虚拟现实技术高校计算机教育课程教学研究

付国庆，盛文婷，甘晓炫，余让让

（新疆农业大学科学技术学院，乌鲁木齐 830000）

虚拟现实技术是受科技发展的全新技术手段，随着这些技术的不断发展，它在生活中也在不断被利用，尤其是教学方面，它使得人们的教育思维丶方式出现了极大的改变。虚拟现实技术通过三维建模功能创建虚拟世界，它包含人们的许多感觉，像视觉、触觉、听觉、等感知，让用户产生身临其境的感觉。实现“实中有虚，虚中有实”的境界。它需要强大的计算机处理能力和人机交互去保证人们的真实感。

1 虚拟世界的概述

1.1 虚拟现实技术介绍

虚拟现实技术指通过计算机系统及传感技术生成一个三维环境，调动使用者的器官，带来非常真实的、如入其境的体验感。把多媒体技术、虚拟现实技术使用到人们身上。虚拟现实技术在20世纪60年代就已经问世，但是由于其需要庞大的技术和物力，它的进程一直比较缓慢。一直到20世纪80年代由于计算机的高速发展，人们才慢慢的知道这个东西。目前虚拟现实技术已经成为各个行业必不可缺的竞争能力，生物科学和学校、经济以及官方等多个领域被其广泛的应用。虚拟现实是计算机多种技术综合集成的结果。借助计算机求解能力培养为目标，从理论与方法的角度系统地阐述了计算机最基本的特征和问题。虚拟现实技术是一种具有沉浸感、临场感和多维感的高级人的应用，使学习者足不出户便可以与真实场景学习同样的东西。

一直以来，人们在感知和学习新事物的时候都是靠现实世界的实践和资源去了解。通过现实社会的去接触学习的东西，从而或得社会经验和成果。而虚拟现实技术给人们带来全新的学习观念，即虚拟世界，它完全按照现实世界按一定比例模型模拟现实世界，使人们更加方便真实的接触和感知世界。

虚拟现实技术主要依靠与虚拟场景的交互以及与其他用户的交互，可以看到虚拟现实技术对计算机技术有很高的要求，还要借助其他的外设，去生成逼真的虚拟世界。虚拟技术的交互设计需要使用者使用极强的计算机技术和实时的人机交互环境，借助这些技术去使用户得到一定的保障。

1.2 虚拟现实技术的应用

美国是第一个发展虚拟现实技术的地方，他们作为创造者、作为领头羊，他们已经站在虚拟现实技术的最顶端。虚拟现实技术目前已经运用到多个方面，如虚拟购物、虚拟军事、虚拟学习。美国的辛辛那提大学、斯坦福大学差不多是最早开始使用虚拟教学的大学，通过远程在线教育方式给学生全新的学习体验，很大程度上节约了教学资源。我们国家的军事、经济、教学等领域也都实施了虚拟现实技术，为国家带来很大方便。比如国内的哈尔滨工业大学、上海交通大学和清华大学都使用虚拟现实技术对学生实施虚拟教育。也使用虚拟现实技术建设虚拟图书馆和体育馆，供学生随时学习，很是节约学校资源和学生时间。研究和发展虚拟现实技术，可以帮助虚拟技术在目前大学教学的普及，加快和促进虚拟现实技术在学校教学的发展。

1.3 虚拟现实技术对教学的帮助

虚拟现实技术对教学的帮助，开创了现代教育的新型教学方式。虚拟现实技术和计算机技术的发展，以现实世界作为模板，让学生有身临其境的学习的感觉，使学生参与到虚拟世界中去。虚拟现实技术是一个新型高新技术，系统全面的为学生的专业技能提供专项的培养，使学生对自身就业和自身技能的掌握更牢靠。

在教学课程中一个完善的虚拟教学漫游系统，不仅可以使用户通过平台在虚拟环境中学习，还可以获得比传统学习更加直观深入的学习。它使学生借助全身器官与感官的互动体验，加上人工智能技术，生成视觉、听觉、触觉为一体的虚拟环境，去获得真实的操作效果。传以前的教学方式太过刻板、抽象，学生不好直接参与和领会，在学习新知识的过程中缺乏许多互动，对于学生只是一个特别平白的视觉学习效果，非常被动的学习知识。因此传统的教育模式不能跟上现代新型技术教学的目的要求，对传统的教学模式改革是现实趋势和学习发展的不二选择，专业技能的信息化教育是一场新型的教育教学时代。

2 国家开放大学虚拟教学特点

2.1 虚拟现实技术教学的性质和目标

虚拟现实技术广泛地应用于教育、购物、娱乐、航天、经济等，所以其性质和其他基本课程在于所学的知识技能范围不同，需要大量实训操作，不能只是局限于理论知识的培养。

虚拟现实技术有以下几个特点：

（1）沉浸性。人们在使用虚拟现实技术时，借助专业眼镜和头盔显示器等高科技外设，让人们处于虚拟的社会环境里，有一种真实的感觉，就像身临其境一样。

（2）交互性。虚拟现实技术能够达到人和计算机的现实交互，用户不仅可以通过键盘、鼠标等真实交互，还可以通过眼镜、手柄实现人机交互。智能计算机可以感觉用户的感官变化随时调整图像和声音，以实现自然的交互。

（3）多感觉性。虚拟现实技术包含视、听、触觉的传感和反应设备。所以，用户在虚拟环境中能够得到视觉、听觉、触觉等真实的体验。产生一种“实中有虚，虚中有实”的感觉。

上学学的东西在社会工作中马上就可以用到显得非常重要。2016年是虚拟现实技术的爆发年，所以这个行业需要大量的高技术人才。虚拟现实技术包含全景视频拍摄、特效制作、模型动画、等内容板块。为的是教育培养高精尖专业型人才和实现全面发展的计划方案。

2.2 虚拟现实与课程内容的结合

由于国家高等教育教学的发展，大学教育由人才教学向普及教学转变，受场地和经济的限制，实体教育越来越不能满足当代大学生学习的要求。进入新时代以来，我国计算机技术获得很快的发展，人们的日常生活时刻被计算机网络技术所影响。实际操作性文化是学生的主要教学内容，教学资源的采集、处理和展示是大学教学系统的一部分，是虚拟现实教育的工作重点。

在国家大力倡导信息化教育和慕课等多媒体教育的前提下，许多高校普遍在计算机等媒体的设备配置差不多达到比较完善的计算机教育体系。虚拟现实技术设备在当前社会种类繁多，许多外设都在不断迭代和初步探索进程中，其中虚拟现实技术设备等更是从几元到上千元的价格使整个市场百家争鸣。设备上的选择更是需要极大的配套教学系统，所以在这方面还需要国家和各大高校的不断努力与发展。

2.3 虚拟现实技术在教学中的具体应用方针

（1）支架式教学策略

支架式教学策略由以下几个成分构成：搭足手架，独立研究，交互学习，成效评价。因此在理论教学中教师能够环绕目前虚拟现实技术的运用领域进行概念粗略研究，再针对某一专业领域实施深入探索并进行独立专项的探索技术流程，结合自身学习体验感受协作学习，由师生共同完成。

（2）项目教学法

虚拟现实技术可以划分为许多步骤开展。阶段一，虚拟现实技术概括及拍摄方法；阶段二，全景视频后期制作；阶段三，高级全景视频后期制作，通过这一阶段到达高目标的虚拟现实技术全景后期制作；阶段四，3D虚拟现实技术制作，教学3D模型、材质、灯光、特效、渲染及合成输出；五，虚拟现实技术交互设计；阶段六，虚拟现实技术综合项目实训，在老师的引领下，学生分别开展完善活动的制作，包含前期策划，提案，拍摄制作等。

（3）探究式教学法

运用虚拟现实技术进行教学，其需要大量的基础知识。需要老师们期初授课时改变单刀直入的教学手法，从虚拟现实技术领域这一侧面角度出发，让学生打起精神并引发他们的好奇心从而主动学习，变懒惰心态为成长心态，理论加实践让学生充分加入到新型学习模式中去。

3 虚拟现实技术于教学的问题

3.1 虚拟现实技术对学生的要求

在国内的大学里，各个层次的学生考上大学，学生拥有不同知识层次和知识储备有局限性这些学生的差异性导致教学课程难度较大。此外，理论基础知识比较薄弱。这些原因加起来会对处于虚拟教学的学生来说会产生畏惧感和神秘感，觉得学起来异常艰难，因此，老师教学起来很难对所有学生进行实时把控。

3.2 虚拟现实技术对国家高校的要求

虚拟教学的内容是对学生提供具有实际操作的基本文化知识。每年都有许多学生人数的大量增加，所以各大高校现有的教学设备不能满足学生的需求。虚拟现实技术的运用，使用户待在家里就能够得到与真实场景学习一样的体验，非常好地解决了不能够随时学习这个问题。在虚拟现实系统中，通过三维模型对现实世界教学的模拟，让学生在学习过程中得到多个器官感觉的学习体会，通过交互技术，学生能够直观地参加到学习中去，从思想、情感和行为等多个方面参与教学任务，极大提高学生的学习能力。因此需要国家和高校在虚拟现实技术上做出极大的贡献和努力，使学生跟上时代的步伐，学习在时代的前沿。

3.3 虚拟教学于老师的要求

老师单一的教学手段和自身教学的技术水平跟不上时代是教育教育中存在的很大问题，许多高校老师的教育模式存在呆板平常、目标不明确等一系列障碍。学生在枯燥的学习环境下很难主动参与学习过程中去，对学生自主创新和研究精神不利，需要老师根据不同学生的特性和能力使用最佳的教学方法，引领并促进教育。高校教师需要学习新的教学模式，使虚拟现实技术能够很好的在学生教学中发挥其真实简便的作用。

4 结束语

虚拟现实技术拥有多感知性、可视性、三维立体和人机交互等特征，是一门应用于多学科、多领域的综合技术。虚拟现实技术必将成为现代教学最先进的教学模式，它不仅解决了学校实体教学资源的不足，还很好的给学生提供真实的学习氛围，让学生能够身临其境，全身心加入到学习中去。所以，实施教学改革是时代趋势和学科发展的必然之路，而虚拟教学就是最好的选择。