新时期下计算机虚拟现实技术解析及其在高校教学中的应用

摘要：科学技术快速发展的时代背景下，计算机虚拟现实技术应运而生，其具有沉浸、交互、感知等多方面特点，在诸多领域中展现出显著的应用优势，高校教学工作中关于计算机虚拟现实技术的应用也成为当下研究的重点。本文基于计算机虚拟现实技术的原理及特点展开论述，总结高校教学中计算机虚拟现实技术的应用途径，期望对相关教育从业人员有所帮助。

关键词：新时期;计算机虚拟现实技术;高校教学;应用分析

新时期下计算机虚拟现实技术成为推动各行各业发展的重要手段，其原理是利用现有的计算机技术生成一个三维虚拟环境，所有使用者只需要佩戴上相关硬件设施，即可进入到虚拟环境中，在虚拟环境下进行实时的交互活动[1]。将计算机虚拟现实技术作为高校教学中的一种教学工具使用，必然会给传统高校教育工作造成冲击，带来全新的发展机遇。基于此，当下需要教育工作者准确把握计算机虚拟现实的特点及关键技术，充分挖掘高校教学中计算机虚拟现实技术的应用途径[2]。

一、新时期下计算机虚拟现实技术解析

1.计算机虚拟现实技术的特征

（1）沉浸性：沉浸性是计算机虚拟现实技术的核心内容，其主要内容是用户可以全身心地投入到虚拟场景中，对于用户来说，仿佛自己已经完全生活在虚拟场景中。

（2）交互性：交互性主要体现在用户可以在虚拟场景中与各种对象实现相互作用。

（3）多感知性：计算机虚拟现实技术中搭配了视觉、听觉、触觉等传感装置，用户在虚拟场景中可以通过这些传感装置获取多种感知，对于虚拟现实技术沉浸性具有强化作用。

（4）构想性：构想性是指虚拟场景不仅仅是为了让用户沉浸其中，更是要让用户在虚拟场景中获取全新的体验，从而提升其感性认知、理性认识，产生全新的构想。

基于以上计算机虚拟现实技术的特征可以发现，计算机虚拟现实技术就是营造一个虚拟场景，促使用户沉浸其中，通过多感知性的特点，让在全新的场景下提升感知能力、认知能力，最终达到启发用户思维的目的，这与教育工作的核心内容基本相符，具有很强的应用价值[3]。

2.计算机虚拟现实的关键技术

（1）实时三维计算机图形技术

实时三维计算机图形技术属于核心技术之一，该技术中“实时”尤为重要，图像的实时刷新能够虚拟环境的真实感，实际应用过程中，虚拟环境复杂，且涉及到的内容较多，实现图形的实时刷新难度较高。

（2）立体广角显示技术

立体广角显示技术的核心是双眼立体视觉，用户的的眼睛在看到不同的图像时会传输不同的信息给大脑，系统利用多个显示器或者单个显示器，呈现出不同角度下的图像，可以带来视觉差异，进而产生立体感[4]。

（3）用户（头、眼）跟踪技术

虚拟环境是一个三维空间，每一个物体都对应特殊的坐标系，对于用户来说看到的景象都是由头部、眼睛移动造成的，因此，计算机虚拟现实技术中需要锁定用户头部、眼部的坐标位置，进行运动跟踪，达到图像视觉的对应转换。

（4）触觉和力觉反馈技术

虚拟现实技术多感知性的实现就依托于触觉和力觉反馈系统，不同于现实场景，虚拟场景中想要实现对物体的把握或者移动并给用户真实感，就需要搭配触觉和力觉反馈系统，在用户握住钢笔时传输一个震动感觉给用户，以模拟现实的触觉[5]。

（5）语音输入和输出技术

虚拟现实技术中的语言输入和输出尤为重要，也是交互性的关键所在，搭配上语音系统可以让虚拟环境能够识别人类的语言，进而按照语言传达的意思进行交互活动。

二、新时期下计算机虚拟现实技术在高校教学中的应用途径

1.课堂教学

（1）立体物体展示

以往开展教育工作的过程中，为了呈现三維物体的信息，多通过多媒体技术以图片、动画的方式呈现，但这些给学生的都是视觉上的感受，无法真正引发学生深入思考。虚拟现实技术可以构建出一个与实物基本相同的三维结构，学生直接通过硬件装置观察三维图像的所有组成部分，甚至进行触摸，这对于高校教学工作具有很大的辅助作用。

（2）立体空间展示

所谓立体空间展示就是为学生营造一个可进入的虚拟空间，可以是现实存在学生无法进入的虚拟空间，也可以是现实不存在的虚拟空间，不同于以往只靠学生发挥想象力的教学方式，虚拟现实技术通过立体空间展示，可以让学生身临其境地感受，例如虚拟现实技术作用下营造一个宇宙中失重的虚拟空间，让学生体验失重状态，这种教学效果仅靠想象力是无法达成的。

（3）虚拟场景构造

虚拟场景构造目前主要用于高校内语言学科的教学，以往的教育工作者教师需要通过播放录像或者口述故事的方式创设学习情景，引导学生在学习情境中交流，这一过程中，经常遇到学生理解与教师讲述内容不符的情况，不利于教育工作的开展。虚拟现实技术的运用，直接搭建一个虚拟场景，学生可以在虚拟场景中与外国友人交流，以达到对语言类学科有效教学的目的。

2.实验教学

高校教学中很多实验现有条件下无法满足，或者现有条件需要消耗大量的经济成本和时间成本才可以完成，虚拟现实技术能够直接打造出一个实验场景，完成例如机械试验、消防安全试验等重复性高的实验教学，帮助节省教学成本支出，对于学生来说，这种教学方式也更容易接受。最后，虚拟现实技术让实验教学突破了时间、地点、器材等因素的限制，学生可以在虚拟场景中反复操作，直至得到满意的结果，有利于学生在实践中总结，高校实验教学效果也随之提升。

三、结束语

综上所述，计算机虚拟现实技术的自身特点决定了其在高校教学中具有很强的应用性，有助于为学生创设全新的学习环境，丰富教学实践的内容，进而在全新的环境下产生新的构想，实现教学效果和学生综合素质的提升。当下需要明确计算机虚拟现实技术的相关概念，深入挖掘现阶段高校教学中的应用途径，使得其应用价值得到充分发挥。

参考文献：

[1] 游祖会. 计算机虚拟现实技术解析及其在高职院校教学中的应用研究[J]. 计算机产品与流通， 2020.

[2] 张增光. 计算机虚拟现实技术在高校体育教学中的应用分析[J]. 2022（19）.

[3] 唐风云. 论计算机虚拟现实技术在高校体育教学中的应用研究[J]. 科技资讯， 2020， 18（14）：2.

[4] 文瑞阳. 虚拟技术在高校计算机教学中的应用研究[J]. 山西青年， 2020， No.578（06）：292-292.

[5] 张建军. 全景虚拟现实技术在虚拟校园建设中的应用[J]. 北京工业职业技术学院学报， 2020， 19（1）：5.

作者简介：徐振立（1986.06-），男，汉，河北邢台人，硕士研究生，讲师。研究方向：虚拟现实ED38FE8A-F21C-44D5-AB38-7734EE5A08DF