浅谈虚拟现实技术在教育领域中的应用

王建华 吴华 郭川 王彦峰

摘 要：随着计算机技术的迅猛发展，信息技术的不断提升，综合运用前沿新技术，使得虚拟现实技术的在教育中的应用日趋广泛和深入。虚拟现实技术已经被公认为是二十一世纪重要的发展学科以及影响人们生活的重要技术之一。

关键词：信息技术；虚拟现实技术；教育

随着信息技术的不断发展，强大的软件平台和日益更新的硬件设备，推动着计算能力、高清图像处理能力和显示技术、传感器技术的不断提升。通过综合应用计算机视觉技术、可穿戴移动计算技术、人机交互技术、人工智能技术等等前沿新技术，使得虚拟现实技术重新回到科技界的视线内，并迅速成为一个新热点。通过虚拟技术，使参与者在虚拟环境中进退自如的自由交互，并沉浸其中，充分发挥了人在虚拟系统中的主导作用，实现了人机交互内容和方式的革新。如今虚拟现实技术在各个行业中被广泛应用，在实际的应用过程中使用者都对虚拟技术所带来的体验和使用效果给予了充分的肯定，同时也提出不断改进的期望。

1.虚拟现实技术

1.1虚拟现实技术的概念

虚拟现实（virtual Reality，VR）作为一种综合计算机图形技术、多媒体技术、传感器技术、人机交互技术、网络技术、立体显示技术以及仿真技术等多种科学技术而发展起来的计算机领域的新技术，目前所涉及的研究应用领域已经包括军事、医学、心理学、教育、科研、商业、影视、娱乐、制造业、工程训练等。使用者不仅能够通过虚拟现实系统感受到在客观物理世界中所经历的“身临其境”的逼真性，而且能够突破空间、时间以及其他客观限制，感受到在真实世界中无法亲身经历的体验。VR技术已经被公认为是21世纪重要的发展学科以及影响人们生活的重要技术之一。

1.2虚拟现实技术的特色

虚拟现实技术在信息化教学和训练中应用的最大特色是新型的人机交互。

1.2.1人机交互的特点

（1）改变了人机接口的内容。提供“环境”，不是传输“数据，信息”。

（2）改变了人机接口的形式。操作者由视觉，听觉，力觉感知环境，由自然的动作操作环境。不是通过屏幕，键盘，鼠标和计算机交互。

（3）改变了人机接口的效果。逼真的感知和自然的动作.使操作者产生身临其境的感觉。

1.2.2人机交互作用

一是通过视觉通道、听觉通道、触觉通道、运动接口和其他接口，给人类操作者提供环境信息。二是通过位置跟踪和映射、语音识别等技术，感觉人类操作者的动作和响应。

2.虚拟现实技术在教育和培训中的应用

虚拟现实技术在很多领域都有应用，通过其特有的视觉、听觉、触觉等感受到的虚拟环境，来做出判断和响应。虚拟现实应用于教育是教育技术发展的一个飞跃，在教育领域中，把虚拟现实技术的产品作为一种新的学习工具，一方面可以使学习者从逼真的虚拟假想空间中获取真实世界中得不到的或难以得到的经验和感受，另一方面也使教师等教育工作者逐渐养成用数字时代的思维方式去教育学生的行为方式与习惯。

在教育领域的实践中，虚拟现实技术在教育中的应用大致可以分为一些几个方面：

（1）模拟训练

通过相应的三维训练环境图形图像库，包括训练的背景、占地场景、各种训练设备和训练人员等，为使用者创造一种险象环生、逼近真实的立体训练环境，以增强其临场感觉，提高训练质量。例如：在虚拟的飞机驾驶训练系统中，学员可以反复操纵控制设备，学习在各种天气情况下驾驶飞机就起飞，降落，通过反复训练，达到熟练掌握驾驶技术的目的。

（2）虚拟教学环境

在数字化时代下，虚拟教学环境不仅实现了为学生提供丰富、逼真的学习环境，快速查询获取相关的资源，而且也代表着数字化时代下学习环境的创新发展潮流，能够跨越空间、时间的界限，及时准确传递知识，具有更好的经济性。例如：中国科技大学研究室研制的“几何光学实验设计平台”是我国第一个虚拟教学软件；北京航天航空大学针对分布式飞行采用虚拟规划、虚拟设计采用虚拟教学技术等，虚拟教学环境越来越被广泛的应用。

（3）虚拟实验室

利于虚拟现实技术还可以搭建各种虚拟实验室，如地理、物理、化学等实验室，在实验室里学生可以大胆地做各种实验。比如在虚拟的地理实验室里，可以做地震、火山喷发等实验，感受地震和火山喷发带我们的那种震撼；在虚拟物理实验室里，学生可以做重力、惯性等实验，了解重力对惯性秤的影响、重力与惯性秤的振动周期的关系；在虚拟的化学实验室里，可以利用各种化学药品、温度计等工具，做各种不同的化学反应，观察燃烧、爆炸等反应现象，近距离的观察各种反应现象。

3总结

虚拟现实技术是本世纪发展的重要技术之一，并改变了人们的思维方式，改变了人们对世界、空间和时间的看法，是一项具有深远发展潜力的新技术，也是具有广泛应用的新技术，虚拟作为一个新型的教学媒体，以其自身强大的教学优势和潜力，将会在教学过程中广泛应用并发挥重要作用，同时给我们的未来生活带来翻天覆地的变化。

参考文献

[1]《桌面虚拟现实技术在教育中的应用》，賈晶晶，2008

[2]《虚拟现实技术教育应用的潜力、进展与挑战》，刘德建，2016

[3]《虚拟现实技术及其应用》李长山，2006