虚拟现实技术在教学中的应用

薛冰++段广青++梁洪源

[摘 要]随着虚拟现实技术的飞速发展，虚拟现实与教学也有了一定的融合，本文从虚拟现实在教学中发展的势头，其在教学中的优越性，以及各项技术为虚拟现实在教学中应用提供的技术支撑等方面，论述了虚拟技术在教学中应用的必然性，为今后的发展提供了思路。

[关键词]虚拟现实教学；沉浸理论；多样性；专一性

一、虚拟现实技术在教学的发展

近年来，随着虚拟现实技术的蓬勃发展，虚拟现实在教学中的应用作为一种新型的教学手段越来越引起大家的兴趣，也有越来越多的学校、教育机构和教师看到了其可在教育教学领域中发挥的作用，包括哈佛大学在内的知名大学纷纷将虚拟现实引入到课程教学中。

利用虚拟现实教学是能够提供三维仿真情境的、支持师生在特定教学模式中自己创建对象的、给予师生现实世界无法获得的体验、允许学习者间以多种形式互动的教学手段。虚拟现实教学并不是三维环境与普通虚拟学习环境的简单叠加，它是一种拥有独特设计和全新功能的学习环境。

二、虚拟现实教学的优点

1.身临其境的真实体验

沉浸理论表明当人们因为聚精会神地投入到某种活动中而处于完全不受其它因素干扰的状态时，他们会表现出愉悦感，这种状态即为“沉浸”。沉浸状态是人的内在动机的最佳状态，在这种状态下人们完全专注于他们的工作。在虚拟现实教学中生成的交互式人工世界，可以使置身于其中的学习者产生身临其境的感觉，沉浸在虚拟的环境中，取得更高的学习效率。

2.灵活多样的交互方式

学生学习知识是在个体与社会的互动、个人适应社会的过程中逐渐建构起来的。教学应从学生所处的真实生活环境中追寻问题情境，让学生感受到不足或与其已有的认知相互矛盾之处，以激发其学习动机；要根本变革教学模式，要从“独白”走向“对话”、从“个体式学习”走向“合作式学习”。虚拟现实教学支持学习者之间以化身的方式进行文字、语音、肢体语言等多种形式的沟通和交流，具有天然的社会性，是学习者实现社会化建构的良好平台。

3.学习体验多样性

学习不仅植根于某个特定的情境中，它还应该发生于复杂的社会情境中。情境认知非常注重真实活动在学习中的意义，并认为，真实的活动可以简单地定义为文化的日常实践。真实的经验是很重要的，而由于身体和特定环境的限制，学习者不可能获得所有的真实经验。但虚拟现实教学提供了独特的尝试，使个体能够跳出身体和先前经验的制约，在接近于现实世界的环境中体验各种状态的变化。同时虚拟现实教学允许学习者自己创造物品。学习者可以在教学模式和教学内容的框架下，自己进行尝试、探索，逐渐达到教学目标的要求。

4.学习环境的专一性

在虚拟现实教学中，虚拟学习环境系统可以需要根据学习者的现有水平设计有挑战性的任务，并根据学习者的学习情况实时做出反馈与调整。适当的学习情境能够帮助学生完成对新知识的理解、促进知识的迁移。与学习者相适应的学习环境使得学习者在学习体验上更加愉悦主动，更有效的提高学习水平。

5.增进师生感情

良好的交互有利于缩小师生间的距离在网络学习状态下，由于师生分离的原因，师生之间存在跨越心理空间和物理空间的交互影响距离，加强师生交互可有效地缩短这个距离。虚拟现实教学所提供的全新虚拟环境和交互方式，可以模拟教师和学生的多种行为，从而大大增进师生交互，有效地缩短交互影响距离。

6.有利于相关技能的掌握

传统教学系统中，学习者的动作与技能的培养一直是难题，因为动作技能需要在相关操作的体验中习得，而操作环境和指导教师总是受到限制。虚拟现实教学具有很强的仿真功能，可以模拟大量的技能训练环境，学习者在这样的虚拟环境进行技能训练可以获得接近于真实环境的体会与感受。

三、虚拟现实教学的技术支撑

1.Web3D

Web3D是在互联网上实现三维图形技术的总称，被视为Web技术与3D技术相结合的产物，实际上也是基于单机的3D图形技术向互联网的扩展。Web3D所包含的技术各有所长，但是在网络环境下一个共同的目标是更高效的三维计算能力、更优化的实时渲染引擎和更快的传输速度，这为虚拟现实教学的开发奠定了技术基础。

2.云计算

云计算是一种按需调用的虚拟化资源池，它将计算任务分布在资源池上，使各种应用系统能根据需要获得各种软件服务、计算能力和存储空间。云计算技术的应用普及，可以为虚拟现实教学提供更加灵活、高效的实时运算和三维建模等服务。

3.移动互联移动互联

移动互联移动互联就是将移动通信和互联网二者结合起来，个人智能终端或电脑可以借助移动通讯系统访问互联网。随着终端设备智能化和处理能力的提高，在便携式设备就能完成多媒体传输和3D图形实时渲染，为虚拟现实教学的移动化提供了便利。

四、结语

随着硬件技术的飞速进步，终端的显示技术发展迅猛，这为需要在显示设备上进行快速渲染的虚拟现实教学的推广奠定了设备基础。可以预见，具备良好情境性和沉浸性的虚拟现实教学将很快为学习者所广泛接受，成为一种重要的学习工具，对这一技术我们还有很长的路要走，还需要更加深入地进行研究。