基于VR技术下虚拟教学应用的思考

2018-04-03高疏寒

视听 2018年1期

关键词：虚拟现实教学模式教师

□高疏寒

基于VR技术下虚拟教学应用的思考

□高疏寒

信息技术的飞快发展促使教学方式发生改变，也增加了新的教学媒体的使用。虚拟现实技术VR的出现，实现了多媒体技术、数字图像、传感器等相关技术的融合。将VR技术运用到教学实践中，还需要不断探索与研究。本文对VR技术的虚拟教学应用进行分析。

虚拟现实；虚拟场景；VR技术

虚拟技术能够实现多媒体的三维立体的交互，将看起来是虚拟的实则较为逼真的多媒体教学环境应用于课堂，给予学生身临其境的真实感受。虚拟技术的应用能够激发学生的学习兴趣，引导学生发挥想象力，提升学生的创新思维。

一、虚拟教学的概念

虚拟教学是指使传统教学适应新技术的发展，培养现代型人才的一种新型教学模式，是人类进入虚拟空间进行教育与活动的一种教学方式。从广义上看，包括虚拟的教室、虚拟的实验室以及虚拟的教师等，在其中进行虚拟的研讨会等活动。从狭义上看，虚拟教学是指运用科学技术构建一个虚拟的学习环境，对知识点进行客观的重现，从而使学生在虚拟环境中掌握更多的知识。在这种环境内，学生能够通过VR技术所表现出来的虚拟感受、虚拟视觉等信息来获取更多的自我感受。在某种程度上来说，符合新课改对教学模式的要求，更加注重学生的主体感受以及培养学生的自主学习能力与自我思考的能力。虚拟教学能够将技术与教学相结合，拓宽师生的视野，能够极大程度地延伸教学空间，同时在教学资源上也能够实现大量的扩充。虚拟教学突破了传统教学在时间、空间上的限制，采用模拟的场景，弥补了教师在创设情境时与现实不相符的问题。虚拟教学不仅能够为课堂带来相关服务与相关技术支持，也能促进教学模式的进一步发展。

二、VR技术在教学中的意义

通过虚拟现实技术进行教学，教师能够利用仿真、模拟、借用等方式，使教学环境更为逼真，更加接近现实生活。将VR技术运用于教学中，能够将事物的本质最大程度上进行揭示与展现，将事物的运动规律以及事物之间的联系进行虚拟展示。同时也能有效发挥学生学习的主动性，使学生接受更多的信息，加深对知识点的理解与记忆，更加熟练地掌握专业技能。

总体上看，将VR技术运用于教学中具有以下重要意义：第一，它将传统教育模式进行分解，引领教育研究者进入一个可重构教学的教学模式中，冲破了传统教学的束缚，开拓了教学手段的新空间，形成了非现实性的合理化与创新的新平台。第二，虚拟教学将崭新的教学模式呈现在教师眼前，使课堂多元化，丰富了教学手段，提升了教学质量。第三，虚拟教学方式拓展了学生的眼界，突破了认识空间的有限性，丰富了学生的感知世界。第四，虚拟教学加快了教育信息化的研究与探索，促进了教学的改革与发展。第五，虚拟教学将学习网络与学习主体相结合，将不同的学习者集中在同一个学习网内，有利于学生塑造性格以及处理人际关系。虚拟教学手段是高科技发展的一个重要成果，将信息化技术应用于教学中，创造出高水平的教学模式与学习方式，能够大大丰富教育界的研究成果。

三、VR技术下虚拟教学的技术手段

（一）计算机仿真

随着计算机技术的不断发展，多媒体技术在教学上的应用为虚拟教学提供了坚实的基础，为计算机仿真教学提供了良好的技术支持。当前众多高校联合办学，在教学管理等方面，使技术与课堂实现了完美的对接。学生在校期间，仅局限于课本上的文字与教师所传授的知识，不能参加所有的实践活动，对于本专业也只能局限于模拟演练。对于有技术操作要求的学生来说，不会亲自进行机械的维修与安装，更没有接近先进技术与仪器设备的机会。但是通过计算机仿真手段，将相关仪器、场景、设备等教学所需复制出来，制作成音像、图片、声音以及文字等多媒体课件与虚拟的场景资料，让学生真切地参与实践。对于一些在实际教学中无法呈现给学生的抽象知识，或人类无法看到的、用语言描述不清楚的事物，如宇宙天体、外太空、原子分子世界，甚至是原始时代的重造，都能够通过计算机虚拟来实现。由于计算机虚拟的仿真能力强大，信息量庞大，可重复性较强，可以将教师所需的教学资料完美地展现出来，提高学生的参与度。

例如，地理教师在讲解大气变化的课程时，传统模式仅限于黑板上画出大概的图样，体现天空、大气、阳光之间的关系。但是利用计算机仿真教学时，便可以将实际的大气情况展现出来，让学生身临其境般感受大自然的美妙，从而更好地理解所学的知识。

（二）模拟演示

虚拟教学可以通过模型的演示向学生展现教学内容，使学生更直观了解所学知识与既有认知之间的联系，从而更好地理解新知识。模型教学分为实物模型与数学模型。实物模型能够将事物的运动方式更直观地展示给学生，是最理想的教学媒体。而数学模型是由公式、逻辑表达等组成的数学结构，其所表达的内容与要研究的对象之间具有相似性，这种数学结构即是数学模型。通过对模型的建立、分析与解答，认识所要研究的对象，通过数学模式对研究对象进行相关描述，从而认识其发展规律与运动变化。

教师可以利用VR技术将所学知识分为两种形式进行展示，一种是可视的实际模型，如数学教学中多面体的组成与构建；另外一种是数学模型，如将三角函数的变化规律展现在虚拟现实世界中，利用其对学生视觉的冲击进行知识的记忆、强化与吸收，让学生更直观地感受数学的奇妙之处。

（三）互动合作

虚拟教学能够帮助教师利用虚拟的场景，让学生进行探索与研究，在虚拟的世界里实现学习上的互动。1995年，美国某大学开发了一个二维的网络环境，让每个参加者在屏幕上都有相对应的代表并处于一个共享的世界里，当某个学生活动时，大家都能看到其结果。这种教学模式在教师的指导下选定相关的学习内容，让学生们按照自己的想法与理解建造一个虚拟的世界，并向其他学生传递学习内容。这种教学模式是基于虚拟的文本世界，为学生提供能够探索与研究的情境，同时也拓宽了可以想象的空间，能够实现在虚拟世界中人物、状态、知识三者之间的和谐关系，为处在不同等级的学生创造平等的学习交流的机会。

例如，教师利用虚拟现实世界讲授建筑知识。如桥梁的修建，在现实世界中是无法亲身实践的，但是利用VR技术，能够创造学生合作的机会，教师加以引导，将桥梁离析现象的处理办法完整展现出来。假设离析程度较为严重，教师组织学生采取人工办法将混凝土进行清除，再按照混凝土施工办法进行桩芯混凝土的浇筑工作。假设距离较大时，教师可以组织学生利用钻芯机将混凝土进行清除再重新灌注。这种实战性的教学模式只有在虚拟现实世界中才能得到应用。

（四）技能训练

虚拟教学能够打破时间与空间的限制，将不可能变为可能，对学生提出的各种假设在虚拟世界中进行模拟从而得到相关结论。同时，也可以给学生提供培训专业技能的机会，比如机械的安装与维修等实战都可以在虚拟训练中进行。例如，利用虚拟的实验系统，学生可以进行模拟城市的修建、电路的设计、园艺技术的练习、场景的真实体验等方面的探索与学习。虚拟现实的交互性使虚拟世界的环境与设备都更加真实，感受更加真切，有利于学生在有限的空间内得到无限的遐想，同时也可以利用虚拟教学，对学生进行外科手术、汽车驾驶、军事演练和电器维修等相关技能的培训。