虚拟现实技术在教育教学中应用与研究

虚拟现实技术在教育教学中的应用与研究摘要：虚拟现实技术在教育教学中的应用，是对教育教学工作变革的引领，也是对传统教育教学模式的巨大冲击。文章着重阐述了虚拟现实技术的相关概念、特点和理论，并对虚拟现实技术在教育教学中的具体应用进行了细致的罗列。最后，分析了虚拟现实技术应用过程中需要注意的问题，并对未来前景进行了展望。关键词：虚拟现实技术；教育教学；虚拟学习；虚拟实验室；虚拟教学中图分类号：g434文献标识码：a文章编号：1007-9599(2013)07-0000-021虚拟现实技术的相关理论概述随着科技的进步与时代的发展，人类正在进入一个全新的科技主导的时代，计算机技术的飞速发展更将这一趋势推向了高潮。虚拟现实技术，就是多重高科技融汇而产生的，其发展速度之迅猛、应用领域之广泛、技术工艺之复杂，都是极为引人注目的。所谓的虚拟现实技术，其实就是通过计算机的虚拟设置与技术合成，将人所需要的情景模拟出来，形成视觉、听觉、嗅觉等感官集合在一起的特殊环境。在虚拟现实技术的合成环境中，操作计算机的人是这个环境的主宰，环境的设置与设计完全由人的意志决定，人的目的决定了这种虚拟现实环境的变化。虚拟现实技术从字面理解就是一种“虚拟与现实的混合”，是通过计算机图形技术、多媒体技术、传感技术和人工智能等技术完成的。因此说，虚拟现实技术是新时期的尖端科技，在各个领域发挥了显著的作用[1]。合理的应用虚拟现实技术，可以帮助诸多不同领域的人们突破现有技术手段的限制，提升专业性工作的效率和质量，这些也正是虚拟现实技术飞速发展的动力。2虚拟现实技术在教育教学中的应用2.1虚拟现实技术应用于教育教学，可以改变教育教学的面貌随着我国经济发展的速度越来越快，教育工作也在日益的发生着变化。随着学生越来越具个性，过去传统的教育模式和教学方法已经很难适应现代学生的需求，教育与受教者之间的矛盾日益增多。或许可以这样理解，当教育的宗旨没有发生变化的时候，教育的手段必然要改变，否则就违反了教育的功能和诉求[2]。这是因为，教育和教学的方式方法总是在不断改进的，而教育方法的改进必须要依托于教育资源和教育媒体。从现在的情况看，过去的那种“黑板+讲台”的教育教学模式已经不能适应当今的校园和学生的需要，或者说仅仅依靠这样的教育教学方法还远远不够。在此情况下，引入更为现代化、科技化的教育资源和媒介，改善教育教学的境况，已经是大势所趋，虚拟现实技术正是这一需求的践行者，也是最为合适的选择。教育和教学工作的进行，总是要依赖于教学手段和方法的改进，这种改进的过程其实就是各类资源的合理配置、各种教学方式不断优化的过程，这个过程需要师生们的协调与努力，也需要高新技术的深度参与。引入虚拟现实技术，是对教学方法的丰富，是对学生主体地位的尊重，更是对教师教学工作的极大“解放”。使用虚拟现实技术来辅助于教学，就可以为教师与学生搭建一条多维的桥梁，极大的方便了教学的深化与推进。我们以教学工作中经常使用的“情境教学”为例，情境教学是指通过设置一定的生活化场景或模拟真实情境，用以激活课堂气氛、提升学生兴趣的教学方法。当有了虚拟现实技术以后，开展情境教学，必然更加自如而高效，教师通过使用虚拟现实技术设置的情境，可使教学活动变的更加生动多彩、栩栩如生，这里面包含生活场景、人物影像和声音，甚至可以覆盖全部教学知识内容。总之，利用虚拟现实技术，是对教育教学工作革命性的改变，这种改变益处多多，不胜枚举[3]。2.2虚拟现实技术在教学工作中的具体应用（1）利用虚拟现实技术完成虚拟教学虚拟教学是指利用计算机技术、多媒体技术和传感技术合成的特殊环境，这里面有日常教学包括的全部内容，可以为教学工作提供极大的帮助。可以说，虚拟教学的开发和应用，改变了过去那种“教师主导，学生接受”二元教学模式，为教学工作的改革开辟了一条新的路径。在虚拟教学中，学生可以自主选择自己感兴趣的学习内容，借助虚拟技术的帮助解答疑惑、完成课程作业等[4]。虚拟教学虽然只是虚拟的情境和场面，但是其中的教学内容却是真实有效的，其带来的实际教学效果也是非常不错的。（2）构建虚拟学习环境虚拟学习环境简称为vle技术，是通过人体模型或化合物等分子结构演示的虚拟体验，将学生置于虚拟教育者的面前，为其构建出一个虚幻的学习环境。在虚拟学习环境中，学生和老师可以“面对面”交流、互动，这种人性化设计为学生开展自主学习提供了良好的体验效果[5]。在虚拟的空间内，学生的思考、演算和学习行为是实实在在的。通过虚拟学习环境的带动，学生真正可以全身心的投入到学习中，可以做到心无旁骛、轻装上阵。（3）虚拟实验室利用虚拟现实技术构建的虚拟实验室，在各大学校中正在得到广泛的应用，成为了教师的好帮手和学生的好助手。虚拟实验室的出现，不断摆脱了传统实验室的各种缺陷，而且为学生们构筑了完善的实验记录和评价系统，更好的体现了实验的效果。同时，虚拟现实技术建立起来的虚拟实验室，节省了大量的现实实验室所需要的器材和经费，同时规避了实验风险，提高了实验教学的效率。此外，在虚拟实验室中，学生可以通过协作交流，加强与同学的联系，增强团队意识，这也是虚拟实验室的一大优势。（4）模拟的技能训练利用虚拟现实技术可以帮助教学工作真正成为技术主导的工作类型，同时为学习者打开了实践操作的大门。尤其是很多的尖端科技学科，学生不可能仅仅依靠理论知识学习来达到提升学习效果的目的，必须要在经常性的技能训练中提升技术水平、维持实践水准。例如，航空航天专业的学生，他们必须经常参与航天航空气象条件下的身体和技能训练，来使自己达到专业要求的标准。在此情况下，学生就可以利用虚拟现实技术设计的情境开展技能训练，如模拟太空环境的飞行训练，模拟真空环境的人体漂浮等诸如此类的技能训练，倘若在现实条件下进行，不但需要特定的空间和环境，而且经费昂贵，而在虚拟现实技术的合成和设计下，这样的训练显得十分轻松[6]。（5）构建虚拟的学习角色教学工作的一个难点就是学生学习注意力往往不集中，这样容易造成教学的脱节和效率的低下。为了解决这一问题，通过虚拟现实技术构建虚拟的学习角色，可以大大的提升学生学习的效率。构建的虚拟角色，其实是学生的真实映照，是学生的个体在虚拟环境中的存在，这个角色可以按照计算机预先设定需要完成的各项学习任务，帮助学生在虚拟环境中实现对课程知识的掌握与理解[7]。所以，虚拟角色的构建，既可以帮助教师有效的引导学生全身心投入到学习中，同时也可以提升学生学习的积极性和自信心，可谓一举两得。3虚拟现实技术应用于教育教学需要注意的问题3.1虚拟现实技术是辅助手段，教育教学的宗旨不能改变虚拟现实技术固然是高端科技，对于教育教学的帮助也是显而易见的。但是，归根结底其仍然只是教育教学工作的辅助手段，仍然只是帮助教师提升教学质量的方法，切不可过度夸大和拔高虚拟现实技术的作用，更不能使其“喧宾夺主”。因此，在日常使用虚拟现实技术辅助教育教学工作的过程中，必须要把握“适可而止，有的放矢”的原则，根据教育进程和教学工作的实际需求，适度、合理的运用虚拟现实技术，既充分发挥技术的优势和特点，又要保证日常教学的顺利开展。同时，要把虚拟现实技术的不断革新纳入到技术应用的范畴，争取用更有效的技术提高教学工作。