基于VR技术在多媒体教学模式中的应用研究

冯长喜++段一明++张煜坤

摘 要：在教育中引入VR技术，既符合计算机技术、传感技术和互联网技术的发展目标，也适应我国教育事业发展的需求。在某种程度上，解决了学校经费不足的难题，缓解了实验设备不足问题，通过VR技术建立虚拟的现代化实验室，打破传统的实验场地和设备限制，改变传统的教学方式、教学手段，构建了一种全新的教学模式。

关键词：虚拟现实技术 多媒体教学 实验教学

一、虚拟现实技术的基本特征

虚拟现实技术有沉浸感、交互性、想象力等三大基本特征。

1.沉浸感：沉浸感可理解为浸入性，虚拟现实技术的发展已经可以使人“沉浸”在计算机模拟出来的虚拟环境中而不分真假，让使用者感觉已经成为了虚拟世界中的一部分，从而使用者从被动的观察者成为主动的参与者。理想的虚拟环境是可以达到让使用者难分真假的程度，由于目前科学技术发展的局限性，虚拟现实系统研究与应用比较成熟的只有视觉沉浸、听觉沉浸、触觉沉浸和嗅觉沉浸。

2.交互性：交互性主要指使用者操作虚拟物体和从虚拟环境中得到反馈信息的程度。交互性是虚拟现实技术同传统多媒体技术差别最大的地方，强调人机交互的自然性，如植物的摇动、水系的流动、鸟虫的鸣叫等。当学生在虚拟环境中抓住一个实体，其感受都与自然环境中一致或者极为相似。但交互性的有效性和实时性就需要回馈设备等强大的硬件系统和特殊设备支持。

3.想象力：虚拟现实技术具有十分开放的构想性。使用者沉浸在虚拟的环境中，除了体验真实的自然感觉，还可以想象一些客观不存在的超越自然的环境。虚拟现实技术可以提供这种丰富想象空间的特点，能够使学习者增加兴趣，提高学习效率。

二、VR技术的教育应用前景

计算机应用技术的迅速发展使VR技术的应用范围日益扩大。虚拟现实从单纯科学研究、军事应用等专业领域逐渐进入了日常教育教学活动中，出现了“虚拟教学”的新局面。这些应用也是教育高科技的展示，是教育信息化、现代化的具体体现。实践证明，通过VR技术可构建一种沉浸感、想象力、交互性的三维虚拟实物场景，并在这个场景中实现物体的动态交互感知，同时结合网络技术实现虚拟场景的传播和共享。VR技术在教育教学中应用，特别是在实验教学中的应用可以在一定程度上缓解现有实验设备与学生需求间的矛盾。通过三维建模技术构建在实验教学过程中所需要的实验设备，可以让学生“真实”感受实验设备的性能。利用虚拟现实语言结合程序设计思想可模拟实验的过程和实验中的现象，学生可准确地认识这些现象并掌握事物规律，从而达到更好的学习效果。

三、传统多媒体教学中存在的主要问题

多媒体课件具有放大、再现、模拟、分析和探索等功能。课堂中应用课件的这些功能，能弥补语言、文字描述的不足，弥补教学的局限性；打破单一的教学模式，实现教和学的多元化；提高课堂效率、增加课堂容量；同时能激发学习兴趣，有利于对知识的分析和理解。但是对于好多实验教学，传统的多媒体教学的效果就会大打折扣。比如，许多实验性科目的特性决定了不能在实际运营设备上进行学员的培训工作，在学生的培训中，传统多媒体教学大多是理论讲解和课件展示学习，通过实际操作经验的积累来完成的，现场的运行设备是不能随意操作的。有些故障只能在实际发生时才能得到实际操作的机会，致使受训学生只有感性认识，没有实际操作的经验。这样一来，学生即使理论知识再纯熟，实践中遇到一些临时操作和事故处理显得束手无策，时常出现误操作和事故扩大等严重后果。VR技术与多媒体技术的结合，可以切实提高实验教学水平，为学生提供更多实践的机会，将会使得实验教学变得更“真实”，从传统的以教材、教室为中心，转变为以模拟技能为中心。

四、VR技术辅助多媒体展开教学的主要应用分析

1.VR技术在跳伞训练中的应用利用

通过引进VR技术可以建立一个真实模拟跳伞中的视觉、听觉、触觉等环境的训练系统。伞兵们戴上特制的VR眼镜，穿上电脑控制的背带系统，配合软件模拟，不仅可以同步看到在空中的真实场景，还能随着操纵感受空中姿态的改变。VR眼镜显示的是跳伞员的第一视角，导调员则可以从第三视角监控跳伞员在空中的情况，判断其处置正确或者错误，及时指教。

2.利用VR技术实现模拟飞行训练

以VR技术及硬件辅助为依托，以数据库建设为基础，充分利用Unity3D、3DMax、VS2015等软件，结合VR头盔、六自由度平台、数据手套等外设，可以建立一套满足飞机的通用驾驶技术、仪表飞行以及特情处置等功能性训练的VR模拟训练平台。通过模拟飞行训练，不但能够让飞行员在实装训练前就能熟悉座舱设备的逻辑控制关系，仪表信息的识别、认读及使用方法，而且还可以掌握飞行的操纵程序，更重要的是通过模拟发动机停车等常见特情处置训练，能使飞行员及时发现、准确判断、正确处置特情，从而提高飞行员训练效率和培养速度。

3.利用VR技术进行硬件组装、维护、维修等实验

在大多数领域的硬件组装、维护和维修教学中，都存在着或多或小的人员和设备的危险，例如飞机、汽车等大型设备的维修、计算机、服务器等电子设备的升级维护，为了防止学生在操作过程中破坏设备，可以利用VR技术创建虚拟的教学环境，学生可以在“虚拟硬件”上进行硬件的装卸、系统参数的设置以及软件的安装、升级、维护等操作。实验之后，老师也不需要花费大量的时间去恢复设备和操作，以准备下一批次的学生进行相关的实验。

五、结语

VR技术已在各领域得到广泛应用，而如果能应用到教育领域的实验教学中，将会使得实验教学变得更“真实”，从传统的以教材、教室为中心，转变为以模拟技能为中心。在教育中引入VR技术，既符合计算机技术、传感技术和互联网技术的发展目标，也适应我国职业教育发展的需求。在某種程度上，解决了学校经费不足的难题，缓解了实验设备不足问题，通过VR技术建立虚拟的现代化实验室，打破传统的实验场地和设备限制，改变传统的教学方式、教学手段，构建了一种全新的教学模式。通过这种模拟环境，在有效降低培训成本的同时，全面的提升了培训效果，相信在不久，随着这个技术的不断发展和成熟，将实现整个教育领域的技术革新，可以说VR技术在多媒体教学模式中的应用对提高教学效率具有重大意义。

参考文献

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[2]张立鑫，刘丙午，李俊韬.基于物联网技术的超市电子商务平台构建[J].中国市场，2014.

[3]刘天红，陈琼可.VR技术与互联网教育的融合发展研究[J].信息化建设，2016.