基于VR技術下虛擬教學應用的思考

虛擬技術能夠實現(xiàn)多媒體的三維立體的交互，將看起來是虛擬的實則較為逼真的多媒體教學環(huán)境應用于課堂，給予學生身臨其境的真實感受。虛擬技術的應用能夠激發(fā)學生的學習興趣，引導學生發(fā)揮想象力，提升學生的創(chuàng)新思維。

一、虛擬教學的概念

    虛擬教學是指將傳統(tǒng)教學適應新技術的發(fā)展，培養(yǎng)現(xiàn)代型人才的一種新型教學模式，是人類進入虛擬空間進行教育與活動的一種教學方式。廣義上講，包括虛擬的教室、虛擬的實驗室以及虛擬的教師等，在其中進行虛擬的研討會等活動。在狹義上講，虛擬教學就是指運用科學技術構建一個虛擬的學習環(huán)境，在其中將所要掌握的知識點進行客觀的重現(xiàn)，從而在虛擬環(huán)境中掌握更多的知識。在這種環(huán)境內(nèi)，學生能夠通過VR技術所表現(xiàn)出來的虛擬感受、虛擬視覺等信息來獲取更多的自我感受與自我價值觀。在某種程度上來說符合新課改對教師教學模式上的要求，更加注重了學生的主體感受，培養(yǎng)了學生的自主學習能力與自我思考的能力。虛擬教學能夠將技術與教學相結合，拓寬師生的視野，在教學的空間上能夠極大程度的進行延伸，同時在教學資源上也能夠實現(xiàn)大量的擴充。在具體的意義上來說，虛擬教學突破了傳統(tǒng)教學在時間、空間上的限制，采用模擬的場景，彌補了教師在創(chuàng)設情境時的不相符合的問題。虛擬教學不僅能夠為課堂帶來相關服務與相關技術支持，也促進了教學模式的進一步發(fā)展。

二、VR技術在教學中的意義

通過虛擬現(xiàn)實技術進行教學，教師能夠利用仿真、模擬、借用等方式，使教學環(huán)境更為逼真，接近現(xiàn)實生活。將VR技術用于教學，能夠將事物的本質最大程度上的進行揭示與展現(xiàn)，將事物的運動規(guī)律以及之間的聯(lián)系進行虛擬的展示。有效的發(fā)揮學生自主感受能力，使學生能夠接受更多更具體的信息，加深對知識的理解與記憶，也能夠使學生對于專業(yè)技能更加熟練的掌握。

將VR技術用于教學具有以下重大意義：

1.它將傳統(tǒng)教育模式進行分解，引領著教育研究者們進入一個可重構教學的教學模式，沖破了傳統(tǒng)教學的束縛，開拓了教學手段的新空間，確立了非現(xiàn)實性的合理化、超越與創(chuàng)新的新平臺、新空間。2.虛擬教學將嶄新的教學模式樹立在教師眼前，使課堂多元化，提升了教學質量與教學手段。3.虛擬教學方式拓展了學生的眼界，突破了認識空間的有限性，豐富了學生的感知世界。4.虛擬教學加快了教育信息化的研究與探索，促進了教學的改革與發(fā)展，也提高了教學的質量。5.虛擬教學將學習網(wǎng)絡與學習主體相結合，將不同的學習者建立集中在同一個學習網(wǎng)內(nèi)，有利于學生性格的開放以及人際關系的融洽處理。虛擬教學手段是高科技發(fā)展的一個重要現(xiàn)象，將信息化完整的應用于教學，創(chuàng)造出高水平，高收益的教學模式與學習方式，大大豐富了教育界的研究成果。

三、VR技術下虛擬教學的技術研究

（一）計算機仿真

隨著計算機的不斷發(fā)展，多媒體技術在教學上的應用都為虛擬教學提供了堅實的基礎。同時這些技術在社會各個領域的應用都非常廣泛，對社會的進步與生活的管理都有著重要的作用，為計算機仿真教學提供了良好的技術支持^[3]。當前眾多高校聯(lián)合辦學，在教學管理等方面的技術與課堂實現(xiàn)了完美的對接。學生在校期間，僅局限于課本上的文字與教師所傳授的知識，不能參加所有的實踐活動，對于本專業(yè)也只能局限于模擬演練。對于有技術操作要求的學生也不會親自進行機械的維修與安裝，更沒有接近先進技術與儀器設備的機會。

但是通過計算機仿真的手段，將所有需要的相關儀器、場景、設備等教學所需復制出來，制作成影響、圖片、聲音、以及文字等多媒體課件與虛擬的場景資料，讓學生真切的感受與實踐。對于一些在實際教學中無法呈現(xiàn)給學生的抽象知識，或人類無法看到的、用語言描述不清楚的事物，如宇宙天體、外太空、原子分子世界，甚至是原始時代的重造都能夠通過計算機虛擬來實現(xiàn)。由于計算機虛擬的仿真能力強大，信息量龐大，可重復性能較強，可以將教師所需的教學資料完美的展現(xiàn)出來，提高學生的參與度。

例如,地理教師在講解大氣變化的課節(jié)時，傳統(tǒng)模式僅限于黑板上畫出大概的圖樣，天空、大氣、陽光之間的關系。但是利用計算機仿真教學時，便可以將實際的大氣情況展現(xiàn)出來，讓學生身臨其境般感受大自然的美妙，從而更明確的理解本節(jié)課所學知識，將記憶加深，對知識更快的吸收。

（二）模擬演示

虛擬教學可以通過模型的演示向學生展現(xiàn)教學內(nèi)容，使學生更直觀的感受與了解所學知識與已知認知之間的聯(lián)系，從而更好的理解新知識。模型教學可分為實際的模型與數(shù)學模型。實物模型能夠將事物的運動方式更直觀更形象的表達給學生，是最理想的教學媒體。而數(shù)學模型是公式、邏輯表達等組成的數(shù)學結構，其所表達的內(nèi)容與要研究的對象有相似性，這種數(shù)學結構即是數(shù)學模型。通過對模型的建立、分析與解答，認識所要研究的對象，通過數(shù)學模式對其進行相關描述從而認識其發(fā)展規(guī)律與運動變化。

教師利用VR技術將所學知識分為兩種進行展示，一種是可視的實際模型，如數(shù)學教學中多面體的組成與構建，另外一種是數(shù)學模型，如三角函數(shù)的變化規(guī)律都展現(xiàn)在虛擬現(xiàn)實世界中，利用其對學生視覺的沖擊進行知識的記憶強化與吸收，讓學生更直觀的感受數(shù)學的奇妙之處。

（三）互動合作

虛擬教學能夠幫助教師利用虛擬的場景，讓學生進行探索與研究，在虛擬的世界里進行學習上的互動。在1995年時，美國大學就開發(fā)了一個二維的網(wǎng)絡環(huán)境，將每個參加者在屏幕上都有相對應的代表并處于一個共享的世界里，當某個學生在活動時，大家都能看到其結果。這種教學模式在教師的指導下選定相關的學習內(nèi)容，讓學生們按照自己的想法與理解建造一個虛擬的世界，并向其他學生傳遞學習的相關內(nèi)容。

這種教學模式是基于虛擬的文本世界，為學生提供能夠探索與研究的情境，同時也提高了可以想象的空間。能夠實現(xiàn)在虛擬世界中人物、狀態(tài)、知識三者之間的和諧關系與交流，為處在不同等級的學生創(chuàng)造平等的學習交流的機會。

例如：教師利用虛擬現(xiàn)實世界講授建筑知識。如橋梁的修建，在現(xiàn)實世界中是無法親身實踐的，但是利用VR技術，能夠創(chuàng)造學生合作的機會，教師加以引導。將橋梁的離析現(xiàn)象的處理辦法完整展現(xiàn)出來。

假設離析程度較為嚴重，教師組織學生采取人工辦法將混凝土進行清除，再按照混凝土施工辦法進行樁芯混凝土的澆筑工作。假設若距離較大時，教師可以組織學生利用鉆芯機將混凝土進行清除再重新灌注。這種實戰(zhàn)性的教學模式只有在虛擬現(xiàn)實世界中才能得到施展。

（四）技能訓練

虛擬教學能夠打破時間與空間的限制，將所有不可能變?yōu)榭赡?。對學生提出的各種假設在虛擬世界中進行模擬從而得到相關結論。同時，也可以給學生提供專業(yè)技能的培訓機會，比如機械的安裝與維修等實戰(zhàn)經(jīng)驗都可以在虛擬訓練中進行。例如，利用虛擬的實驗系統(tǒng)，學生可以進行模擬城市的修建、電路的設計、園藝技術的練習、溫室效應、場景的真實體驗等知識的探索與學習。虛擬現(xiàn)實的交互性使虛擬世界的環(huán)境與設備都更加的真實，感受更加真切。有利于學生在有限的空間內(nèi)實現(xiàn)無限的遐想與可能。同時也可以利用虛擬教學培訓學生的外科手術、汽車駕駛、軍事演練和電器的維修等相關技能的培訓。

四、結論

在計算機軟件飛速發(fā)展的今天，VR技術逐漸被應用到各個領域，成為時代的新寵兒。而教育領域的使用更是對教育界改革的重要手段，促使著教學手段的快速更新。教師要嚴謹?shù)睦肰R技術進行教學實踐，謹慎把握方向，將虛擬現(xiàn)實技術完美的與課堂教學相結合，在有限的空間提供無限的可能。

本文來源：《視聽》：http://00559.cn/w/qk/9501.html