教育理論的深度融合，虛擬現(xiàn)實在教育領(lǐng)域會發(fā)揮著越來越重要的作用。參考文獻(xiàn)：1周忠,周頤,肖江劍.虛擬現(xiàn)實增強技術(shù)綜述J.中國科學(xué):信息科學(xué),2015,45(02):157-180.2孫毅超,王藝璇,朱紹瑞,許渭浚.虛擬現(xiàn)實技術(shù)在教育領(lǐng)域的發(fā)展與困境J.高教學(xué)刊,2017(04):193-194.3劉德建,劉曉琳,張琰,陸奧帆,黃榮懷.虛擬現(xiàn)實技術(shù)教育應(yīng)用的潛力、進(jìn)展與挑戰(zhàn)J.開放教育研究,2016,22(04):25-31.4Ta-Ko Huang,Chi-Hsun Yang,Yu-Hsin Hsieh,Jen-Chyan Wang,Chun-Cheng Hung. Augmented reality (AR) and virtual reality (VR) applied in den