淺談將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)引入四平市教育事業(yè)

李紅梅

[摘要]根據(jù)目前四平市教育事業(yè)的軟件及硬件環(huán)境，以一個學(xué)校為試點(diǎn)，在教學(xué)中引入了虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)。主要介紹近兩年來四平市教育事業(yè)中虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的使用情況，以及利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的特點(diǎn)，將其應(yīng)用到教學(xué)的幾個基本方面所帶來的影響及優(yōu)勢，及其對四平市教育理念、教學(xué)手段、教育職能所帶來的變化。

[關(guān)鍵詞]虛擬現(xiàn)實(shí)教育實(shí)驗(yàn)

中圖分類號：G43文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1671—7597(2009)0620152-01

一、引言

隨著科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，教學(xué)技術(shù)領(lǐng)域又出現(xiàn)了一個新型教學(xué)媒體虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是利用三維圖形生成技術(shù)、多傳感交互技術(shù)以及高分辨顯示技術(shù)，生成三維逼真的虛擬環(huán)境。

二、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的使用狀況

下面我們分別介紹一下虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)三種基本類型的使用：

(一)沉漫型虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)。沉浸型虛擬系統(tǒng)是一套價(jià)格昂貴、復(fù)雜的系統(tǒng)，使用者必須戴頭盔、手套等傳感跟蹤裝置，才能與虛擬世界進(jìn)行交互，這種系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是用戶可完全沉浸到虛擬世界中去，但是限于四平市的經(jīng)濟(jì)現(xiàn)狀，我們沒有將其應(yīng)用于教學(xué)。

(二)簡易型虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)。簡易型虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)由一臺普通的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)組成，使用者通過鍵盤、鼠標(biāo)便可與虛擬環(huán)境進(jìn)行交互。這種系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)簡單、價(jià)格低廉，是一套經(jīng)濟(jì)實(shí)用的系統(tǒng)，所以我們先以一個學(xué)校為試點(diǎn)進(jìn)行使用。準(zhǔn)備將來在有條件的學(xué)校進(jìn)行普及推廣。

(三)共享型虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)。共享型虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)是利用遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)，將異地的不同用戶聯(lián)結(jié)起來，共享一個虛擬空間，這種基于Internet的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)有著巨大的教育應(yīng)用潛能，期望以后在四平的電大和遠(yuǎn)程教育中能夠有效地利用這種學(xué)習(xí)環(huán)境。

三、應(yīng)用虛擬實(shí)技術(shù)在教學(xué)中的優(yōu)勢

(一)彌補(bǔ)了教學(xué)條件的不足。在實(shí)際教學(xué)中，往往會因?yàn)閷?shí)驗(yàn)設(shè)備、實(shí)驗(yàn)場地、教學(xué)經(jīng)費(fèi)等方面的原因，而使一些應(yīng)該開設(shè)的教學(xué)實(shí)驗(yàn)無法進(jìn)行。利用虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)，可以彌補(bǔ)這些方面的不足，使學(xué)生獲得與真實(shí)實(shí)驗(yàn)一樣的體會，從而豐富感性認(rèn)識，加深對教學(xué)內(nèi)容的理解。

(二)避免真實(shí)實(shí)驗(yàn)或操作帶來的危險(xiǎn)。一般對于有危險(xiǎn)的實(shí)驗(yàn)，我們常常采用看錄像的方式來取代實(shí)驗(yàn)，學(xué)生無法直接參與實(shí)驗(yàn)，獲得感性認(rèn)識。利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)進(jìn)行虛擬實(shí)驗(yàn)，則可以免除這種危害，學(xué)生在虛擬實(shí)驗(yàn)環(huán)境中，可以放心地去做各種實(shí)驗(yàn)。

(三)徹底打破時(shí)間、空間的限制。利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，突破時(shí)間的限制，一些需要幾天年甚至幾百年才能觀察到的變化過程，通過虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，可以在很短的時(shí)間內(nèi)呈現(xiàn)給學(xué)生觀察。虛擬技術(shù)還可以徹底打破空間的限制，使學(xué)生可以進(jìn)入這些物體的內(nèi)部進(jìn)行觀察。例如學(xué)生可以進(jìn)入虛擬的工廠，了解整個生產(chǎn)流水線，這是電視錄像所無法比擬的。

(四)可以虛擬人物形象。虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)可以虛擬各種人物形象，創(chuàng)造一個人性化的學(xué)習(xí)環(huán)境，使學(xué)生能夠在自然、親切的氣氛中進(jìn)行學(xué)習(xí)。例如，在虛擬的課堂學(xué)習(xí)中，學(xué)生可以與虛擬的教師、學(xué)生一起交流、討論。進(jìn)行共同學(xué)習(xí)。

四、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在教學(xué)中的應(yīng)用

基于目前四平市的教學(xué)軟件及硬件條件，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在教學(xué)中的應(yīng)用主要有以下四個方面：

(一)虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)能夠?yàn)閷W(xué)生提供生動、逼真的學(xué)習(xí)環(huán)境，從而加速和鞏同學(xué)生學(xué)習(xí)知識的過程。親身去經(jīng)歷、親身去感受比空洞抽象的說教更具說服力，主動地去交互與被動的灌輸，有本質(zhì)的差別。如地理課上，為了加深學(xué)生對地理環(huán)境的了解，可以利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)構(gòu)建出對應(yīng)的全景圖，這樣就可以足不出戶，深入地學(xué)習(xí)地理知識。

(二)虛擬實(shí)驗(yàn)。利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，可以建立各種虛擬實(shí)驗(yàn)室，如化學(xué)實(shí)驗(yàn)，利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)演示它們的反應(yīng)過程，擁有傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室難以比擬的優(yōu)勢，不僅可以節(jié)省成本，還可以規(guī)避真實(shí)實(shí)驗(yàn)或操作帶來各種危險(xiǎn)。

(三)虛擬實(shí)訓(xùn)基地。利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)建立起來的虛擬實(shí)訓(xùn)基地，其“設(shè)備”多是虛擬的，可以根據(jù)需要隨時(shí)生成新的設(shè)備，使實(shí)踐訓(xùn)練能及時(shí)跟上技術(shù)的發(fā)展。同時(shí)，虛擬現(xiàn)實(shí)的沉浸性和交互性，使學(xué)生能夠在全身心地投入到虛擬的學(xué)習(xí)環(huán)境中去，這非常有利于學(xué)生的技能訓(xùn)練。

(四)虛擬仿真校園。教育部在一系列相關(guān)文件中，多次涉及到了虛擬校園，闡明了虛擬校園的地位和作用。不過我們目前只是簡單的虛擬了校園環(huán)境供游客瀏覽，還沒有形成比較全面的功能相對完整的三維可視化虛擬校園。

五、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)對教學(xué)的影響

(一)教學(xué)理念的變化。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)極大地促進(jìn)了教學(xué)理念的變化，它強(qiáng)調(diào)學(xué)生主動參與，真正的成為學(xué)習(xí)的主人，在學(xué)習(xí)的過程中，教師只起組織、指導(dǎo)的作用，在時(shí)間安排上，更多的是學(xué)生的自主性、探索性的學(xué)習(xí)活動。這樣的教學(xué)方式顯然與被動地接受教師的知識傳輸?shù)膶W(xué)習(xí)方式不同，對于學(xué)生創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力的培養(yǎng)也較為有利。

(二)教學(xué)手段的變化。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用于教學(xué)過程后，可以促使教學(xué)手段向科學(xué)化方向發(fā)展，其變化可以體現(xiàn)在以下幾個方面；

1啟發(fā)式教學(xué)。借助虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，學(xué)生可以與認(rèn)識對象之間可以實(shí)現(xiàn)互動，使學(xué)生從對文字、對抽象公式符號的空間性理解轉(zhuǎn)化為互動式的逼真體驗(yàn)。這也是形成啟發(fā)式教育的基礎(chǔ)。

2發(fā)現(xiàn)式教學(xué)。教師可以有針對性地建構(gòu)虛擬情景，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行探究，讓學(xué)生從已知事實(shí)或現(xiàn)象中推導(dǎo)出未知，從中發(fā)現(xiàn)事物的發(fā)展變化的規(guī)律性，并培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)態(tài)度和獨(dú)創(chuàng)精神，掌握科學(xué)研究的方法。

3情境式教學(xué)。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)能夠把教學(xué)中的抽象的概念原理、實(shí)驗(yàn)等形象生動地表現(xiàn)出來，給學(xué)生建立一個真實(shí)的學(xué)習(xí)情境，幫助學(xué)生獲得知識，把握問題的本質(zhì)。

(三)教育職能的變化。隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的發(fā)展。一種沒有圍墻的開放式的學(xué)?！疤摂M學(xué)?！睍?yīng)運(yùn)而生。在“虛擬學(xué)校”中，教師的基本職能和工作方式也將發(fā)生根本的變化。教師的責(zé)任主要是引導(dǎo)學(xué)生從眾多的信息中找到自己真正需要的東西，而不使學(xué)生在眾多信息中迷失方向。

六、結(jié)束語

目前虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在四平市的教學(xué)領(lǐng)域的使用只是剛剛開始，隨著時(shí)間的推移，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)以其自身強(qiáng)大的教學(xué)優(yōu)勢和潛力，必將會受到教育工作者的重視，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)大規(guī)模進(jìn)入教育領(lǐng)域已是必然趨勢。

項(xiàng)目：本文是四平市哲學(xué)社會科學(xué)規(guī)劃項(xiàng)目