实践与创新

赵向前

[摘要]基于计算机仿真技术的虚拟教学技术的形成，是一种最新出现的教学模式，它探索了全新的教学形式和方向。虚拟现实技术作为新兴教学媒体，其出现无疑将对现代远程开放教育教学改革产生积极的影响。

[关键词]计算机仿真；多媒体；虚拟技术；远程开放教育

[DOI]1013939/jcnkizgsc201619067

我国现代远程教育模式的改革以及科学技术的迅猛发展，新的教学媒体不断涌现，继多媒体、仿真、计算机网络之后，教学技术领域又出现了一个新型教学媒体，它就是Virtual Reality——虚拟现实技术。虚拟现实技术是运用计算机对现实世界进行全面仿真的技术，由于它能够创建与现实社会类似的环境，使使用者获得身临其境的感觉和体会，从而能够解决学习媒体的情景化及自然交互性的要求，在教育领域内有着极其巨大的应用前景，不远的将来，虚拟现实技术将成为现代远程教育领域内最具有应用前景的主导支撑技术。

1什么是Virtual Reality——虚拟现实技术

11虚拟现实技术的内涵及特征

虚拟现实技术又称临境技术，是一个类似于物理空间的三维虚拟环境，存在于计算机、外部存储装置或服务器上，可通过互联网、内联网登录。虚拟现实技术是一种利用计算机系统来创建和体验虚拟世界的技术。虚拟世界允许用户创建（即化身）一个虚拟身份。虚拟现实技术是综合应用各种技术来制造逼真的人工模拟环境，并能有效地模拟人在自然环境中的各种感知系统行为的高级的人机交互技术，使用户身临其境地感知虚拟环境中的物体，通过虚拟现实的三维设备与物体接触，从而真正地实现人机交互，人处在虚拟环境之中跟现实环境是基本没有差别的。

虚拟现实技术具有以下三个基本特征：

（1）沉浸性。虚拟现实技术是根据人类视觉、听觉的生理心理特点，由计算机产生逼真的三维立体图像，使用者戴上头盔显示器和数据手套交互设备，便可将自己置身于虚拟环境中，成为虚拟环境中的一员，有一种身临其境的感觉。

（2）交互性。虚拟现实系统中的人机交互是一种近乎自然的交互，使用者通过自身的语言、身体运动或动作等自然技能，对虚拟环境中的对象进行触摸或操作。

（3）多感知性。虚拟现实系统中装有视、听、触、动觉的传感及反应装置，因此，使用者在虚拟环境中可获得多种感知，亲身体验交互操作的反应与感受。

12虚拟现实技术在现实生活中的应用

随着虚拟现实技术的迅速发展，它已经被应用于广泛的领域：工程和建筑、医学、军工模拟、金融和娱乐等。

VR教育是一种非常有意义的潜在市场。虚拟现实技术能够为学生提供生动、逼真的学习环境，学生能够成为虚拟环境的一名参与者，在虚拟环境中扮演—个角色，这对调动学生的学习积极性，突破教学的重点、难点，培养学生的技能都将起到积极的作用。

2虚拟技术在现代远程开放教育中的应用

1我国现代开放远程教育发展的特点与现状

远程教育没有切实考虑到客观存在的各种阻碍因素。我国的宽带普及率比较高，并且网络学习的适应性有很明显的提高，但是我们不能忽视依然有很大一部分的学习群体缺乏必要的自主学习条件。很多学生希望能获得良好的远程教育，但是除了能获得教材和教学光盘以外，他们欠缺了最基本的与同学、授课老师互动的机会，可以这么说，他们所受到的教育不能称之为远程教育。而学生的学习兴趣也受工作和生活影响而消失殆尽，学习积极性也被社会因素所影响，尽管网络技术已经深入应用到远程教育的每个环节当中，但是，我们不能否定现在远程教育的网络资源却是有限的，形式简单，缺少互动，因此很难达到开办远程教育的初衷。

2虚拟现实技术在现代教育中的应用特点与优势分析

（1）彻底打破空间、时间的限制，变抽象为现实提高学习效率，增强学习兴趣。虚拟现实系统可以虚拟任何人物形象，创设一个人性化的学习环境，使远教学生能够在自然、亲切的气氛中进行学习。例如，在虚拟的课堂学习气氛中，远教学生可以与虚拟的教师、学生一起交流、讨论，共同探讨学习中的各种问题，进行协作化学习。

参与远程教育的大多是在职学生，他们的学习能力相对较差，利用虚拟现实技术，把抽象的理论学习改变为虚拟现实的角色参与，这样便能达到更好的学习效果。将设备三维“虚拟”出来，并可产生互动，学生通过在计算机反复操作练习后，掌握基本操作技能的时间比以前大大减少。

（2）弥补远程教学条件的不足，降低办学成本。在实际教学中，往往会因为实验设备、实验场地、教学经费等方面的原因，而使一些应该开设的教学实验无法进行。利用虚拟现实系统，可以弥补这些方面的不足，学生能真实的对虚拟设备进行操作，且操作过程清晰易懂。同时，在立体投影屏幕上显示相应的图像和交互操作的效果，学生足不出户便可以做各种各样的实验，获得与真实实验一样的体会，课堂气氛活跃、参与度高，从而丰富感性认识，加深对教学内容的理解。比如护理专业和药学专业的学生，便可以通过虚拟的医院、药房进行模拟试验，已达到良好的学习效果.

3虚拟现实技术在现代远程开放教育中应用的几个方面

（1）常规教学。常规教学是指远教学生利用虚拟现实系统学习各种知识。通过虚拟现实系统，使抽象的概念、理论直观化、形象化，方便学生对抽象概念的理解，虚拟仿真出在普通教学方式中无法表达、描述的场景和环境，为学生提供生动、逼真的感性学习材料，帮助学生解决学习中的知识难点。例如，在学习法律知识时，通过虚拟现实系统将学生带到虚拟法庭去聆听真实的案件的处理过程，以此来进一步的掌握某些法律条文的具体应用过程。通过这种探索式的学习方式，学生还可以进行温室效应、电路设计、建筑设计等方面的探索学习，有利于激发学生的创造性思维，培养学生的创新能力。

（2）技能训练。虚拟现实的沉浸性和交互性，使学生能够在虚拟的学习环境中扮演一个角色，全身心地投入到学习环境中去，这非常有利于学生的技能训练。利用虚拟现实技术，可以做各种各样的技能训练。例如外科手术技能、体育技能、汽车驾驶技能、果树栽培技能等各种职业技能的训练。利用虚拟现实技术，可以建立各种虚拟实验室，如旅游、管理、养殖、医学试验等，拥有传统实验室难以比拟的优势，不仅可以节省成本，还可以规避真实实验或操作往往会带来各种危险。

（3）虚拟校园。教育部在一系列相关的文件中，多次涉及了虚拟校园，阐明了虚拟校园的地位和作用。虚拟校园也是虚拟现实技术在现代远程教育中最早的具体应用，它由浅至深有三个应用层面，分别适应学校不同程度的需求：简单的虚拟我们的校园环境供游客浏览；基于教学、教务、校园生活，功能相对完整的三维可视化虚拟校园；以学员为中心，加入一系列人性化的功能，以虚拟现实技术作为远程教育基础平台。

在提升学生学习投入质量、教育和社交临场感以及为从事众多学科行业的学生提供真实的学习环境方面，虚拟世界环境有着巨大的潜力。同时在现代教育领域，虚拟现实技术实现了学习媒体的情景化及自然交互性，以其自身强大的教学优势和潜力，在教学中有着极其巨大的应用前景。

参考文献：

[1]李欣虚拟现实及其教育应用[M].北京：科学出版社，2008

[2]买桂英，华庆一基于VRML的微机原理学习系统的开发[J].重庆工学院学报，2008（2）.

[3]海伦法利，虚拟世界在远程教育中的应用[J].中国远程教育，2015（11）