地方普通本科高校向应用型转型发展背景下

王国威+付燕

摘 要：随着教育部、国家发展改革委和财政部在《关于引导部分地方普通本科高校向应用型转变的指导意见》中提出的相关要求，地方性新建本科院校面临着转型发展的重要任务。

关键词：虚拟现实;转型发展;大学物理;教学;演示实验

对于地方性新建本科院校，转型发展既是响应国家政策，同时也是自身前进发展的唯一出路。基于转型发展的时代背景，诞生于上个世纪60年代的VR技术，在近10年随着计算机技术的快速发展，在越来越多的领域，特别是高校教育教学领域得到了推广应用。

一、国内外研究现状

在发达国家，VR技术在教育领域中已得到了广泛的应用。VR技术诞生于上个世纪60年代。1985年，美国国立医学图书馆就开始人体解剖图像数字化研究，并利用虚拟人体开展虚拟解剖学、虚拟放射学及虚拟内窥镜学等学科的计算机辅助教学;1992年，马克·英格里伯格和洛宾·比得迪提合作创建了一个虚拟物理实验室;1995年，在Internet上出现了“虚拟青蛙解剖”虚拟实验，“实验者”在网络上互相交流、发表自己的见解，甚至可以在屏幕上亲自动手进行解剖，用虚拟手术刀一层层地分离青蛙，观察它的肌肉和骨骼组织，与真正的解剖实验几乎一样，浏览者还能任意调整观察角度、缩放图像。

在国内，VR技术在高校的应用范围还不是很广泛，目前处于领先地位的国家级虚拟现实仿真实验室主要集中在清华大学、浙江大学、北京大学、上海交通大学、复旦大学、同济大学等知名高校。

二、VR技术给《大学物理》教学带来的好处

在高校教育领域，虚拟现实仿真实验室依托虚拟现实与多媒体技术，结合多种互动硬件设施，积极探索《大学物理》课程内容建设、教学环境、教学手段与虚拟互动平台的搭建，通过VR技术与传统教学资源的整合，对传统“填鸭式”教学模式进行改革、创新，对《大学物理》教学中遇到的难理解、难观测、长时耗、高能耗、不可逆、高辐射等教学内容进行多视角观测，不断丰富和完善转型发展背景下高校《大学物理》课程内涵，提升教学质量。

VR技术在《大学物理》课程教学中的应用，可以彻底打破空间和时间的限制。小到原子粒子，大至宇宙天体，学生都可以很直观地仔细观察其外观、形状、内部空间、结构等。而且，一些需要长耗时、高污染、高辐射的教学内容，通过VR技术，可以在短时间、零污染、无辐射的条件下呈现给学生观察。采用VR技术进行教学，学校可以减少许多价格昂贵、不可逆、高危害性的实验配置，VR技术所用的仪器设备、原材料可以利用相关软件进行自动复原，并且能够无限使用，这样就让学校大大节约了成本，降低了开支。

VR技术应用在《大学物理》教学中，具备安全便捷、创新发展的特点。目前国内很多高校的虚拟现实仿真实验室大多借助于三维虚拟仿真平台DVS3D系统，该系统可以直接实时获取多种3D数据内容，可以自由的搭建3D虚拟场景，并且结合3D立体沉浸式投影、3D-LED系统、虚拟现实头盔和交互设备来实现虚拟现实的沉浸性和交互性，具备协同设计、可视管理、实时交互等特点。教师在教学的时候，可以通过演示实验或者是现场交互体验来展开教学内容，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。

根据VR的高度可控性与真实体验，以学生为本，开展针对性强、个性化突出的教学策略和教学活动，因材施教。以互动开放式教学策略取代单向的灌输式教学方式，采取研究性学习、任务驱动等多种教学设计，有助于激发学生探索求知的欲望，又保持了教育的多样化。

三、利用VR技术开展《大学物理》课程教学的具体案例

（一）斯特恩-盖拉赫虚拟仿真实验

该实验的内容采用虚拟仿真实验软件，测量不同原子的原子磁矩。在具体的实验参数设定时，可以设定原子种类、磁场B、狭缝宽度d等参数，通过测量原子通过不均匀磁场的偏转得出原子磁矩M。

（二）气体分子碰撞虚拟仿真实验

该实验的内容通过改变分子束的参与，根据虚拟仿真实验研究相同速率的两束分子在2D密闭容器中对碰，速度分布何时才能趋近麦克斯韦分布。在具体实验操作时，可以设定分子束的参数，测量容器中分子从单一速率分布到麦克斯韦分布所需的时间。

四、结 语

在高校教育领域，VR技术具有广泛的作用和影响：亲身去经历、去感受比空洞抽象的说教更具说服力;主动地去交互与被动的观看，更具感染力。科技的进步，崭新的技术，会给我们带来全新的教育理念、思维，解决我们以前无法解决的问题，将给转型发展期的本科高校教育带来一系列的重大变革。

参考文献：

[1]尹玉亮， 李培珍， 康与云. 虚拟现实技术及其应用现状[J]， 计算机与信息技术， 2007， （26）， 73.

[1]孙倩娜. 虚拟现实技术的发展及其在教育中的应用[J]， 科技信息， 2009， （32）：233.