虚拟现实技术在教育领域的应用

刘继清

摘要：随着计算机图形学的发展与计算机性能的提高，虚拟现实技术在各个领域得到广泛应用。虚拟现实技术为教育领域提供了一种全新的教学手段。本文简单分析了虚拟现实技术及其在教育领域的应用。

关键词：虚拟现实技术;教育领域;应用

0、 引言

虚拟现实在教育领域的具体应用，主要体现在虚拟学习环境、虚拟实验室、虚拟实训基地、虚拟仿真校园、虚拟远程教育等方面。虚拟现实技术为学习者提供了可视化的模型或模拟器，这些作为教育教学的辅助工具促进了学生对教学内容的理解。同时，通过虚拟现实技术可以构建沉浸式虚拟现实环境系统，为学习者提供视觉、听觉、触觉等多感官体验的互动方式，既可以培养学生的学习兴趣与热情，又能使教育教学达到事半功倍的效果。

1、虚拟现实技术

虚拟现实技术是利用计算机模拟产生一个多维空间的虚拟场景，向使用者提供关于视觉、听觉、触觉等多感官的模拟，从而让使用者仿佛身临其境，可以随时随地无限制地观察三度空间内的事物。

2、虚拟现实的概念模型

虚拟现实由两部分组成 ：

一部分为创建的虚拟世界 ，另一部分为学习者。 虚拟现实的核心是强调两者之间的交互操作，即反映出人在虚拟世界的体验。

3、虚拟现实的基本特征

虚拟现实系统的基本特征， 即三个”I”，它们是 ： Immersion— Interaction—imagination（沉浸—交互—构想 ）

4、虚拟现实在教育领域的应用

（1）全新的教学模式

不同于传统讲解式的教学模式，虚拟现实技术可以凭借着其自身的沉浸性、交互性和构想性特征让教师为学生创设一个虚拟的教学环境。这个教学环境既能排除现实环境的各种干扰，同时又会让学生产生身临其境的感觉，从而更好地进行学习。

例如：《计算机网络》课程的理论知识抽象性是比较强的，学生仅凭教师在课堂的讲解是无法很好地理解的。这时教师就可以利用虚拟现实技术在多媒体计算机上为学生搭建出一个真实的计算机网络环境。比如当教师讲到交换机的基本配置时，就可以为学生构建交换机的虚拟模型，讓他们去亲自观察，去动手实践。这会使得学生对知识有着更深刻的理解，并能够将之灵活地运用到日常生活中去。

（2）全新的学习模式

全新的教学模式带给学生的必将是全新的学习模式，他们以往的被动学习方式已经不复存在，取而代之的是自主化和个性化的学习模式。在虚拟现实技术所创设的学习环境中，学生可以控制学习的节奏，真正成为学习的主人。

例如：教师可以利用虚拟现实技术将不同地方的学生通过远程网络集结在一起共同参与虚拟课堂。在虚拟课堂中，当学生遇到不懂的地方时，他们就可以随时打断教师的教学，并对其进行提问，并不用担心会影响到其他同学。再例如：当学生在阅读一本名著的时候，他们如果想与作品的主人进行精神层次的沟通与交流时，就可以利用虚拟现实技术来建立全新的社会关系交往领域。学生通过头盔式显示器或者其他设备将自己的各种感觉都封闭起来，从而进入到一个虚拟的感觉空间。这个感觉空间中有着人工智能技术支持的客体存在，该客体吸收了学生所读名著中的所有信息，就能够像作品的主人那样与学生进行沟通交流。

（3）拓展学习空间

虚拟现实技术拓展了学习的多维度空间，利用虚拟现实技术可以彻底打破时间与空间的限制，消除时间与空间造成的认知阻断。大到宇宙天体，小至原子粒子，学生都可“进入”这些物体的内部进行观察。一些需要几十年甚至上百年才能观察清楚的变化过程，通过虚拟现实技术可以在很短的时间内呈现给学生观察。例如，通过虚拟现实技术，学生可以身临其境般畅游深海，与各种海洋生物为伴，认识奇妙的海底世界。

（4）激发学习兴趣

虚拟现实的直观体验更能激发学习者的学习兴趣。相对于传统教育中知识的扁平性，虚拟现实教育的呈现更立体。将虚拟现实技术引入教学，在实现人与机器的交流、通过网络进行人与人之间交流的同时，让学习变得游戏化、情境化，真正做到寓教于乐，促进交流、知识表达及应用，有利于更好实现教育目标。

5、结束语

尽管虚拟现实技术应用于教育领域倍受期待， 但作为一个新兴产业，仍面临着许多挑战。虚拟现实技术应用于教育领域目前还处于一个初级阶段，成本较高、技术受限、虚拟现实行业人才紧缺等，都是限制虚拟现实技术在教育领域推广的重要原因。随着计算机技术的发展，虚拟现实的硬件与软件成本逐渐降低，我们相信未来虚拟现实技术在教育领域的应用前景是值得期待的。

参考文献

【1】 肖田元， 张燕云， 陈加栋. 系统仿真导论 [ M] . 北京：清华大学出版社， 2000. 263.

【 2】 申蔚， 夏立文. 虚拟现实技术[ M] . 北京：希望电子出版 社， 2002. 3