VR技术的虚拟教学应用研究

●吴 翔

近年来，随着信息技术发展进程的不断深入，在教学活动中，媒体技术的应用类型越来越丰富，且应用范围越来越广，多媒体技术在教育领域应用日益成熟之后，又有更多新型教学媒体出现在教学领域中，即为虚拟现实技术。这项技术最早被提出是在上世纪末期，属于崭新的综合性信息技术之一，这项技术在设计中融入了多媒体技术、数字图像处理技术、传感器技术、计算机图形学等等多项信息技术。因为VR技术所生成的音效和视觉的立体效果，人机交互的实现是在和谐友好、自然技能基础上的，让多媒体教学实现从二维到三维的转变，为学生创建一个境界逼真的虚拟教学环境。

一、VR技术特征分析

（一）沉浸性

VR技术的实现主要是通过计算机技术为人们构建一个虚拟环境，让体验者可以在虚拟环境中获得参与感，而且从中获得的感知仿佛置身于真实环境中，体验身临其境之感。

（二）交互性

VR技术是利用计算机技术为人们构建网络虚拟现实情境时，人们可以通过自己的主观意识来操控周围的虚拟事物，并且虚拟事物会予以体验者相应的感知反馈。

（三）想象性

VR技术的实现需要人们具有较强的想象力，并且可以为体验者创造一个广阔的想象空间。VR技术不仅可以运用相关技术为人们创设一个现实中不存在的环境，还可以运用网络计算机技术为体验者模拟出一个显示世界中的情境。

（四）感知性

一般而言，VR技术的实现，主要是利用计算机网络技术从体验者的听觉和视觉两方面出发，以增强人们在虚拟世界中的感觉，但是，VR技术不仅可以为人们提供真实的味觉和触觉，还可以让人们在虚拟环境中体验到听觉和视觉，因此，可以通过多重感知性，增强人们的体验感。

二、VR技术虚拟教学概念

VR技术虚拟现实教学方式就是指将新技术融入到教学实践中，并提高教学方式的适应性，是一种培养现代化新型人才的教学方式，是让体验者在虚拟空间中参与教学活动的教学方式之一。从广义上看，VR技术在教学活动中的应用，不仅可以创设虚拟教师、虚拟实验室、虚拟教室等，可以通过虚拟环境创设，让学生在其中进行相关问题探究和学习。从狭义上看，VR技术虚拟现实技术在教学活动中的应用，可以为学生构建一个虚拟的学习环境，可以从另一个角度将知识点展现出来，进而让学生在虚拟环境中可以更加清晰、准确地掌握更多的知识，同时在虚拟环境中，还可以加深他们对知识的记忆，提高探究欲望。在VR虚拟环境中，可以让学生通过自我感受在虚拟视觉、虚拟感觉来获取更多的信息。就某种角度而言，VR技术在教学中的应用，与当今新课程改革教学需求相符，将学生作为课堂教学的主体，通过自主感受，对学生的自我思考能力、自主学习能力进行有效培养。VR虚拟技术的应用可以在很大程度上加强教学内容和先进技术的结合，通过网络资料的积累，拓宽教学和学生的知识视野，可以在很大程度上对教学空间进行延伸，同时，可以通过教学资源收集，丰富教学内容。VR技术虚拟教学方式可以打破传统教学方式在时间、空间上的限制，通过虚拟教学场景设置，可以有效弥补教师在情境创设中现实情境无法实现的内容。虚拟教学情境设置不仅可以促进教学发展，创新教学模式，还可以为课堂教学带来相关的技术支持，提高教学服务质量。

三、VR技术在虚拟教育中的应用

（一）模拟演示

虚拟教学方式能够利用模型演示将教学内容向学生演示，让学生对教学内容有更加直观的了解，同时可以加强其对既有知识与已学知识之间联系的认知，进而对新接触的知识有更准确的理解。模型教学可以分为数学模型和实物模型两种类型。数学模型主要表现为由逻辑表达、公式等组成的数学结构，其主要研究对象和表达内容存在一定的相似性，这种数学结构就是数学模型。实物模型可以让学生看到更直观的事物运动方式，在当前应用在教学中的媒体技术中最为理想的一种形式。在教学过程中，教师可以利用教学模型的建立、分析和解答，让学生对所学习的内容和研究对象有更清晰的认知，相关研究对象的描述可以利用数学模型来实现，进而对研究对象的运动变化和发展规律有更准确的认识。

在教学实践中教师可以利用VR技术将教学内容以这两种教学模型的方式展现出来，一种是数学模型可以将函数知识的变化情况展现出来，利用虚拟现实技术对学生的视觉产生冲击，强化他们对相关知识内容的记忆与吸收，让他们对数学知识有更直观的认识，体会到数学知识的魅力；另一种是可视的实际模型，例如通过实际模型构建，让学生可以看到相关图形或知识的组成和构建。

（二）计算机仿真

近年来，随着计算机技术发展进程不断深入，在教学活动中计算机技术的应用范围越来越广泛，应用形式越来越多，如多媒体等，这项技术为VR技术在教学中的应用奠定了良好基础，为教学过程中计算机仿真教学的实现提供良好的技术支持。现在，很多院校为了提高教学质量、扩大教学规模，常采取多校联合办学方式，在教学管理方面，可以将课堂教学内容与VR技术有效结合在一起。学生在学习过程中，教师所讲解的知识仅限制在教材内容中，为学生提供的实践活动较少，对于相关教学内容也受到模拟演练的限制。对于需要技术实践的教学内容来说，如果学生不能进行亲自实践训练，那么就无法切实掌握知识内容。但是，通过计算机仿真技术的应用，就可以实现相关场景、仪器、设备等教学所需内容的再现，利用多媒体技术将课件内容以声音、图片、视频等形式展现出来，为学生创设虚拟场景，增强学生在教学中参与感和实践性。对于那些无法在课堂教学中呈现的抽象知识，或者那些无法用语言清楚描述出来的知识，或者人类无法看到的事物，如原子知识、分子知识、外太空世界等，甚至是历史知识的重现，都可以利用VR技术实现虚拟演示。因为计算机虚拟技术具有非常庞大的信息量以及强大的仿真能力，且具有较强的可重复性，教师可以利用网络资源收集自己所需的教学资料，并通过VR技术将其完美展现出来，提高学生的课堂参与感。

例如，地理教师在为学生讲解大气变化相关知识时，如果依然延续传统教学方式，那么，教学活动开展，也仅限于教师在黑板上绘制大致的气象变化图样，或者干脆按照教材内容照本宣科，无法将阳光、大气、天空之间的关系体现出来。但是，通过对VR仿真技术的应用，便可以让学生直观地看到大气变化的真实情况，让学生体会到身临其境之感，进而对地理知识有更好的理解和记忆，提高教学质量。

四、结束语

综上所述，随着VR技术在人们生活中的出现，以及其在教学过程中应用范围的不断扩大，成为时代发展和教育事业发展的新宠儿。同时VR技术也是促进教育事业改革的重要手段，将教育事业推向新高点。教师要对VR技术进行合理利用，但是要注意谨慎把握方向，将课堂教学与VR技术有效结合在一起，打破教学活动空间和时间限制，为其提供更多可能性。