虚拟现实技术在高校计算机专业的应用现状研究

闫彬彬

[摘           要]  虚拟现实技术是一项全新的技术范畴，近年来慢慢进入人们的视线，并广泛应用于信息领域，而后逐渐应用于教育领域，尤其是高校计算机专业，其一经引入就广泛地得到了师生的一致好评。虚拟现实技术可以定性为计算机仿真系统，可创建出虚拟世界的场景，模拟虚拟世界的情境动态，构建立体交互模式。而在高校计算机专业中，通过此技术把3D立体图像展示给学生，让学生全方位感知模型结构，方便了高校计算机专业的教学活动开展。通过分析虚拟现实技术的创新与发展，深刻探究虚拟现实技术对高校计算机教学的应用优势。

[关    键   词]  虚拟现实技术;高校计算机专业;应用研究

[中图分类号]  G712                   [文献标志码]  A                    [文章编号]  2096-0603（2019）15-0142-02

作为一种重要的仿真技术，虚拟现实技术涵盖了模拟环境、模拟自然技能、模拟传感等，它的特点在于感知性和存在感较强，交互与自主性也较强，并能模仿各种感知行为的产生与变化，再比如医疗、军事、航空航天、设计、地产行业、工业、道路桥梁的设计等领域都有重要的发展空间和发展前景。

一、虚拟现实技术概述

（一）虚拟现实技术的特征概述

早在1963年，虚拟现实技术就已经被有关学者提出，直至2004年，该技术才被正式应用于某些领域，并且在此前长期处于初级研究阶段，而虚拟现实技术所具备的应用能力十分广泛，它不但能够达到普通电脑的视觉体验，而且还能够兼容各种感官的多方面感知如听觉、味觉、触觉、嗅觉等，通过掌握人类的多种感知能力而具备了多感知性;此外，虚拟现实技术还具有存在感，它可以通过模拟真实情境，让体验者产生错觉，让他们感觉自己仿佛置身其中;虚拟现实技术所映射出的交互性体现在人们对不同物体在模拟情境中的体验感知，以及在所处环境中体验到的自然反馈，用这种交互性作为技术参考来为体验者提供便捷和舒适的体验;同时虚拟现实技术所带来的自主性特点又能够模仿真实物体的状态和运行特点等，以与真实环境相互吻合。

（二）虚拟现实技术的类型分布

虚拟现实技术按功能分类大致分为六种类型：桌面式、简易式、增强式、共享式、沉浸式、分布式。

桌面式虚拟现实技术模拟的是三维场景，它利用软件编程后在显示器上模拟场景，并且只需要基础装置就可以完成这个模拟状态，不过这种模拟技术针对用户的体验性不高，时常受到附近环境因素的影响，无法完成全景状态的模拟，但因其结构简易、运行成本偏低在高等教育行业应用较多，所以桌面式虚拟现实技术的应用程度较广。

简易式虚拟现实技术系统的组成比较简单，由显示器、鼠键组合构成，其造价低廉受到广泛推广与应用，但这种技术易受环境因素干扰而使用户体验受影响。

沉浸式虚拟现实技术相对复杂，但应用级别较高，其突出优点在于体验者可以完全沉浸于虚拟体验当中，但因其整套设备造价较高而无法全面推广。

增强式虚拟现实技术可以把双重环境进行叠加，使虚拟与现实不断融合，将沉浸式的优缺点进行均衡分配，让体验者对体验方式相对满意，并通过虚拟现实技术实现外环境的高度模拟状態，重现真实体验，同时它会加强虚拟景象，让体验者感受到超生活环境。

分布式主要应用在大型网游及虚拟战争领域，创建多用户相连环境，通过虚拟技术实现信息共享，使协作更高级。

而共享式虚拟技术是将异地用户通过网络联结，在同一个虚拟环境中协作体验，共享资源。

二、虚拟现实技术在高校计算机专业中的实际运用

虚拟现实技术在高校计算专业中的应用是一种发展趋势，该技术属于高度集成技术，涵盖了传感器、软硬件等技术，具有一定的先进性。所以虚拟现实技术在高校计算机专业中的应用对高校教育的发展有着良好的前瞻性，并且还可以加强与高校其他专业的交流与互通。

（一）课堂基础教学

高校计算机专业的理论知识与逻辑思维特性较强，学生仅从课本知识学习困难重重，许多高校教师意识到实践运用专业课程十分重要，而虚拟现实技术可以增强计算机教学的可操作性，所以把这项技术逐渐引入计算机课堂非常有益。在讲解硬件知识时，教师把教材上关于计算机构造的直观图展示给学生，也包括计算机各个组成部分，在这个过程中教师一般会带领学生去计算机实验室参观，让学生直观地观察计算机硬件的真实样貌，不过这样的方式存诸多问题，就是学生与学生存在较大的差异，即每个人的理解能力不同，感受能力也不同，掌握知识的进度与效率存在明显的差异，而教师不可能一对一讲解，这样就导致学生的学习效果有好有坏。就学校方面将虚拟技术引入计算机课程中，把计算机组件通过文字叙述、图画展示、动态模拟等一系列方式展现给学生，可以强化学生的学习效果。这样的虚拟方式能够增强交互性，满足不同层次学生的感观与体验，让他们把观察体验与学习成效相关联，并从不同角度解剖知识结构，再通过实地感受加强对计算机组件的了解。

在计算机数据的结构教学课堂上，教师经常使用的数据算法比较抽象，学生不易理解且很难全部掌握，比如在教学中，把抽象的数据形象通过虚拟技术直观地展现给学生，让他们感受到真实的动态变化易于理解。利用虚拟现实技术对计算机教学课件进行整理与制作，为计算机教学提供了极大的帮助，同时也改变了单调的教学环境，使计算机课堂变得更加生动，调动了学生的学习积极性，也增强了他们的创新能力。

（二）教学实验体验

虚拟现实技术的应用十分广泛，不仅应用在计算机教学上，也应用在教学实验环节中。对广域网络建设计算机教学来讲，桌面式虚拟现实技术需要设计出真实存在的电路系统，让学生亲身参加设计实验，并利用虚拟状态下的电器组件及信号输送设备与网络相连，同时降低了所用设备的采购支出;对计算机系统的安装过程，教师在讲解时首先要创立模拟计算机系统的虚拟设备，将各种硬、软件设置好，这样的事先设置并不会替代学生的操作练习，反而增加了他们的动手机会，也避免了计算机被不良操作所损害，不损害就不需要大面积维修，节约了成本，同时也避免浪费时间，可谓好处多多。

与此同时，学生还可以根据虚拟技术开发计算机软件程序，及时更新网络设施与计算机元件，这样的操作可以大大激发学生的创新能力，也培养了他们的发散、创造思维。

高校计算机教学对虚拟现实技术的应用方便了教师上课，同时也拓宽了学生视野，让真切的生活体验变得无处不在。虚拟技术使真实的教学情境与趣味性的课程内容有机结合，不仅提升了学生的主动学习意识，也增强了他们积极的创造能力，同时虚拟技术的引入还改善了高校计算机专业的教学环境，使本专业的学生能够更明确学习目标，既弥补了传统教学方式的不足，又能在传统教学的基础上发挥出优势。

三、现存制约因素

尽管虚拟现实技术具备很大的优势，但将其应用于高校计算机教学范围的例子并不多，其发展仍处于起步阶段。虽然虚拟现实技术的应用产生了一些实际研究成果，但实际操作中并未能全面运用这些研究成果，这就给技术的研发带来一些不良后果，比如技术浪费。该技术在高校领域的研究缺乏可以参与现实模拟的真实的教学内容。而实验模拟需要预先设定好，故只能获得一些相对应的研究结论，以创新为目的的实验结果无法被替代，且在实验中显现出的问题不可能被一一解决。因此到目前为止，虚拟现实技术仍处于实践阶段，还不能作为一种主导教学模式。

当前该技术尚缺乏真实的行为模板，只侧重几何表达与听觉反应，在真实与虚拟之间还达不到相互转换的能力，感官刺激无法满足。而该技术所要求应用的设备设施购买成本较高，计算机系统元器件品类繁多，若准备不充分会直接影响该项技术的操作与应用，虽然硬件与硬件处在同一区域，但却无法正常联通，这样的困境層出不穷。目前在网络传输效率方面还无法达到5G全覆盖，使得传输速度无法完全支撑数据量的扩充与增长，所以用户交互的普及仍需不断探索。虚拟现实技术中，人类与计算机的交流不可能完全代替实际生活中人们的交流，而较长时间面对计算机对高校学生的各种能力也会产生制约。

高校计算机专业引入虚拟现实技术的教学不仅促进了计算机教师完成教学任务，还使大学生的视野得以延展与开阔，通过创建仿真版的情境式教学模式，在增强学习趣味性的同时，强化了学生的学习能动性，让学生逐步形成积极主动的学习态度;虚拟现实技术还可以改善传统的教学环境、辅助学生增加学习技能，在传统意义教学的基础上也可以得到本质的改变与发展。传统教学一直以来制约着学生的综合能力培养，但虚拟现实技术为学生提供了高效优质的计算机课程学习环境，这对高校计算机教学来讲无疑是提供了发展的动力，有助于形成一种可持续发展的良好状态。

参考文献：

[1]康丽艳.虚拟现实技术在计算机专业教学中的应用思考[J].计算机与软件，2017（14）：53.

[2]宗兴寰.浅议计算机虚拟现实技术发展及应用[J].现代信息科技，2019（4）：91-93.

[3]杨少曼.虚拟现实技术在高校实践教学中的应用[J].轻工科技，2018（9）：76-77.

编辑 李 静