虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在教育中的應(yīng)用探究

1、178挑戰(zhàn)、機(jī)遇與發(fā)展：應(yīng)用教育技術(shù)促進(jìn)教育創(chuàng)新虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在教育中的應(yīng)用探究，徐妲’鐘紹春馬相春(東北師范大學(xué)理想信息技術(shù)研究院吉林省教育軟件重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室教育部數(shù)字化學(xué)習(xí)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(shí)技術(shù)的概念、特點(diǎn)及在各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用情況，著重探討虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在教育中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)和應(yīng)用方式，介紹了在虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用于教育領(lǐng)域中需要解決的關(guān)鍵技術(shù)，提出虛擬現(xiàn)實(shí)在教育中的應(yīng)用會(huì)朝著基于網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的桌面級(jí)虛擬現(xiàn)

2、實(shí)方向發(fā)展，同時(shí)，提出了虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與移動(dòng)學(xué)習(xí)相結(jié)合的設(shè)想。關(guān)鍵詞：虛擬現(xiàn)實(shí)；教育；應(yīng)用；移動(dòng)學(xué)習(xí)一、引言虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是綜合了計(jì)算機(jī)圖形技術(shù)、多媒體技術(shù)、傳感器技術(shù)、人機(jī)交互技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、立體顯示技術(shù)以及仿真技術(shù)等多種科學(xué)技術(shù)發(fā)展起來的，目前所涉及的研究應(yīng)用領(lǐng)域包括：教育、科研、軍事、醫(yī)學(xué)、藝術(shù)、商業(yè)、影視、體育、娛樂、制造業(yè)、工程訓(xùn)練等，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)被人們認(rèn)為是21世紀(jì)重要發(fā)展學(xué)科以及影響人們生活的一項(xiàng)重要技術(shù)，Ⅲ當(dāng)然，虛擬現(xiàn)實(shí)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(shí)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(shí)現(xiàn)或根本無法實(shí)現(xiàn)的。它具有多感知性、沉浸性、想象性、交互性、實(shí)時(shí)性等特點(diǎn)，使得它在教育的應(yīng)用中可以發(fā)揮特有的優(yōu)勢(shì)；它可以用于教學(xué)展示，虛擬實(shí)驗(yàn)室的建立，與網(wǎng)絡(luò)結(jié)合進(jìn)行分布式協(xié)作學(xué)習(xí)；涉及到的關(guān)鍵技術(shù)主要有：三維實(shí)體建模、實(shí)時(shí)三維圖像生成、數(shù)據(jù)壓縮、跨平臺(tái)和跨應(yīng)用等技術(shù)；它在教育中的應(yīng)用將主要向基于網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的桌面級(jí)的教育應(yīng)用系統(tǒng)方向發(fā)展。將虛

4、擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用于移動(dòng)學(xué)習(xí)是一個(gè)新的應(yīng)用，也將會(huì)引起人們的關(guān)注。二、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)(一)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的概念虛擬現(xiàn)實(shí)是從英文“VirtualReality”一詞翻譯過來的，“Virtual”的含義即這個(gè)世界或環(huán)境是虛擬的，不是真實(shí)的，是由計(jì)算機(jī)生成的，存在于計(jì)算機(jī)內(nèi)部的世界；“Reality”的含義是現(xiàn)實(shí)的世界或現(xiàn)實(shí)的環(huán)境，這里的“現(xiàn)實(shí)”實(shí)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(shí)現(xiàn)

5、或根本無法實(shí)現(xiàn)的，把兩者結(jié)合起來就稱為虛擬現(xiàn)實(shí)，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(shí)世界的一樣。L31(二)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的特征1多感知性。是指除了一般計(jì)算機(jī)技術(shù)所具有的視覺、聽覺感知之外，還有力覺感知、運(yùn)動(dòng)感知，甚至還包括味覺感知、嗅覺感知等，理想的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)該具有一切人類所具有的感知功能。[4]2沉浸性。又稱臨場(chǎng)感，是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的主要特征。它是指用戶可以完全沉浸于計(jì)算機(jī)生成的虛擬環(huán)境中，用。

6、徐妲(1985一)，女，遼寧省錦州市人，項(xiàng)士，從事虛擬仿真教學(xué)軟件研究。180挑戰(zhàn)、機(jī)遇與發(fā)展：應(yīng)用教育技術(shù)促進(jìn)教育創(chuàng)新受。它同樣可用于旅游景點(diǎn)以及功能眾多、用途多樣的商品推銷，因?yàn)橛锰摂M現(xiàn)實(shí)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(shí)在體育領(lǐng)域的應(yīng)用是比較新的應(yīng)用方式。國家體育總局體育科學(xué)研究所體育系統(tǒng)仿真實(shí)驗(yàn)室研發(fā)的輕松保齡球游藝健身機(jī)(EasyBowling)就是是利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，結(jié)合三

7、維實(shí)時(shí)圖形顯示、動(dòng)畫、交互式碰撞檢測(cè)和圖像處理等技術(shù)開發(fā)成功的一項(xiàng)新產(chǎn)品，是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在娛樂和健身行業(yè)的一項(xiàng)典型應(yīng)用。虛擬跑步機(jī)，可以在視景系統(tǒng)的管理下，構(gòu)造虛擬的場(chǎng)景，運(yùn)動(dòng)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(shí)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(shí)現(xiàn)并肩漫步紐約的情景。三、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在教育中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的廣泛應(yīng)

8、用，開發(fā)技術(shù)的逐漸成熟，使得其在教育領(lǐng)域的應(yīng)用中也會(huì)發(fā)揮它自身的優(yōu)勢(shì)。(一)彌補(bǔ)教學(xué)條件不足，降低教學(xué)成本在現(xiàn)實(shí)教學(xué)中，經(jīng)常會(huì)遇到實(shí)驗(yàn)設(shè)備、實(shí)驗(yàn)場(chǎng)地、教學(xué)經(jīng)費(fèi)等的限制，致使一些必要的教學(xué)環(huán)節(jié)或?qū)嶒?yàn)活動(dòng)無法開展。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的引進(jìn)，使我們可以立足于有限的設(shè)備資金投入，有針對(duì)性地設(shè)計(jì)、開發(fā)各種模擬實(shí)驗(yàn)或虛擬教學(xué)軟件，建立虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境，讓學(xué)生獲得與現(xiàn)實(shí)教學(xué)一樣的體驗(yàn)。[6]并可以通過計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)改善教學(xué)條件，實(shí)現(xiàn)教育資源共享，節(jié)省實(shí)驗(yàn)設(shè)備和場(chǎng)地

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

10、像生物遺傳規(guī)律、大陸漂移、天體運(yùn)動(dòng)、爆炸反應(yīng)等知識(shí)的教學(xué)或?qū)嶒?yàn)研究就能夠得以形象直觀、完整地進(jìn)行。(三)可有效避免真實(shí)實(shí)驗(yàn)或操作帶來的各種危險(xiǎn)帶有危險(xiǎn)性的實(shí)驗(yàn)或教學(xué)環(huán)節(jié)，往往采用理論講授或電視錄像教學(xué)的方法來表現(xiàn)；學(xué)生難以獲得較深刻的感性認(rèn)識(shí)。虛擬實(shí)驗(yàn)環(huán)境的構(gòu)建，學(xué)生就可以親自操控各種危險(xiǎn)性實(shí)驗(yàn)或教學(xué)訓(xùn)練活動(dòng)，切身感受各種可能的過程與效果。爆炸性的化學(xué)實(shí)驗(yàn)、風(fēng)險(xiǎn)性的外科手術(shù)、飛機(jī)駕駛等教學(xué)科目，都可以通過虛擬現(xiàn)實(shí)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(shí)技術(shù)具有沉浸性、想象性、交互性、多感知性和實(shí)時(shí)性等特點(diǎn)，虛擬現(xiàn)實(shí)模擬出來的三維模型比傳統(tǒng)的二維圖片或文本等學(xué)習(xí)材料更加接近客觀現(xiàn)實(shí)世界，更加生動(dòng)形象，更具說服力，并且允許學(xué)生與其進(jìn)行交互，這是普通的教學(xué)環(huán)境所遠(yuǎn)不能及的。從三維實(shí)體展示，到實(shí)時(shí)交互控制，學(xué)生可以輕松沉浸到虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)中，從客觀世界出發(fā)，幫助了學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解和掌握，在很大程度上提高了教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)效率。四、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在教育中的應(yīng)用方式(