虚拟现实技术在数字校园中的应用

2021-04-04贺体刚

信息记录材料 2021年2期

贺体刚

（荆楚理工学院湖北荆门 448000）

1 虚拟现实技术的特点

虚拟现实技术主要是通过高性能的计算机系统，构建一个可以与周围环境进行良好交互的技术[1]。虚拟现实技术融合了多传感交互技术、三维图形生成技术、人工智能技术、多媒体技术、高分辨显示技术等各种技术，将人的视觉、听觉、触觉融合在一起，模拟现实的三维空间，促使用户可以与虚拟世界形成相应的交互反应。对于虚拟现实技术，其最大的特点在于：（1）沉浸性。虚拟现实技术主要是根据人的视觉、听觉特点，利用科学技术为人们创建一个虚拟的世界，使得人们能在虚拟的世界中产生与现实社会相同的感触，促使人们能沉浸在虚拟世界中。（2）交互性。用户可以通过自身的运动、动作、语言等方式，与虚拟现实系统中的对象进行交际。（3）多感知性。在虚拟现实系统中，用户可以通过虚拟现实系统中的视听触觉传感、反应装置，即便是在虚拟的环境中也能获得各种感知。

2 虚拟现实技术在数字校园建设的应用

在数字校园建设中，通过虚拟现实技术的应用，可以将校园的环境、设施等状况远程投影到家长、学生面前，让学生及家长在虚拟的校园环境中参观学校的图书馆、实验室、教室等，同时学校也可以在虚拟环境下对学生进行实验操作、知识技能等培训。

2.1 虚拟实验室

虚拟现实技术可以为学生构建一个虚拟的实验室环境，在虚拟实验室中，学生可以完成很多在现实生活中无法完成的实验，包括操作难度比较大、耗费资源比较多的实验，同时学生也可以在虚拟实验室中反复进行实验演示操作。在虚拟实验室中，能有效节约实验资源，并且确保了实验操作的安全性[2]。如在虚拟环境中开展相应的物理、化学、生物实验，这样既能让学生真实地感受到实验操作、实验现象、实验结果，又能节约设备方面的成本损耗，同时还可以规避某些危险实验造成的危害。虚拟现实技术可以将实验知识更加透明地呈现出来，有助于学生掌握深层次的知识，并且虚拟现实技术也可以打破空间局限，有助于学生更加自主地获取知识。

2.2 虚拟课堂

在数字校园建设中，虚拟现实技术的应用还可以为学生创建更加真实的模拟环境。如在体育学习中，学生不需要局限学习传统的球类运动、田径运动，学生可以在虚拟的课堂、体育场中进行大范围的项目，如虚拟飞行器、虚拟自行车等，将体育锻炼发挥到极致，带给了学生体育学习的新鲜感。教师在教学过程中，可以提前设置课堂教学内容，让学生在虚拟现实设备的引导下，独立自主地进行学习，这样学生会感觉学习不再是枯燥无聊的，学生在虚拟技术的直观显示下，具有高度沉浸体验感，能让学生将更多的注意力放在课堂学习中。同时对学生来说沉浸式体验的真实感也会让学生在学习过程中产生一种观看纪录片的感受，其不同于观看网课，虚拟现实技术能让学生真正地参与进来，有助于学生学习自觉性的提升。

2.3 虚拟图书馆

随着现代信息技术的快速发展，纸质版图书面临着信息技术的冲击，各种线上资源也不断出现，使得人们更加倾向于使用电子版图书。在实际中，学校还可以利用虚拟现实技术构建虚拟图书馆，与电子阅读相比较，虚拟现实技术可以让读者有更强的真实的阅读感受，虚拟图书馆中的三维立体式阅读，能实现在真实图书馆的书籍场景再现，增强学生的阅读感受。虚拟图书馆的出现，在各大学校都受到了广泛关注，很多学生在家中就可以登录观看浏览，避免了纸质图书资源短缺的问题。同时虚拟图书馆在资源存储量上也远远超过传统的图书馆，能带给广大师生便利，促进线上资源的良好使用。

2.4 远程教育

虚拟现实技术最大的特点就是可以通过计算机技术将人们现实生活中看到的一切都仿真重现出来，并且虚拟现实技术可以很好地规避现实条件中的约束，教师能在虚拟的课堂上完成教学活动。在虚拟现实系统中，存在很多模块，其中智能角色的功能可以指引学生更好地感受虚拟现实环境，并且学生在虚拟课堂上学习知识时，遇到问题还能更加灵活地与教师进行交流。虚拟现实是在网络技术、多媒体技术的基础上发展起来的，虚拟学习环境的构建也是建立在这两种技术基础上，其可以在很大程度上提高学生的学习主动性。

需要注意的是，虚拟现实技术对于硬件设备有很高的要求，要想将清晰的三维环境展现出来，提高成本是必不可少的，这对于数字校园建设无疑会有很大挑战。对学生来说，在虚拟环境中学习时，大多处于单人学习的状态，身边没有同学，团队学习效果比较差，这是虚拟现实技术存在的不足。同时一些年龄比较大的教师在思想难以接受这种新型技术，难以及时改变教学模式，这也会对虚拟现实技术的推广带来影响。

2.5 虚拟校园漫游

在数字校园建设中，虚拟校园漫游也是很关键的一个环节。其主要是通过三维模型、建模技术、场景优化技术、碰撞检测技术等将有声有色、可视化的仿真校园呈现出来。虚拟校园漫游既可以促进学校良好形象建设，又能成为校园规划的辅助工具，其可以用于校园内部道路、建筑物、辅助设施等方面的建设规划。在三维的虚拟环境中，通过动态交互对校园环境进行指导，促使校园规划更加科学。学校内部的公共设施有很多，如宿舍楼、教学楼、食堂、实验楼等，通过虚拟校园漫游，能让学生在入学前就全面掌控学校布局情况，借助交互式查询手段了解学校的全部信息，能帮助学生尽快适应校园生活。虚拟校园漫游不仅仅是仿真校园设施、建筑物、地形，更是对整个校园生活、学习等的网络化再现。