虛擬現(xiàn)實在現(xiàn)代教育技術(shù)的應(yīng)用

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摘要：作為第四次科技革命的新興技術(shù),虛擬現(xiàn)實技術(shù)逐漸被大眾所了解,它可以創(chuàng)造一個與現(xiàn)實世界類似的虛擬環(huán)境。在現(xiàn)代教育技術(shù)中,它被用來營造學(xué)習(xí)情境和實現(xiàn)自然交互?；诖耍P者分析了現(xiàn)代教育技術(shù)的特點與發(fā)展趨勢,結(jié)合虛擬現(xiàn)實技術(shù)的特點,闡述了其在現(xiàn)代教育技術(shù)領(lǐng)域的基本運用,簡述該技術(shù)在教育技術(shù)領(lǐng)域的發(fā)展前景。

關(guān)鍵詞：現(xiàn)代教育技術(shù)；虛擬現(xiàn)實；教學(xué)模式；教育應(yīng)用

引言

新一輪的信息革命將深刻地改變傳統(tǒng)行業(yè)，逐漸克服技術(shù)難題之后，5G通信技術(shù)、人工智能技術(shù)、虛擬現(xiàn)實技術(shù)都得到了長足的發(fā)展，研究者們開始關(guān)注虛擬現(xiàn)實技術(shù)的應(yīng)用，它在現(xiàn)代教育領(lǐng)域的運用成了矚目的焦點。

1現(xiàn)代教育技術(shù)的特點和發(fā)展趨勢

現(xiàn)代教育技術(shù)是把現(xiàn)代教育理論應(yīng)用于教育、教學(xué)實踐的現(xiàn)代教育手段和方法的體系。它以實現(xiàn)教學(xué)過程、教學(xué)資源、教學(xué)效果、教學(xué)效率的最優(yōu)化為目的[1]。它的現(xiàn)代化體現(xiàn)在教學(xué)設(shè)計現(xiàn)代化、教學(xué)手段現(xiàn)代化、教學(xué)媒體現(xiàn)代化。隨著現(xiàn)代教育科學(xué)和現(xiàn)代信息技術(shù)的飛速發(fā)展，現(xiàn)代教育技術(shù)和教育聯(lián)系緊密，它增加了信息傳遞的方式與方法，提升了教學(xué)效果與效率?，F(xiàn)代教育技術(shù)與普通教育技術(shù)沒有本質(zhì)區(qū)別，突出”現(xiàn)代”一詞的目的是要更多地關(guān)注現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的相關(guān)問題，吸納新的科學(xué)技術(shù)成果和思維方式，凸顯教育技術(shù)的時代特色。目前，教育技術(shù)在教育中的應(yīng)用可以按照技術(shù)特點大致分為以下5類：（1）基于傳統(tǒng)媒介（如書本、圖片、畫冊、黑板、模型、實物、小型展覽）的常規(guī)教學(xué)模式；（2）基于視聽技術(shù)（計算機(jī)技術(shù)）的多媒體教學(xué)模式；（3）基于衛(wèi)星通信技術(shù)的遠(yuǎn)距離教學(xué)模式；（4）基于因特網(wǎng)等網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)直播教學(xué)模式；（5）基于三維仿真技術(shù)的“虛擬現(xiàn)實”的教學(xué)模式。隨著現(xiàn)代信息技術(shù)的快速發(fā)展，許多新技術(shù)被用到教育教學(xué)實踐中，豐富了現(xiàn)代教育技術(shù)的內(nèi)涵?，F(xiàn)代教育技術(shù)突破了傳統(tǒng)教育方式，正朝著多媒體化、網(wǎng)絡(luò)化、信息化、教育技術(shù)應(yīng)用模式多樣化和遠(yuǎn)程教育普及化的趨勢發(fā)展[2]。而“虛擬現(xiàn)實”的教學(xué)模式，具有多種教學(xué)模式的優(yōu)勢，試想一個場景——分散在世界各地學(xué)習(xí)者穿戴著虛擬現(xiàn)實設(shè)備，匯集到一個共同的虛擬社區(qū)，在這里自由交流與學(xué)習(xí)——這種美好的愿景并不遙遠(yuǎn)。

2虛擬現(xiàn)實的概念及特征

虛擬現(xiàn)實是一項融合了計算機(jī)圖形技術(shù)、多媒體技術(shù)、傳感器技術(shù)、人機(jī)交互技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、立體顯示技術(shù)、心理學(xué)及仿真技術(shù)等多種科學(xué)技術(shù)發(fā)展起來的計算機(jī)綜合技術(shù)[3]。虛擬現(xiàn)實技術(shù)有三大基本特征：沉浸感、交互性和想象力，它強(qiáng)調(diào)人在虛擬現(xiàn)實技術(shù)中的主導(dǎo)作用[4]。交互性是指用戶與虛擬空間中的虛擬物體的互動能力；沉浸性是指用戶在計算機(jī)生成的虛擬環(huán)境中，通過模擬視覺、聽覺等感官，給人以真實感覺；想象性是指用戶在虛擬環(huán)境中，根據(jù)環(huán)境傳遞的信息以及自身沉浸在系統(tǒng)的行為，通過自己的邏輯判斷、聯(lián)想等思維過程，想象虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)中并未直接呈現(xiàn)的畫面和信息。近年來，科技不斷發(fā)展，信息量呈爆炸式增長，虛擬現(xiàn)實技術(shù)能有效地提高信息傳播和教學(xué)效率。虛擬實現(xiàn)的特性符合現(xiàn)代教育技術(shù)對提高教學(xué)水平的要求。

3虛擬現(xiàn)實技術(shù)在教學(xué)中的運用途徑

3.1自主學(xué)習(xí)

虛擬現(xiàn)實提供了一種嶄新的交互方式，學(xué)生可以通過眼睛、耳朵等多種感覺器官與它進(jìn)行實時互動。學(xué)生憑借自然語言交互，以觸覺、視覺、聽覺作為媒介，和計算機(jī)進(jìn)行交流溝通。這種嶄新的人機(jī)交互方式，給與學(xué)習(xí)者全新的體驗：在這個虛構(gòu)的學(xué)習(xí)場景中，真實與虛擬模糊了邊界，理論知識和實踐操作同時進(jìn)步。虛擬現(xiàn)實模擬的環(huán)境大體可以分為三個層次：（1）“顯示現(xiàn)實”，還原真實的環(huán)境，但是一般人不容易直接接觸，如火山口的場景、銀河中的場景、危險的化學(xué)實驗室等；（2）“模擬現(xiàn)實”，模擬現(xiàn)實中不存在的環(huán)境、特殊條件下才會產(chǎn)生的事物，如仿真訓(xùn)練、模擬訓(xùn)練等；（3）“創(chuàng)造現(xiàn)實”，突破現(xiàn)實的制約，想象力有多大，創(chuàng)造力就有多大，一切現(xiàn)實法則都可以在虛擬空間中被顛覆，給學(xué)生發(fā)揮創(chuàng)造力的機(jī)會，把好的創(chuàng)想在虛擬空間中盡情展現(xiàn)。

3.2虛擬實驗室

虛擬實驗室是虛擬現(xiàn)實技術(shù)的一大創(chuàng)新，學(xué)生可以在其中自由實驗，動手操作，觀察各種實驗反應(yīng)，擺脫常規(guī)實驗室的局限。在虛擬物理實驗室中，學(xué)生可以虛擬出各種物理現(xiàn)象，實驗效果直觀可見；可以看見現(xiàn)實中看不到的磁場，理解磁場變化的原理；可以感受橋梁大廈的建造與崩塌，分析其中的力學(xué)原理。身處虛擬生物實驗室內(nèi)，可以仔細(xì)觀察人體組織的切片結(jié)構(gòu)，各種骨骼結(jié)構(gòu)也變得清晰透明。在虛擬化學(xué)實驗室中，學(xué)生可以遠(yuǎn)離現(xiàn)實實驗室的各種危險，安全地操作天平、砝碼，觀察燃燒、爆炸等反應(yīng)現(xiàn)象；在虛擬地理實驗室中，學(xué)生可以進(jìn)行地震和火山爆發(fā)等實驗，瞬間遨游太空，瞬間又深潛入海底，盡情體驗地理科學(xué)的魅力。想象力的邊界才是虛擬實驗室的邊界，虛擬實驗室將成為學(xué)生們最喜愛的場所。

3.3技能訓(xùn)練

虛擬現(xiàn)實沉浸感和互動性的特性，可以使學(xué)習(xí)者全身心進(jìn)入學(xué)習(xí)狀態(tài)，在安全的虛擬環(huán)境中反復(fù)練習(xí)，不斷試錯，直到熟練掌握技能。例如，在虛擬射擊培養(yǎng)體系中，學(xué)生可以重復(fù)射擊，提高反應(yīng)能力，學(xué)習(xí)不同的掩體情況下的射擊方法，直到熟練掌握。運用VR技術(shù)可以使醫(yī)務(wù)工作者反復(fù)操練，保障手術(shù)訓(xùn)練的實效。在教學(xué)技能訓(xùn)練方面，與傳統(tǒng)微格教室相比，在虛擬教室中，師范生可以自由選擇面對的學(xué)生人數(shù)，克服上臺教學(xué)的畏懼心理。但是值得注意的是，真實的情景也是技能訓(xùn)練不可或缺的內(nèi)容，需要合理安排虛擬現(xiàn)實學(xué)習(xí)和真實情景練習(xí)，找到它們之間的平衡點，最大化利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)的優(yōu)勢。

4虛擬現(xiàn)實教育應(yīng)用的展望

虛擬現(xiàn)實技術(shù)正處于高速發(fā)展階段，它會給教育帶來巨大的變革，未來的虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)能夠與通信技術(shù)、大數(shù)據(jù)技術(shù)、人工智能技術(shù)等前沿科技緊密結(jié)合。在虛擬教育社區(qū)，每個學(xué)習(xí)者都有自己唯一的虛擬身份，能夠在虛擬的空間中與他人的虛擬角色互動交流，也能與人工智能的虛擬角色交流。人工智能虛擬學(xué)伴可以為學(xué)習(xí)者提供全程的學(xué)習(xí)規(guī)劃指導(dǎo)，制定個性化的培養(yǎng)方案；學(xué)習(xí)者的成長軌跡全程被記錄在虛擬世界之中，通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)制作的可穿戴設(shè)備，學(xué)習(xí)者的身體健康狀況也可以被詳實記錄。數(shù)字虛擬世界和真實世界共同培養(yǎng)人才，這正是未來智慧教育的圖景

5結(jié)語

虛擬現(xiàn)實技術(shù)有著廣闊的應(yīng)用前景?！疤摂M現(xiàn)實+教育”更值得探索。虛擬現(xiàn)實技術(shù)構(gòu)建的虛擬現(xiàn)實教育系統(tǒng)使學(xué)生置身于生動、逼真的課堂氛圍中，讓學(xué)生的學(xué)習(xí)印象更加深刻，親身感受的主動交互學(xué)習(xí)方式比空洞抽象的說教更有說服力。這種教學(xué)方式會被越來越多的教育工作者所青睞，現(xiàn)代教育技術(shù)將變得魅力無窮。

參考文獻(xiàn)

[1]張嫻,朱麟.基于現(xiàn)代教育技術(shù)的C語言教學(xué)改革研究[J].中小企業(yè)管理與科技(中旬刊),2015(2):263-264.

[2]張玉婷.圖形圖像制作專業(yè)教學(xué)資源庫的建設(shè)[J].電腦知識與技術(shù),2014(2):147-148.

[3]章欣.K公司K12教育虛擬化產(chǎn)品的營銷策略研究[D].南昌:江西財經(jīng)大學(xué),2019:21-25.

[4]柯健,劉暢,周德富.面向智慧家庭的虛擬體驗系統(tǒng)的研究與開發(fā)[J].軟件工程,2019,22(1):11,35-37.

作者：劉俊峰 單位：重慶師范大學(xué)