虛擬現(xiàn)實(shí)是多種技術(shù)的綜合,包括實(shí)時(shí)三維計(jì)算機(jī)圖形技術(shù),廣角(寬視野)立體顯示技術(shù),對(duì)觀察者頭、眼和手的跟蹤技術(shù),以及觸覺/力覺反饋、立體聲、網(wǎng)絡(luò)傳輸、語(yǔ)音輸入輸出技術(shù)等。
虛擬現(xiàn)實(shí)應(yīng)用于教育是教育技術(shù)發(fā)展的一個(gè)飛躍。它營(yíng)造了“自主學(xué)習(xí)”的環(huán)境,由傳統(tǒng)的“以教促學(xué)”的學(xué)習(xí)方式代之為學(xué)習(xí)者通過自身與信息環(huán)境的相互作用來得到知識(shí)、技能的新型學(xué)習(xí)方式。
它主要具體應(yīng)用在以下幾個(gè)方面:
1、科技研究
當(dāng)前許多高校都在積極研究虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)及其應(yīng)用,并相繼建起了虛擬現(xiàn)實(shí)與系統(tǒng)仿真的研究室,將科研成果迅速轉(zhuǎn)化實(shí)用技術(shù),如北京航天航空大學(xué)在分布式飛行模擬方面的應(yīng)用;浙江大學(xué)在建筑方面進(jìn)行虛擬規(guī)劃、虛擬設(shè)計(jì)的應(yīng)用;哈爾濱工業(yè)大學(xué)在人機(jī)交互方面的應(yīng)用;清華大學(xué)對(duì)臨場(chǎng)感的研究等都頗具特色。有的研究室甚至已經(jīng)具備獨(dú)立承接大型虛擬現(xiàn)實(shí)項(xiàng)目的實(shí)力。
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(dòng)、逼真的學(xué)習(xí)環(huán)境,如建造人體模型、電腦太空旅行、化合物分子結(jié)構(gòu)顯示等,在廣泛的科目領(lǐng)域提供無限的虛擬體驗(yàn),從而加速和鞏固學(xué)生學(xué)習(xí)知識(shí)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(dòng)地去交互與被動(dòng)的灌輸,有本質(zhì)的差別。
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,如地理、物理、化學(xué)、生物實(shí)驗(yàn)室等等,擁有傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室難以比擬的優(yōu)勢(shì):
1)節(jié)省成本通常我們由于設(shè)備、場(chǎng)地、經(jīng)費(fèi)等硬件的限制。許多實(shí)驗(yàn)都無法進(jìn)行。而利用虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng),學(xué)生足不出戶便可以做各種實(shí)驗(yàn),獲得與真實(shí)實(shí)驗(yàn)一樣的體會(huì)。在保證教學(xué)效果的前提下,節(jié)省了成本。
2)規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)真實(shí)實(shí)驗(yàn)或操作往往會(huì)帶來各種危險(xiǎn),利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)進(jìn)行虛擬實(shí)驗(yàn),學(xué)生在虛擬實(shí)驗(yàn)環(huán)境中,可以放心地去做各種危險(xiǎn)的實(shí)驗(yàn)。例如:虛擬的飛機(jī)駕駛教學(xué)系統(tǒng),可免除學(xué)員操作失誤而造成飛機(jī)墜毀的嚴(yán)重事故。
3)打破空間、時(shí)間的限制利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù),可以徹底打破時(shí)間與空間的限制。大到宇宙天體,小至原子粒子,學(xué)生都可以進(jìn)入這些物體的內(nèi)部進(jìn)行觀察。一些需要幾十年甚至上百年才能觀察的變化過程,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。例如,生物中的孟德爾遺傳定律,用果蠅做實(shí)驗(yàn)往往要幾個(gè)月的時(shí)間,而虛擬技術(shù)在一堂課內(nèi)就可以實(shí)現(xiàn)。
2、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”與“部件”多是虛擬的,可以根據(jù)隨時(shí)生成新的設(shè)備。教學(xué)內(nèi)容可以不斷更新,使實(shí)踐訓(xùn)練及時(shí)跟上技術(shù)的發(fā)展。
虛擬現(xiàn)實(shí)的沉浸性和交互性,使學(xué)生能夠在虛擬的學(xué)習(xí)環(huán)境中扮演一個(gè)角色,全身心地投入到學(xué)習(xí)環(huán)境中去,這非常有利于學(xué)生的技能訓(xùn)練。
包括軍事作戰(zhàn)技能、外科手術(shù)技能、教學(xué)技能、體育技能、汽車駕駛技能、果樹栽培技、電器維修技能等各種職業(yè)技能的訓(xùn)練,由于虛擬的訓(xùn)練系統(tǒng)無任何危險(xiǎn),學(xué)生可以不厭其煩地反復(fù)練習(xí),直至掌握操作技能為止。例如:在虛擬的飛機(jī)駕駛訓(xùn)練系統(tǒng)中,學(xué)員可以反復(fù)操作控制設(shè)備,學(xué)習(xí)在各種天氣情況下駕駛飛機(jī)起飛、降落,通過反復(fù)訓(xùn)練,達(dá)到熟練掌握駕駛技術(shù)的目的。
3、虛擬仿真校園
教育部在一系列相關(guān)的文件中,多次涉及到了虛擬校園,闡明了虛擬校園的地位和作用。虛擬校園也是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在教育培訓(xùn)中較早的具體應(yīng)用,它由淺至深有三個(gè)應(yīng)用層面,分別適應(yīng)學(xué)校不同程度的需求:簡(jiǎn)單的虛擬我們的校園環(huán)境供游客瀏覽,基于教學(xué)、教務(wù)、校園生活,功能相對(duì)完整的三維可視化虛擬校園。
以學(xué)員為中心,加入一系列人性化的功能,以虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)作為遠(yuǎn)程教育基礎(chǔ)平臺(tái),虛擬遠(yuǎn)程教育虛擬現(xiàn)實(shí)可為高校擴(kuò)大招生后設(shè)置的分校和遠(yuǎn)程教育教學(xué)點(diǎn)提供可移動(dòng)的電子教學(xué)場(chǎng)所,通過交互式遠(yuǎn)程教學(xué)的課程目錄和網(wǎng)站,由局域網(wǎng)工具作校園網(wǎng)站的鏈接,可對(duì)各個(gè)終端提供開放性的、遠(yuǎn)距離的持續(xù)教育,還可為社會(huì)提供新技術(shù)和高等職業(yè)培訓(xùn)的機(jī)會(huì),創(chuàng)造更大的經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益。
隨著虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的不斷發(fā)展和完善,以及硬件設(shè)備價(jià)格的不斷降低,我們相信,虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)以其自身強(qiáng)大的教學(xué)優(yōu)勢(shì)和潛力,將會(huì)逐漸受到教育工作者的重視和青睞,在教育培訓(xùn)領(lǐng)域廣泛應(yīng)用并發(fā)揮其重要作用。
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