1、VR虛擬現(xiàn)實技術(shù)及其在教學(xué)中應(yīng)用模式探析摘要：VR是VirtualReality的縮寫，中文的意思就是虛擬現(xiàn)實，是一種能夠創(chuàng)建和體驗虛擬世界的計算機仿真技術(shù)，主要利用計算機生成一種交互式的三維動態(tài)視景，其實體行為的仿真系統(tǒng)能夠使用戶沉浸到該環(huán)境中。1992年美國國家科學(xué)基金資助的交互式系統(tǒng)項目工作組的報告中對VR提出了較系統(tǒng)的論述，并確定和建議了未來虛擬現(xiàn)實環(huán)境領(lǐng)域的研究方向。關(guān)鍵詞：VR虛擬現(xiàn)實；教學(xué)應(yīng)用一、VR虛擬現(xiàn)實技術(shù)概況虛擬現(xiàn)實技術(shù)綜合了計算機圖形技術(shù)、計算機仿真技術(shù)、傳感器技術(shù)、顯示技術(shù)等多種科學(xué)技術(shù)，它在多維信息空間上創(chuàng)建一個虛擬信息環(huán)境，能使用戶具有身臨其境的沉浸感，具有與環(huán)境

2、完善的交互作用能力，并有助于啟發(fā)構(gòu)思。主要具有以下特征：1. 多感知性：指用多種傳感器與多維信息的虛擬環(huán)境發(fā)生交互作用，除計算機所具備的視覺感知外，還有聽覺感知、觸覺感知、運動感知，甚至還包括嗅覺、味覺、感知等。理想的虛擬現(xiàn)實，應(yīng)該具有人體所具有的一切感知功能。2. 存在感：指通過多種傳感器對人體的反觸，讓參與者在虛擬環(huán)境中有身臨其境的感覺，感到作為主角存在于模擬環(huán)境中的真實程度，理想的模擬環(huán)境，應(yīng)該達到讓用戶都難以分辨真假的程度。3. 交互性：指參與者通過多種傳感器對虛擬環(huán)境中的事物進行操控、感觸的同時，虛擬環(huán)境通過傳感器對參與者進行反觸，每項每次的信息交流都是相互的。對模擬環(huán)境內(nèi)物體的可操

3、作和從環(huán)境得到反饋上相互的，而且這種操作和反饋是實時的。4. 自主性：指虛擬環(huán)境是由參與者根據(jù)自己的需要設(shè)計營造的，在虛擬現(xiàn)實運行中處于主導(dǎo)地位，是依據(jù)現(xiàn)實世界的實物以及物理運動定律動作設(shè)計制作，在虛擬現(xiàn)實中，各種事物的運行要符合現(xiàn)實的客觀規(guī)律。、VR虛擬現(xiàn)實技術(shù)在教學(xué)中應(yīng)用的優(yōu)勢在學(xué)生整個學(xué)習(xí)的過程當(dāng)中，其實并不是信息簡單的輸入、存儲和提取，而是新舊經(jīng)驗之間相互交替作用的過程，需要經(jīng)歷創(chuàng)設(shè)情境、建立假設(shè)、搜集信息、努力探索、驗證假設(shè)、認真思考等一系列環(huán)節(jié)。每個人能夠親身去經(jīng)歷、親自去感受，比空洞抽象的說教其實更具說服力。主動地去交互與被動的灌輸，在本質(zhì)上是有差別的。虛擬現(xiàn)實利用現(xiàn)代電子信息技

4、術(shù)，可以建立各種虛擬實驗室，擁有傳統(tǒng)實驗室難以比擬的優(yōu)勢：提到虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)，人們首先想到的是價格不菲的電子設(shè)備和居高不下的開發(fā)費用，認為成本太高。但考慮到硬件軟件的共用共享和節(jié)約的房屋建筑等成本，以及重復(fù)使用和節(jié)約的材料成本，其試驗的單位成本是較低的。一些和高尖端的試驗，我們由于設(shè)備、場地、經(jīng)費等硬件的限制，使許多實驗都無法進行，而利用虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)，能夠讓學(xué)生足不出戶，便可以做各種實驗，獲得與真實實驗一樣的體會。尤其針對耗用昂貴材料較多的實驗，極大的節(jié)省了成本。2. 規(guī)避風(fēng)險許多學(xué)生都是第一次接觸所學(xué)的試驗，在真實實驗或操作中往往會存在著各種各樣的危險，如果操作稍有不慎可能會贊成非常嚴重的后果

5、，而這種壓力往往讓學(xué)生因為緊張或?qū)е率‰y以收到應(yīng)有的教學(xué)效果。利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)進行虛擬實驗，既可以讓學(xué)生清晰、形象地觀察試驗的全過程，還可以體驗現(xiàn)場操作的感受，學(xué)生在虛擬實驗環(huán)境中，可以放心地去做各種危險的實驗，而且可以重復(fù)試驗，直到達到教學(xué)目的。3. 拓展空間隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，學(xué)生需要掌握的自然科學(xué)知識更加浩瀚、精微，在現(xiàn)實條件下，有些試驗都是難以實現(xiàn)的。但利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)可以打破空間、時間的限制，不出教室在虛擬的實驗室中，學(xué)生都可以上天下海，感觸宇宙的浩瀚和海底的深邃，還能進入這些物體的內(nèi)部觀察粒子的運行，甚至觀察化學(xué)反應(yīng)過程。三、VR虛擬現(xiàn)實技術(shù)在教學(xué)中應(yīng)用的問題但在一些動手的實驗中

6、， 容易產(chǎn)生誤導(dǎo)。由于學(xué) 教學(xué)后還應(yīng)對學(xué)生進行虛擬現(xiàn)實技術(shù)作為一種新型的教學(xué)技術(shù)，在許多方面還不成熟，虛擬現(xiàn)實技術(shù)可以用真實的、動態(tài)的虛擬影像，以強烈的感官體驗達到教育目的，虛擬現(xiàn)實中對不同質(zhì)地物體的觸覺，與真實現(xiàn)實中有一定差距，生們對真實現(xiàn)實缺乏足夠的體驗，這些虛擬環(huán)境過于“真實”，適當(dāng)?shù)男睦磔o導(dǎo)，防止學(xué)生對虛擬環(huán)境產(chǎn)生幻覺和依賴。目前，虛擬現(xiàn)實技術(shù)在教育方面的確有一些應(yīng)用案例，但只是處于點上的研究和示范，距離大規(guī)模應(yīng)用還有一段相當(dāng)?shù)木嚯x。1.技術(shù)限制當(dāng)前的虛擬現(xiàn)實技術(shù)還不成熟，包括以下幾個方面：三維圖形實時生成技術(shù)。受計算機圖形處理能力的限制，用戶在在操作過程中仍然會感覺別扭。傳感反饋技術(shù)

7、。現(xiàn)有的傳感技術(shù)主要在視覺、聽覺、觸覺、力量等幾方面，味覺、嗅覺感知有待開發(fā)。語音輸入輸出技術(shù)。要想通過語音與虛擬世界進行交互還有待人工智能的發(fā)展跟進，如何在虛擬世界中創(chuàng)造立體、自然的聲效也是需要深入研究的課題。市場上的虛擬產(chǎn)品很多，如虛擬現(xiàn)實生成設(shè)備、感知設(shè)備、和位置追蹤設(shè)備等，但具有較好體驗感的產(chǎn)品價格都不低。對于學(xué)校而言，如果要給每個學(xué)生配備一套虛擬現(xiàn)實設(shè)備，教育投入極其龐大，對家長而言，這也會成為很大的經(jīng)濟負擔(dān)。況且由于技術(shù)的不成熟，產(chǎn)品的更新?lián)Q代勢必也會快，更換也成為了潛在的巨大成本。我認為高昂的成本將成為虛擬設(shè)備走進并普及于擘校的阻礙之一。3. 軟件問題虛擬現(xiàn)實要走進學(xué)校，不僅要配備硬件設(shè)施，還必須要有和學(xué)校教程配套的教學(xué)軟件。目前虛擬現(xiàn)實行業(yè)還沒有完善的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，開發(fā)商都是各自開發(fā)自己的產(chǎn)品，雖然已有很多VR技術(shù)運用于實際教學(xué)的案例，但畢竟只是點上的研究性運用，并沒有針對學(xué)校教材的專門性研發(fā)機構(gòu)進行配套研發(fā)。沒有系統(tǒng)性軟件產(chǎn)品跟進，虛擬設(shè)備于學(xué)校而言存在的意義不大，VR技術(shù)也就難以走進并普及于學(xué)校教育。4. 體驗不佳據(jù)了解，目前的虛擬現(xiàn)實設(shè)備在使用時普遍會給用戶帶來眩暈，惡心，疲勞的問題。如果不能以舒適的姿態(tài)進入虛擬現(xiàn)實世界，用戶追求偶爾的新奇后，還能長時間持續(xù)體驗嗎？如果投入校園