论计算机虚拟现实技术在高校计算机教学中的应用

刘 华

(西安铁路职业技术学院，陕西 西安 710014)

1 计算机虚拟现实技术概述

1.1 虚拟现实技术涵义

虚拟现实技术的英文是Virtual Reality，缩写为VR。虚拟现实技术是一项高级人机界面的高端技术，它的目的是生成一种虚拟环境让人仿佛置身于真实情景的体验与感受。用户通过专业的传感设备进入到虚拟环境并与环境对象进行交互，让人感觉处身于真实环境的体验。将虚拟现实技术运用到高校教学中，是教育技术的飞跃式发展。虚拟现实技术为学生建立虚拟的学习场所，学生可以根据自己的需求随时开启学习模式。在交互性作用下，学生完全投入于虚拟环境中，有效地集中了注意力，从而获得更佳的学习效果。

1.2 计算机虚拟现实技术特征

首先，计算机虚拟现实技术具有交互性。在虚拟现实技术作用下，人们置身于虚拟环境中，通过自身的动作和虚拟现实环境进行交互，从而改变自身的体验和感受。用户利用专业设备，如头盔显示器、收据手套等和虚拟环境中的对象来交互。计算机通过识别用户语言及肢体动作，对系统的声音及图像对应的调整，让用户获得真实体验的过程。其次，具有多感知性。由于虚拟现实系统具有识别听觉、触觉、视觉等方面的功能，还有传感装置，因此，用户在虚拟环境中就可以获得听觉、视觉和触觉等多项感知，从而有身临其境的体验。再次，具有沉浸性。沉浸性是系统的核心特征，用户能获得身临其境的体验完全来源于这种特征。这项特征能使用户完全投入，同时可以根据自身的需求设置而形成虚拟场景，从而让用户有置身其中的真实感受。最后，具有趣味性。虚拟现实技术给用户新鲜和新奇的感觉，在高校教学中能激发学生的参与积极性和学习的主动性，从而充分发挥虚拟技术在高校教学中的作用。

2 虚拟技术在高校计算机教学中的具体应用

2.1 在理论教学中的有效应用

计算机作为一门实践性很强的课程，单靠教师课堂上理论知识的讲解难以让学生对知识完全地理解和掌握，虚拟现实技术的运用可以把抽象的知识形象化和生动化。然而，实际操作中还存在一些问题，例如，由于课堂时间有限，教师无法对每位同学进行现场指导，并且有的学生想按自己的想法进行操作，因为场地和实践的限制无法顺利进行，从而遏制了学生的创造能力和创新精神。此时，虚拟现实技术在理论教学中的有效应用就解决了这些问题。VR技术能将文字、图片、声音等媒体形式有机结合起来，并通过优良的设计制作出生动、形象的教学课件，发挥VR技术交互性和沉浸性的优势，给学生创造虚拟的真实环境，让其如同置身其中的真实体验，从而实现学生从不同角度学习和实践的需求。

另外，在对“数据结构”这个知识的讲解时，一般的数据结构的算法思想比较抽象，不易被学生消化和掌握。借助VR技术可以把抽象的算法直观地呈现给学生，使学生更好地吸收和掌握。同时，还可以利用VR技术制作一些动画或者游戏案例，这样可以更好地激发学生学习的兴趣和动力，提高学生主动思考、善于思考和解决问题的无限潜能。

2.2 在计算机实验教学中的有效应用

VR技术能生成计算机实验教学中的实验系统，主要有实验对象、实验室环境和实验仪器设备，还有实验信息资源，主要包含自评、导航及测试等。可以利用VR技术虚拟出一个理想化的实验室或仿照某一个真实的实验室来建构另一个虚拟的实验室。例如，在进行计算机操作系统安装和调试实验时，可以借助VMware软件建立一台和真实计算机一样的虚拟机，此种虚拟机具有独立的硬盘、操作系统及内存空间，并可以独立运行，因此即使某一台虚拟机出现问题，也不会影响物理机和其他虚拟机。同时，它具有成本低，安全性高的特性。每一台虚拟机可以按照用户的需求来装置不同的操作系统，例如Windows、Linux，能实现多种学习需求，最大程度上达到一机多用的功效。然而，这种虚拟的网络实验室也存在一定的问题，比如，虚拟机启动速度比较慢，虚拟机之间的交互性需要提高。但是这种虚拟网络实验室相对于物理网络实验室，每台虚拟机能有良好的隔离性及独立性，并且在使用过程中，学生可以有管理员的身份，学生能有实际的操作体验。同时，VR技术能更佳地进行资源分配，主要体现在虚拟机在配置设定后不受其他虚拟机影响而发生变动。并且虚拟机的适应性极强，当实验教学要求发生改变时，只要对应地调整下虚拟机的配置就可以，不需要另外购买计算机设备，大大节约了教学成本。VR技术具有这么多明显的优势，因此，将VR技术运用在实验室教学中有积极的作用。