□高疏寒

基于VR技術(shù)下虛擬教學(xué)應(yīng)用的思考

□高疏寒

信息技術(shù)的飛快發(fā)展促使教學(xué)方式發(fā)生改變，也增加了新的教學(xué)媒體的使用。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)VR的出現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)了多媒體技術(shù)、數(shù)字圖像、傳感器等相關(guān)技術(shù)的融合。將VR技術(shù)運(yùn)用到教學(xué)實(shí)踐中，還需要不斷探索與研究。本文對(duì)VR技術(shù)的虛擬教學(xué)應(yīng)用進(jìn)行分析。

虛擬現(xiàn)實(shí)；虛擬場(chǎng)景；VR技術(shù)

虛擬技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)多媒體的三維立體的交互，將看起來(lái)是虛擬的實(shí)則較為逼真的多媒體教學(xué)環(huán)境應(yīng)用于課堂，給予學(xué)生身臨其境的真實(shí)感受。虛擬技術(shù)的應(yīng)用能夠激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，引導(dǎo)學(xué)生發(fā)揮想象力，提升學(xué)生的創(chuàng)新思維。

一、虛擬教學(xué)的概念

虛擬教學(xué)是指使傳統(tǒng)教學(xué)適應(yīng)新技術(shù)的發(fā)展，培養(yǎng)現(xiàn)代型人才的一種新型教學(xué)模式，是人類進(jìn)入虛擬空間進(jìn)行教育與活動(dòng)的一種教學(xué)方式。從廣義上看，包括虛擬的教室、虛擬的實(shí)驗(yàn)室以及虛擬的教師等，在其中進(jìn)行虛擬的研討會(huì)等活動(dòng)。從狹義上看，虛擬教學(xué)是指運(yùn)用科學(xué)技術(shù)構(gòu)建一個(gè)虛擬的學(xué)習(xí)環(huán)境，對(duì)知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行客觀的重現(xiàn)，從而使學(xué)生在虛擬環(huán)境中掌握更多的知識(shí)。在這種環(huán)境內(nèi)，學(xué)生能夠通過(guò)VR技術(shù)所表現(xiàn)出來(lái)的虛擬感受、虛擬視覺等信息來(lái)獲取更多的自我感受。在某種程度上來(lái)說(shuō)，符合新課改對(duì)教學(xué)模式的要求，更加注重學(xué)生的主體感受以及培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力與自我思考的能力。虛擬教學(xué)能夠?qū)⒓夹g(shù)與教學(xué)相結(jié)合，拓寬師生的視野，能夠極大程度地延伸教學(xué)空間，同時(shí)在教學(xué)資源上也能夠?qū)崿F(xiàn)大量的擴(kuò)充。虛擬教學(xué)突破了傳統(tǒng)教學(xué)在時(shí)間、空間上的限制，采用模擬的場(chǎng)景，彌補(bǔ)了教師在創(chuàng)設(shè)情境時(shí)與現(xiàn)實(shí)不相符的問(wèn)題。虛擬教學(xué)不僅能夠?yàn)檎n堂帶來(lái)相關(guān)服務(wù)與相關(guān)技術(shù)支持，也能促進(jìn)教學(xué)模式的進(jìn)一步發(fā)展。

二、VR技術(shù)在教學(xué)中的意義

通過(guò)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)進(jìn)行教學(xué)，教師能夠利用仿真、模擬、借用等方式，使教學(xué)環(huán)境更為逼真，更加接近現(xiàn)實(shí)生活。將VR技術(shù)運(yùn)用于教學(xué)中，能夠?qū)⑹挛锏谋举|(zhì)最大程度上進(jìn)行揭示與展現(xiàn)，將事物的運(yùn)動(dòng)規(guī)律以及事物之間的聯(lián)系進(jìn)行虛擬展示。同時(shí)也能有效發(fā)揮學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性，使學(xué)生接受更多的信息，加深對(duì)知識(shí)點(diǎn)的理解與記憶，更加熟練地掌握專業(yè)技能。

總體上看，將VR技術(shù)運(yùn)用于教學(xué)中具有以下重要意義：第一，它將傳統(tǒng)教育模式進(jìn)行分解，引領(lǐng)教育研究者進(jìn)入一個(gè)可重構(gòu)教學(xué)的教學(xué)模式中，沖破了傳統(tǒng)教學(xué)的束縛，開拓了教學(xué)手段的新空間，形成了非現(xiàn)實(shí)性的合理化與創(chuàng)新的新平臺(tái)。第二，虛擬教學(xué)將嶄新的教學(xué)模式呈現(xiàn)在教師眼前，使課堂多元化，豐富了教學(xué)手段，提升了教學(xué)質(zhì)量。第三，虛擬教學(xué)方式拓展了學(xué)生的眼界，突破了認(rèn)識(shí)空間的有限性，豐富了學(xué)生的感知世界。第四，虛擬教學(xué)加快了教育信息化的研究與探索，促進(jìn)了教學(xué)的改革與發(fā)展。第五，虛擬教學(xué)將學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)與學(xué)習(xí)主體相結(jié)合，將不同的學(xué)習(xí)者集中在同一個(gè)學(xué)習(xí)網(wǎng)內(nèi)，有利于學(xué)生塑造性格以及處理人際關(guān)系。虛擬教學(xué)手段是高科技發(fā)展的一個(gè)重要成果，將信息化技術(shù)應(yīng)用于教學(xué)中，創(chuàng)造出高水平的教學(xué)模式與學(xué)習(xí)方式，能夠大大豐富教育界的研究成果。

三、VR技術(shù)下虛擬教學(xué)的技術(shù)手段

（一）計(jì)算機(jī)仿真

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，多媒體技術(shù)在教學(xué)上的應(yīng)用為虛擬教學(xué)提供了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，為計(jì)算機(jī)仿真教學(xué)提供了良好的技術(shù)支持。當(dāng)前眾多高校聯(lián)合辦學(xué)，在教學(xué)管理等方面，使技術(shù)與課堂實(shí)現(xiàn)了完美的對(duì)接。學(xué)生在校期間，僅局限于課本上的文字與教師所傳授的知識(shí)，不能參加所有的實(shí)踐活動(dòng)，對(duì)于本專業(yè)也只能局限于模擬演練。對(duì)于有技術(shù)操作要求的學(xué)生來(lái)說(shuō)，不會(huì)親自進(jìn)行機(jī)械的維修與安裝，更沒(méi)有接近先進(jìn)技術(shù)與儀器設(shè)備的機(jī)會(huì)。但是通過(guò)計(jì)算機(jī)仿真手段，將相關(guān)儀器、場(chǎng)景、設(shè)備等教學(xué)所需復(fù)制出來(lái)，制作成音像、圖片、聲音以及文字等多媒體課件與虛擬的場(chǎng)景資料，讓學(xué)生真切地參與實(shí)踐。對(duì)于一些在實(shí)際教學(xué)中無(wú)法呈現(xiàn)給學(xué)生的抽象知識(shí)，或人類無(wú)法看到的、用語(yǔ)言描述不清楚的事物，如宇宙天體、外太空、原子分子世界，甚至是原始時(shí)代的重造，都能夠通過(guò)計(jì)算機(jī)虛擬來(lái)實(shí)現(xiàn)。由于計(jì)算機(jī)虛擬的仿真能力強(qiáng)大，信息量龐大，可重復(fù)性較強(qiáng)，可以將教師所需的教學(xué)資料完美地展現(xiàn)出來(lái)，提高學(xué)生的參與度。

例如，地理教師在講解大氣變化的課程時(shí)，傳統(tǒng)模式僅限于黑板上畫出大概的圖樣，體現(xiàn)天空、大氣、陽(yáng)光之間的關(guān)系。但是利用計(jì)算機(jī)仿真教學(xué)時(shí)，便可以將實(shí)際的大氣情況展現(xiàn)出來(lái)，讓學(xué)生身臨其境般感受大自然的美妙，從而更好地理解所學(xué)的知識(shí)。

（二）模擬演示

虛擬教學(xué)可以通過(guò)模型的演示向?qū)W生展現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容，使學(xué)生更直觀了解所學(xué)知識(shí)與既有認(rèn)知之間的聯(lián)系，從而更好地理解新知識(shí)。模型教學(xué)分為實(shí)物模型與數(shù)學(xué)模型。實(shí)物模型能夠?qū)⑹挛锏倪\(yùn)動(dòng)方式更直觀地展示給學(xué)生，是最理想的教學(xué)媒體。而數(shù)學(xué)模型是由公式、邏輯表達(dá)等組成的數(shù)學(xué)結(jié)構(gòu)，其所表達(dá)的內(nèi)容與要研究的對(duì)象之間具有相似性，這種數(shù)學(xué)結(jié)構(gòu)即是數(shù)學(xué)模型。通過(guò)對(duì)模型的建立、分析與解答，認(rèn)識(shí)所要研究的對(duì)象，通過(guò)數(shù)學(xué)模式對(duì)研究對(duì)象進(jìn)行相關(guān)描述，從而認(rèn)識(shí)其發(fā)展規(guī)律與運(yùn)動(dòng)變化。

教師可以利用VR技術(shù)將所學(xué)知識(shí)分為兩種形式進(jìn)行展示，一種是可視的實(shí)際模型，如數(shù)學(xué)教學(xué)中多面體的組成與構(gòu)建；另外一種是數(shù)學(xué)模型，如將三角函數(shù)的變化規(guī)律展現(xiàn)在虛擬現(xiàn)實(shí)世界中，利用其對(duì)學(xué)生視覺的沖擊進(jìn)行知識(shí)的記憶、強(qiáng)化與吸收，讓學(xué)生更直觀地感受數(shù)學(xué)的奇妙之處。

（三）互動(dòng)合作

虛擬教學(xué)能夠幫助教師利用虛擬的場(chǎng)景，讓學(xué)生進(jìn)行探索與研究，在虛擬的世界里實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)上的互動(dòng)。1995年，美國(guó)某大學(xué)開發(fā)了一個(gè)二維的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，讓每個(gè)參加者在屏幕上都有相對(duì)應(yīng)的代表并處于一個(gè)共享的世界里，當(dāng)某個(gè)學(xué)生活動(dòng)時(shí)，大家都能看到其結(jié)果。這種教學(xué)模式在教師的指導(dǎo)下選定相關(guān)的學(xué)習(xí)內(nèi)容，讓學(xué)生們按照自己的想法與理解建造一個(gè)虛擬的世界，并向其他學(xué)生傳遞學(xué)習(xí)內(nèi)容。這種教學(xué)模式是基于虛擬的文本世界，為學(xué)生提供能夠探索與研究的情境，同時(shí)也拓寬了可以想象的空間，能夠?qū)崿F(xiàn)在虛擬世界中人物、狀態(tài)、知識(shí)三者之間的和諧關(guān)系，為處在不同等級(jí)的學(xué)生創(chuàng)造平等的學(xué)習(xí)交流的機(jī)會(huì)。

例如，教師利用虛擬現(xiàn)實(shí)世界講授建筑知識(shí)。如橋梁的修建，在現(xiàn)實(shí)世界中是無(wú)法親身實(shí)踐的，但是利用VR技術(shù)，能夠創(chuàng)造學(xué)生合作的機(jī)會(huì)，教師加以引導(dǎo)，將橋梁離析現(xiàn)象的處理辦法完整展現(xiàn)出來(lái)。假設(shè)離析程度較為嚴(yán)重，教師組織學(xué)生采取人工辦法將混凝土進(jìn)行清除，再按照混凝土施工辦法進(jìn)行樁芯混凝土的澆筑工作。假設(shè)距離較大時(shí)，教師可以組織學(xué)生利用鉆芯機(jī)將混凝土進(jìn)行清除再重新灌注。這種實(shí)戰(zhàn)性的教學(xué)模式只有在虛擬現(xiàn)實(shí)世界中才能得到應(yīng)用。

（四）技能訓(xùn)練

虛擬教學(xué)能夠打破時(shí)間與空間的限制，將不可能變?yōu)榭赡?，?duì)學(xué)生提出的各種假設(shè)在虛擬世界中進(jìn)行模擬從而得到相關(guān)結(jié)論。同時(shí)，也可以給學(xué)生提供培訓(xùn)專業(yè)技能的機(jī)會(huì)，比如機(jī)械的安裝與維修等實(shí)戰(zhàn)都可以在虛擬訓(xùn)練中進(jìn)行。例如，利用虛擬的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，學(xué)生可以進(jìn)行模擬城市的修建、電路的設(shè)計(jì)、園藝技術(shù)的練習(xí)、場(chǎng)景的真實(shí)體驗(yàn)等方面的探索與學(xué)習(xí)。虛擬現(xiàn)實(shí)的交互性使虛擬世界的環(huán)境與設(shè)備都更加真實(shí)，感受更加真切，有利于學(xué)生在有限的空間內(nèi)得到無(wú)限的遐想，同時(shí)也可以利用虛擬教學(xué)，對(duì)學(xué)生進(jìn)行外科手術(shù)、汽車駕駛、軍事演練和電器維修等相關(guān)技能的培訓(xùn)。

四、結(jié)語(yǔ)

在計(jì)算機(jī)軟件飛速發(fā)展的今天，VR技術(shù)逐漸被應(yīng)用到各個(gè)領(lǐng)域，成為時(shí)代的新寵兒。而VR技術(shù)在教育領(lǐng)域的使用更是對(duì)教育進(jìn)行改革的一個(gè)重要手段，促使教學(xué)手段快速更新。教師要嚴(yán)謹(jǐn)?shù)乩肰R技術(shù)進(jìn)行教學(xué)實(shí)踐，謹(jǐn)慎把握方向，將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與課堂教學(xué)完美地融合起來(lái)，在有限的空間內(nèi)提供無(wú)限的可能。

1.Azimkulov Ayan.VR技術(shù)的虛擬教學(xué)應(yīng)用研究[D].東華大學(xué),2017.

2.趙立承,劉國(guó)有.可視化教學(xué)中VR技術(shù)在課件制作中的應(yīng)用[J].黑龍江科學(xué),2017(17):152-153.

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西安外國(guó)大學(xué)藝術(shù)學(xué)院）