2022年虚拟现实在教学中的应用 .pdf

虚拟现实技术应用2011 级现代教育技术专业张宵婷 61110100001 虚拟现实技术是利用计算机生成一种模拟环境，并通过多种专用设备使用户“投入”到该环境中，实现用户与该环境直接进行自然交互的一门崭新的综合性信息技术。其目的是能让用户使用人的自然技能对虚拟世界中的物体进行考察或操作，同时提供视、听、摸等直观而又自然的实时感知。2010年初，由詹姆斯，卡梅隆导演的3D 旷世巨作阿凡达席卷全球，这部影片完全颠覆了传统电影的概念，技术上有了质的飞跃，场面宏伟细致。尤其是 3D立体电影技术的运用，成为了影片的重要卖点。该影片不仅让观众深刻地体验到 3D所带来的空前视觉和心灵的震撼，同时也让“3D技术”再度成为舆论关注的焦点。近年来，随着3D技术的不断成熟，3D的应用也日趋多元化，从风靡国内的 3D电影、3D游戏到国外正在兴起的3D电视台、3D虚拟社区、3D商店等等，连“幕后”的 3D虚拟现实技术也备受青睐，这无不说明 3D之势愈演愈烈。虚拟现实的优势是因为有着以下显著特征：多感知性：指除了一般计算机技术所具有的视觉感知之外，还有听觉、力觉、触觉、运动，甚至包括味觉、嗅觉等感知。理想的虚拟现实技术应该具有一切人所具有的感知功能；浸没感，又称临场感，指用户感到作为主角存在于模拟环境中的真实程度。理想的模拟环境应该使用户难以分辨真假，使用户全身心地投入到计算机创建的三维虚拟环境中，该环境中的一切看上去是真的，听上去是真的，动起来是真的，甚至闻起来、尝起来等一切感觉都是真的，如同在现实世界中的感觉一样；交互性：用户对模拟环境内物体的可操作程度和从环境得到反馈的自然程度；构想性：强调虚拟现实技术应具有广阔的可想象空间，可拓宽人类认知范围，不仅可再现真实存在的环境，也可以随意构想客观不存在的甚至是不可能发生的环境。随着虚拟现实技术的不断兴起和发展壮大，在我们教育教学中也正在得到非常广泛地运用。人们普遍认为虚拟现实技术的应用前景很广阔，它可应用于任何需要使用计算机来存储、管理、分析和理解复杂数据的领域。针对于教育事业来说，虚拟现实技术能将三维空间的意念清楚的表示出来，能使学习者直接、自然地与虚拟环境中的各种对象进行交互作用，并通过多种形式参与到事件的发展变名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 1 页，共 4 页 -化过程中去，从而获得最大的控制和操作整个环境的自由度。这种呈现多维度信息的虚拟学习和培训环境，将为参与者以最直观、最有效的方式掌握一门新知识、新技能提供前所未有的新途径。因此，该项技术的发展在很多教育与培训领域，诸如虚拟科学实验室、立体观念、生态教育、特殊教育、仿真实验、专业领域的训练等应用中，具有明显的优势和特点。虚拟现实的本质是人与计算机的通信技术，它几乎可以支持任何人类活动，适用于任何领域，鉴于虚拟现实技术的以上特征，我们把该技术应用到教学中，用以提高教学质量。虚拟现实在教学中的具体应用分类从虚拟现实的创建和用途来看，虚拟现实学习系统主要包括五个要素：专家、真实世界、认知模型、虚拟世界和学习者。根据这五个要素的相互关系可以将虚拟现实在教学中的具体应用分为四种类型：概念学习、技能训练、协作学习和科学研究。虚拟现实在教学中的具体应用分类从虚拟现实的创建和用途来看，虚拟现实学习系统主要包括五个要素：专家、真实世界、认知模型、虚拟世界和学习者。根据这五个要素的相互关系可以将虚拟现实在教学中的具体应用分为四种类型：概念学习、技能训练、协作学习和科学研究。概念学习：专家在真实世界进行研究，通过科学的方法建立相应的认知模型，通过计算机技术建立各种感知模型来创设虚拟环境，通过虚拟环境的反馈来调整自己的认知模型，并重新调整虚拟环境，直到与真实世界相符。技能训练：和概念学习一样，专家首先创设和真实环境相符的虚拟环境。学习者通过操作虚拟环境来进行技能训练，并将学得的技能用来改造真实世界。协作学习：和概念学习一样，专家首先创设和真实环境相符的虚拟环境。学习者一方面可以单独操作虚拟环境来进行知识学习，另一方面还可以通过虚拟环境与其他的介入者进行交流或协作，来共同完成知识的建构。科学探究：和概念学习一样，专家首先创设和真实环境相符的虚拟环境。学习者可以单独或者和其他介入者进行合作来操作虚拟环境中的对象，进行探索研究，通过科学的方法建构自己的认知模型，在通过虚拟环境的检验来调整自己的认知模型。在这些方面，我们的虚拟技术都得到了发展和运用：虚拟教学：虚拟现实技术为学习者和教学者提供了丰富的学习资源以及选择学习材料和学习方式的机会。利用虚拟现实技术，教师和学生一起经历虚拟环境，观名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 2 页，共 4 页 -察一些关键性问题，还能让学生自己“进入其中”进行详细观察，大大提高了学生的理解能力和掌握能力。特殊教育：在虚拟现实技术的帮助下，残疾人能够通过自己的形体动作与他人进行交流，甚至可以用脚的动作与他人进行交谈。在高性能计算机和传感器的支持下，残疾人带上数据手套后，就能将自己的手势翻译成讲话的声音；配上目光跟踪装置后，就能将眼睛的动作翻译成手势、命令或讲话的声音。而专门教弱智儿童掌握手势语言的三维虚拟图像的理解和训练系统，还可以帮助弱智儿童进行练习和训练，从而使他们能很快地熟悉符号、字和手势语言的意义。虚拟游览：是用虚拟的方法产生一个教学场景，学生可以根据自己的意愿选择游览路线、速度和视点，通过在创设的虚拟场景中游览来完成所学知识的意义建构。虚拟缩放：是指用虚拟现实的方法来展示微观世界和宏观世界中的事物，学生通过在可视的范围内观察或操作微观世界或宏观世界中的事物，来完成所学知识的意义建构。虚拟实验：利用虚拟现实技术，建立各种虚拟实验室，根据需要随时生成各种“虚拟”新的设备，教学内容可以不断更新，使实践训练能够及时跟上技术的发展，为学生提供生动、逼真的学习环境，从而加速和巩固学生学习知识的过程。虚拟实物：用虚拟现实的方法来展示教学中用到的实物，学生可以根据自己的意愿对虚拟的实物进行移动、旋转或缩放，通过对虚拟实物的操作来完成所学知识的意义建构。虚拟过程：是用虚拟的方法展示现实生活中一些无法看到的变化过程或变化太快、太慢的过程，学生通过自己的操作来控制事物的变化过程，完成所学知识的意义建构。虚拟仿真校园：以虚拟现实技术作为远程教育平台，可为高校扩大招生后设置的分校和远程教育教学点提供可移动的电子教学场所，通过交互式远程教学的课程目录和网站，对各个终端提供开放的、远距离的持续教育，还可为社会提供新技术和高等职业培训的机会，创造更大的经济效益与社会效益。虚拟角色：让学生在虚拟的教学情境中充当一个角色，充分发挥学生的主动性、积极性和创新精神，通过协作、会话等学习手段，完成所学知识的意义建构。随着与虚拟现实系统相关科技的日趋成熟，来自各种领域的研究与应用势必名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 3 页，共 4 页 -不断的推陈出新，范围也将不断地扩大，这已是必然的趋势。当然，任何一种新技术的推广与应用，一方面要靠专业人员的不断努力、不断发展和完善该项技术，另一方面则就需要广大的使用者能更新他们的思想，积极接受、引入新技术。虚拟现实作为一门新兴的科学，目前也尚有诸多因素限制它在教育领域的广泛应用,但可以肯定地说，VR 技术将会是继多媒体、计算机网络之后，在教育领域内最具有应用前景的“明星”技术，它将使 21 世纪的教育与培训事业发生质的变化。它的“沉浸性”、“交互性”与“构想性”，不但非常有利于教学人员构建一种全新、多变的教学环境和教学手段，而且为学习者提供了一种可以进行交互、直观、自主探索的学习环境和学习方法，从而激发学生的学习积极性，在多方面提高教与学的质量和效果。名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 4 页，共 4 页 -