浅谈虚拟现实技术在教学中的应用

许秀文，郝 勇，周矛欣

（武警医学院 训练部网络信息中心，天津 300162）

浅谈虚拟现实技术在教学中的应用

许秀文，郝 勇，周矛欣

（武警医学院 训练部网络信息中心，天津 300162）

本文介绍了虚拟现实技术的定义、特征及其在教学中的应用。

虚拟现实技术；特征；教学

2010年初，由詹姆斯·卡梅隆导演的3D旷世巨作 《阿凡达》席卷全球，这部影片完全颠覆了传统电影的概念，技术上有了质的飞跃，场面宏伟细致，尤其是3D立体电影技术的运用，成为了影片的重要卖点。该影片不仅让观众深刻地体验到3D所带来的空前视觉和心灵的震撼，同时也让“3D技术”再度成为舆论关注的焦点。

近年来，随着3D技术的不断成熟，3D的应用也日趋多元化，从风靡国内的3D电影、3D游戏到国外正在兴起的3D电视台、3D虚拟社区、3D商店等等，连“幕后”的3D虚拟现实技术也备受青睐，这无不说明3D之势愈演愈烈。本文简单介绍了虚拟现实的定义及特征。

一、什么是虚拟现实

从广义上讲，只要是通过三维模型实现一些人机交互操作就可以称为虚拟现实。更严谨的界定是指通过对三维模型的操作、定义，然后应用于相应场景中，并赋予该模型功能性的表现。以一个汽车的3D模型为例，在汽车的三维模型出来以后，可让用户对场景进行选择，比如是运行在城市还是乡村，然后还能让用户为汽车模型编写动作脚本，定义汽车是按某条线路在跑还是有人来操作。也就是说，只有在同时具备了产品、场景、脚本这三项要素时，才是真正完整的“虚拟现实”。

二、虚拟现实的特征

1.多感知性

所谓多感知，是指除了一般计算机技术所具有的视觉感知之外，还有听觉、力觉、触觉、运动，甚至包括味觉、嗅觉等感知。理想的虚拟现实技术应该具有一切人所具有的感知功能。

2.浸没感

又称临场感，指用户感到作为主角存在于模拟环境中的真实程度。理想的模拟环境应该使用户难以分辨真假，使用户全身心地投入到计算机创建的三维虚拟环境中，该环境中的一切看上去是真的，听上去是真的，动起来是真的，甚至闻起来、尝起来等一切感觉都是真的，如同在现实世界中的感觉一样。

3.交互性

指用户对模拟环境内物体的可操作程度和从环境得到反馈的自然程度（包括实时性）。例如，用户可以用手去直接抓取模拟环境中虚拟的物体，这时手有握着东西的感觉，并可以感觉到物体的重量，视野中被抓的物体也能立刻随着手的移动而移动。

4.构想性

强调虚拟现实技术应具有广阔的可想象空间，可拓宽人类认知范围，不仅可再现真实存在的环境，也可以随意构想客观不存在的甚至是不可能发生的环境。

三、虚拟现实在教学中的应用

虚拟现实的本质是人与计算机的通信技术，它几乎可以支持任何人类活动，适用于任何领域。鉴于虚拟现实技术的以上特征，我们把该技术应用到教学中，用以提高教学质量。

1.虚拟教学

虚拟现实技术为学习者和教学者提供了丰富的学习资源以及选择学习材料和学习方式的机会。利用虚拟现实技术，教师和学生一起经历虚拟环境，观察一些关键性问题，还能让学生自己“进入其中”进行详细观察，大大提高了学生的理解能力和掌握能力。

2.虚拟实验

虚拟实验利用虚拟现实技术，可以建立各种虚拟实验室，可以根据需要随时生成各种“虚拟”新的设备，教学内容可以不断更新，使实践训练能够及时跟上技术的发展，为学生提供生动、逼真的学习环境，从而加速和巩固学生学习知识的过程。

3.虚拟仿真校园

以虚拟现实技术作为远程教育平台，可为高校扩大招生后设置的分校和远程教育教学点提供可移动的电子教学场所，通过交互式远程教学的课程目录和网站，对各个终端提供开放的、远距离的持续教育，还可为社会提供新技术和高等职业培训的机会，创造更大的经济效益与社会效益。

4.虚拟手术教学

该技术可用于解剖教学、复杂手术过程的规划，在手术过程中提供操作和信息上的辅助，预测手术结果等。在医学教学过程中，由于场地、设备、人员等的限制，学生很难直接进入手术现场，即使通过视频传输技术对手术进行直播，对于手术过程，需要加倍注意极其细微之处，学生也不能一一学习到。现在通过虚拟技术进行虚拟手术教学，可以弥补以上不足之处。

由此可见，虚拟现实技术应用于教育教学，具有巨大的优越性，能够全方位、多角度地展示教学内容；可突破时空界限；节省成本，规避风险。相信随着科学技术的发展，虚拟现实技术在教学中的应用会越来越广泛。

（编辑：鲁利瑞）

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1673-8454（2011）06-0066-02