虚拟现实技术在远程教育的实验环节的研究

徐东海 徐红颖

摘要：开放教育的发展势头正猛，远程教育面临的问题也是逐渐增多，试验场地和实验环境的问题尤为突出。而虚拟现实技术的发展，很大程度上满足远程教育对实验环境的要求。本文从远程教育发展遇到瓶颈，虚拟实验技术的基本原理，探讨虚拟现实技术在远程教育中实践教学的意义，满足远程教育在虚拟实验教学环节的要求。

关键词：虚拟现实技术;实验环境;远程教育

1引言

虚拟现实技术“Virtual Reality Technology”发展已经日益完善[1]，其中代表性的国家是美国的国家，还包括部分欧洲国家。1960年伊恩.司徒兰德教授提出了“The Ultimate Display”概念，到1994年“Virtual RealityTechnology”的出版，虚拟现实技术的发展逐渐完善。虚拟现实技术在教学实验领域的尝试是在曲折中前进，由于理论和实践存在一定的差距，尤其是国内虚拟现实技术的教育研究，话语权较低，实验模拟的效果远不如实际的实验环境。

2虚拟现实技术发展现状

虚拟现实技术最早起源于美国，最开始是训练飞行员和航天员联系操作技能，最早开始于上世纪40年代。先后经历了四个阶段：1963年以前，有声形动态的虚拟现实思想阶段;1963年-1972年萌芽阶段;1973年-19 89年产生虚拟现实概念和理论阶段;1990年至今，理论进一步完善阶段[2]。随之IT的发展，虚拟现实技术逐渐的向其他领域发展，集中体现在VR眼镜、VR游戏等软件、硬件等方面。美国经过这么多年的发展，逐渐建立了航天、空间站、卫星等方面的VR训练，美国的教育系统也建立了一套成熟的VR体系;例如乔治大学的流体实时仿真系统、波音公司的真实环境叠加虚拟环境、施乐公司的虚拟办公室技术等等[3]。

虚拟现实技术在我围的发展起步较晚，和欧美等发达国家还存在一定的差距，但是随着计算机技术的发展，我国各大研究所、公司对虚拟现实技术的关注也越来越高，研究也越来越深入，逐渐加大对虚拟环境、虚拟场景等方面的开发。

3远程教育实验环节问题分析

近年来，学生提升学历的情况越来越多，开放远程教育的学生也是越来越多。随之带来的问题是实验环节和实践环节出现了若干问题，学生在远程学习的过程中，没法将理论应用到实践当中去。学生在实际的工作中，应用的都是各种大型设备、综合性的设备，而学生往往不能胜任本职工作，主要原因是不能将每个细小的知识转化为实际动手能力。所以一种适合开放远程教育的实践、实验教学环境的要求迫在眉睫。

另外一个就是课程与虚拟现实技术的融合问题。开放教育开设多门课程，尤其是汽车、机械、桥梁、药学等方面，这些学科的研究主要是采用定量分析，通过虚拟现实技术呈现课程内容，主要侧重实践性和操作性。而现在的虚拟现实技术课程的开发无法覆盖这么多的课程，技术难度较大。

4虚拟现实技术在远程教育实验环节的研究

4.1虚拟现实的定义

虚拟现实技术是一种计算机仿真系统，通过对三维世界的模拟创造出一种崭新的交互系统。它利用计算机生成模拟环境，是一种多源信息融合的交互式三维动态视景和实体行为系统仿真，并使用户沉浸到该环境中[4]。虚拟现实技术具有3个特性，即沉浸性、交互性、構想性，是一个学科高度综合交叉的科学技术领域[5]。

4_2虚拟现实技术在远程教育实验中的应用研究

在远程教育的教学过程中，试验场所的投资是巨大的，尤其是现阶段招生情况不太理想，生源数量降低，如果每个学校都投资去建设实验室，那么必然造成资源的浪费。我们认为建立虚拟实验室，和其他远程教育学校进行共享，实现合作共赢。

开放教育的远程教学中，开始多种实际操作的课程，比如化学、机械工程、桥梁、药学、护理、计算机等课程。如果每个学校都去搭建相应的实验室，资源浪费、重复。虚拟现实技术无疑满足了这方面的需求。对技能操作的虚拟演示，我们在201903这批学生的培训过程中发现，虚拟场景下训练出来的学生和在实际环境下培训出来的学生，效果是一样的，甚至还更加熟练。同时，我们还探讨了虚拟现实在化学实验中的应用，认为虚拟现实技术的引进，会大大的降低教学成本，也解决了药学实验造成的身体伤害和降低了实验的危险性[7]。

5结束语

虚拟现实技术的引进，可以很大程度上节约成本，降低实验的危险性，突破实验教学的限制，有利于培养学生的主动性和创造性。我们远程教育应当充分的发挥计算机领域发展的优势，结合传统的教学模式，开发一种全新的教学模式。利用计算机图形技术、大数据技术、虚拟现实技术等可视化实验环境，减少了昂贵的实验设备的投入，降低类似化学、药学、化工等专业的危险性，使学生能够更好的融入学习、学以致用，毕业后更快的加入到实际工作当中，提高我们远程教育的深度和广度。

参考文献

[1]高嵩.国外虚拟现实（VR）教育研究存在的问题与启示[J].中国电化教育，2018，3（374）.

[2]百度百科一虚拟现实技术https：//haike.haidu.com/itemWe E8 %99%9A% E6% 8B% 9F% E7% 8E% BO% E5% AE% 9E/207123？fromtitle=%E8% 99% 9A% E6% 8B% 9F% E7% 8E% BO% E5% AE% 9E% E6% 8A%80%E60/09Co-/o AF&fromid= 171 8968&fr=aladdin.

[3]杨江涛.虚拟现实技术的国内外研究现状与发展[J].2015（ 01）.

[4]虚拟现实产业发展白皮书5.0[J].中国电子技术标准化研究院，2016，6.

[5]战略前沿技术.赵沁平院士：VR进入爆发前夜，“VR+”将产生大量行业颠覆性应用[DB/OL].（ 2016-5-20） [2016-12-23].http：//mp.weixin.qq.com/s？一hiz=MzA3NDQyNzYyNw==&mid=2650613898&idx=3 &sn=fOaaf47e82 36c26caaa5d4964c4429f7&mpshare=l &scene=2 3&srcid=0l Ol pavIUz5 9hxP2D5 RcLxFp#rd.

[6]杜一宁.虚拟实验的研究现状以及在教学中的意义[J].浙江海洋学院学报（自然科学版），29（04）：391.

[7]丁楠.虚拟现实在教育中的应用：优势与挑战[J].XDJYJS，V01.27No.2 2017.

通讯作者：徐东海（19 84-），男，汉族，讲师，硕士，专业：计算机技术，研究方向：计算机科学与技术。

基金项目：虚拟现实技术在远程教育中的应用研究，项目编号：2018LXB0280.教育部职业院校信息化教学指导委员会基金项目。