虚拟现实技术与计算机\网络教学

来源:用户上传      作者:

　　虚拟现实技术（VR）是继多媒体、计算机网络之后，在教育领域内最具有应用前景的“明星”技术。在教育领域中，虚拟现实技术显示出独特的优势，促使教育形态、教育环境、 教学过程的基本要素及相互关系发生了重大变化。利用虚拟现实技术能为学习者构建良好的学习环境，实现学习者的高度参与、达到良好的自评效果，促进学习，实现学习者自由学习。
　　虚拟现实技术概述
　　虚拟现实技术是指利用计算机生成一种模拟环境，并通过多种专用设备使用户“投入”到该环境中，实现用户与该环境直接进行自然交互的技术。它是一种高逼真度地模拟人在自然环境中视觉、听觉、动感等行为的人机界面技术。这种模拟给用户提供了一种身临其境的体验，为用户提供最佳的人机通信方式。
　　综观众多学者的研究，一般认为虚拟现实有三个特征：（1）交互性。指用户对虚拟环境中对象的可操作程度和从虚拟环境中得到反馈的自然程度（包括实时性）。主要借助于各种专用设备（如头盔显示器、数据手套等）产生，从而使用户以自然方式如手势、体势、语言等技能，如同在真实世界中一样操作虚拟环境中的对象。（2）沉浸性。又称临场感，是指用户感到作为主角存在于虚拟环境中的真实程度。（3） 构想性，指用户在虚拟世界中根据所获取的多种信息和自身在系统中的行为，通过逻辑判断、推理和联想等思维过程，随着系统的运行状态变化而对其未来进展进行想象的能力。对适当的应用对象加上虚拟现实的创意和想象力，可以大幅度提高生产效率、减轻劳动强度、提高产品开发质量。
　　这些特征决定了其在教育领域的独特优势。 沉浸性虚拟现实技术可以调动学习者。全部感觉器官，达到身临其境的感觉；交互性使得用户能以接近自然的习惯，用常规的输入输出设备对虚拟环境中的物体或场景进行操作和得到反馈，更为高级的交互则是运用头盔数据手套等高级虚拟现实设备进行；构想性则是从定性和定量综合集成的环境中得到感性和理性的认识，从而产生认识上的飞跃。
　　虚拟现实技术在计算机、网络教学中的应用分析
　　计算机硬件和网络硬件课程要求培养学习者对计算机硬件设备和网络硬件设备的认识、对各部件功能和特征的理解能力以及动手组建计算机设备及网络搭建的实践能力，从实践、知识、视觉和心理等角度实现技术学习与实践应用的有机融合。而目前计算机硬件和网络知识教育主要是以教师列举单个实物为主线，以口耳相传的方式辅以多媒体教学软件教学以及有限的学生实践，来实现计算机网络理论与组网技术的传播。其中多媒体教学软件只是用来展示现有的网络组建模式和已安装完成的计算机实物图片，或演示设备的使用，已经无法满足现代教学活动发展的新要求。因此，如何使学生在计算机硬件、网络硬件组建的课程学习中获得更多的动手机会，需要通过教学手段的改革来满足学习者对相关技术的学习需要。虚拟现实技术为人们提供了一种理想的教学手段，目前在国外已被广泛应用在军事教学、体育训练、医学实习和一些学校的实际教学中。虚拟现实技术辅助教学作为一种较好的教学手段同样可以引入到计算机硬件，网络技术的教学过程中，利用虚拟现实建模语言 VRML构建三维场景，教学过程中根据教学内容的不同可以随机控制场景的角度、景别；可以随意移动场景内计算机硬件及网络硬件各部件的实物，使每个学生都有机会亲手组装一台计算机设备，或把已有的网络部件按照不同的需求组建成不同规模的计算机网络。虚拟现实技术的应用，使计算机硬件和网络的教学有了更好、更完善的发展机会。
　　虚拟现实技术在计算机、网络教学中应用的意义
　　虚拟现实对教育领域的全方位渗透，从根本上改变了人们的思维习惯和对传统学习环境的概念，逐渐走向由虚拟教师、虚拟学习伙伴、虚拟实验、虚拟图书馆、虚拟辅导、虚拟测验等构成的虚拟学习环境。应用虚拟现实中三维实时渲染技术开发的教育软件系统，能够营造逼真直观的学习环境，给人以身临其境之感，让学习者沉浸在虚拟世界里对学习目标进行实时观察、交互、参与、实验漫游等操作，给予学习者充分的体验和想象空间，学习者由传统学习环境的观察者转变为参与者，学习时具有控制权和主动权。另外，虚拟现实系统多维度呈现信息，如用图形、图片、动画等方式说明问题，学习者学习时能够同时调动视觉、听觉等多感官的参与，对学习者全身心投入到学习过程起到十分重要的促进作用。桌面虚拟的三维学习环境的设计容易实现以学生为中心的教学环境，调动学生的参与性，能通过设计灵活多样的交互方式，采用探索法、发现法等要求学习者主动参与同虚拟对象的互动以完成学习任务，提高学习者学习的主动性。通过创设有意义的情境，可以锻炼学生的发散思维，提高其观察能力和运用知识解决问题的能力；也能够使学习的外在动机和内在动机统一起来，促进学习者智商和情商的协调发展。
　　虚拟现实技术的优势在于对于学习者，它创造了可以进行交互、直观、自主探索的学习环境；对于教学人员，它提供了一种全新、灵活的教学手段。目前也尚有诸多因素限制它在教育领域的广泛应用，如使用要求的不断提高、程序的繁琐等。但我们应该不断努力、不断发展和完善该项技术，使其能够更好地服务于实验教学。

转载注明来源:https://www.xzbu.com/9/view-9288425.htm