虚拟现实技术的教育应用视野
2009-12-11谭音
谭 音
摘要 教育是一个传授知识的过程,通过亲身体验、积极参与能够加速这一过程和巩固所传授的知识。虚拟现实技术能够为人们提供三维的视觉、听觉及触觉等感官世界,并具有和谐友好的人机交互界面,使人可以自然地与计算机进行交互,能够创建与现实社会类似的环境,从而能够解决学习媒体的情景化及交互性的要求。虚拟现实技术与教育本质的契合,将会促成虚拟现实技术在教育中的广泛运用。
关键词 虚拟现实技术;交互性;虚拟实验室
中图分类号:G434 文献标识码:B 文章编号:1671-489X(2009)27-0126-02
Exploration of Virtual Reality Technology Applied in Education//Tan Yin
Abstract Education is the process of imparting knowledge. The firsthand experience and active participation can accelerate the process and consolidate what be passed on. The Virtual Reality technology not only can provide 3D senses like the sense of sight, hearing and touch, but also have friendly human-computer interaction interfaces. People can interact with the computer easily and naturally. Therefore, this technology satisfies the need of medium scene-rization and interaction for learning. In the future, the VR technology will be used widely in education.
Key words virtual reality technology;interaction;virtual laboratory
Authors address Department of Education Science, Luoyang Normal University, Luoyang, Henan, 471022, China
1 虚拟现实技术概述
虚拟现实(Virtual Reality),简称VR,又称灵境技术,是集计算机技术、传感与测量技术、微电子技术等于一体的综合集成技术。使用者沉浸在虚拟环境中,具有和真实环境中一样的感觉;不是被动地感受,而是通过自己的动作,改变感受的内容。人机交互是一种近乎自然的互动,使用者在虚拟环境中可获得视觉、听觉、触觉、动觉等多种感知。
2 虚拟现实技术在教育中的应用形式
虚拟现实技术引入教育领域,一是再现现实生活和自然环境中无法观察到的自然现象及事物的发展变化过程,使学生获得生动的感性学习材料;二是可以进行现实生活中无法进行或者难以重复、难度大、成本高、危险性强的技能培训与实验。现今虚拟现实技术在教育中的应用形式主要有以下几个方面。
2.1 虚拟校园国内一些高校已经开始逐步推广、使用虚拟校园模式,先后有浙江大学、上海交通大学、北京大学、西南交通大学、北京四中等知名学校采用虚拟现实技术建设虚拟校园。中央广播电视大学远程教育学院投入较大的人力和物力,采用基于Internet的类游戏图形引擎,将网络学院具体的实际功能整合在图形引擎中,突破目前大多虚拟现实技术的应用仅仅停留在校园一般性浏览的应用上,并作为基础平台进行大规模应用,效果非常好,通过教育部和有关院校的技术鉴定。他们以学员为中心,构想一些人性化的功能,以虚拟现实技术作为远程教育基础平台,在国内甚至在国际上也属罕见。他们大胆的实际应用,让人们感受到全方位的教学、校园文化,这正是人们所需要的真正的教育。
2.2 虚拟实验室如北京航天航空大学在分布式飞行模拟方面的应用,浙江大学在建筑方面进行的虚拟规划和虚拟设计的应用,哈尔滨工业大学在人机交互方面有很好的成果,清华大学在临场感的研究颇具特色。利用虚拟实验室,学习者还可以进行仿真试验,如化学实验中有些药品具有剧毒、刺激性气味等特性,或者有些化学反应比较剧烈或时间较长,把这些实验放在虚拟实验室里做,就可以对实验现象或过程很好地仿真而不必担心会对学习者造成伤害。
2.3 虚拟图书馆虚拟图书馆是用虚拟现实技术生成的提供相关信息的场所。在虚拟图书馆里,不仅仅提供诸如文本、视频、音频等信息资源,而且分处不同地点的资源对于学习者来说是无差异的,在其中学习可以有身临其境的感觉。由此可见,虚拟图书馆不仅是提供丰富、生动信息的场所,而且还以崭新的方式,为远程教育和终身教育提供教学手段和学习途径。
3 虚拟现实技术对教育的影响
3.1 对教学系统设计模式的促进界面友好、形象直观的交互式学习环境,有利于激发学生的学习兴趣和进行协商会话、协作学习;能提供图文声像并茂的多种感官综合刺激,有利于情境创设和大量知识的获取与保持;还能按超文本、超链接方式组织管理学科知识和各种教学信息,有利于学生的主动发现、主动探索,还有利于发展联想思维和建立新旧知识之间的联系。虚拟现实技术突破时间与空间的限制,使部分危险实验不必在现实中进行,同时降低重复试验经费问题。可以培养出学生既具有很强的综合运用知识的能力,同时又具有严谨的分析能力及灵活多变的创新能力和解决问题的能力。所有这些都要求改变传统的以教师为中心的教学模式,建构一种既能发挥教师的主导作用,又能充分体现学生认知主体作用的新型教学模式。
3.2 对课程整合的促进课程问题在任何一个教育体系中都居于中心地位、实力地位。现今不论是在中学还是在高校,人们把信息技术应用在教学过程中时,都存在一个严重偏向,就是仅仅把信息技术作为演示工具,把太多的注意力放在单纯事物的演示和知识呈现上,而未能充分发挥它的数字化优势,更忽视与课程的有效整合。笔者认为,充分利用虚拟现实技术实现学习活动环境的数字化、学习资源的数字化、学习方式数字化,能够使传统课程更加灵活,更能激发学生的创造性。
3.3 对教学手段的影响通过身临其境的、自主控制的人机交互,提供生动活泼的直观形象思维材料,展现学生不能直接观察到的事物等,形成知识点。学生则从思维、情感和行为3个方面参与教学活动,有助于启发式教学的开展;在实训教学中可以让学生进入问题存在的环境,有针对性地建构虚拟情境,引导学生进行探究,有利于以解决问题为中心的发现式教学;其具备动画虚拟现实的能力,能够把教学中抽象的概念原理、真实的实验过程等形象生动地表现出来,给学生创设真实学习情境,帮助学生获得示范性的知识,把握概念原理的实质,有利于情境式教学的进行。
4 结束语
通过以上的分析,可以看出虚拟现实技术在教育领域的应用,促进教育信息化的进一步发展,也极大地提高教育的质量和效率。就客观实际而论,目前虚拟现实技术在教学领域所取得的成就,只是应用了最基本的虚拟现实技术,仍存在许多尚未解决的理论问题和技术障碍。但有理由相信,随着虚拟现实技术的迅猛进展,它对传统教学将产生更加深远的影响,也将进一步帮助人们更加有效地传授知识、学习知识、创新知识,而最终将引发包括教育观念和教育模式在内的深刻变革。
参考文献
[1]黄荣怀.信息技术与教育[M].北京:北京师范大学出版社,2002:100-130
[2]何克抗,郑永柏,谢幼如.教学系统设计[M].北京:北京师范大学出版社,2002:220
[3]丁硕,杨友林.虚拟实验理论初探[J].中国现代教育装备,2009(06)
[4]赵士滨,吴秋峰.虚拟现实技术进入高校实验教学的研究.电化教育研究,2005(6)
[5]郭建才.虚拟现实技术及其在远程教学中的应用[J].现代远距离教育,2006(7)
[6]Miller C D,Clouse R W.Technology-Based Distance Learning: Present and Future Directions in
Business and Education[J].Journal of Educational Technology Systems,1994,22(3):191-204