虚拟现实技术是20世纪发展起来的一项全新的实用技术，是一种综合性技术统称。虚拟现实技术集计算机图形识别技术、传感器技术、人机接口技术、多媒体技术、计算机并行处理技术等高新技术于一体，主要通过计算机模拟虚拟环境，让使用者可以根据自身感觉对虚拟环境中的事物进行观察和操作，从视觉、听觉、触觉等方面，给体验者以身临其境的沉浸式体验感。如今，随着社会生产力和科学技术的发展，VR技术也取得了巨大进步，并逐步向新的科学技术领域前进。

在教育领域中，通过虚拟现实应用技术向学生展现立体的仿真的三维立体图像，并让学生通过各项感官实现对模型的感知，更有利于教学活动的开展。本文主要介绍了虚拟现实应用技术的发展现状和在教育领域中的应用。

1、虚拟现实应用技术的简介

虚拟现实技术具有沉浸性、交互性、构想性和多感知性4个基本特征，目前虚拟现实系统根据不同的类型可分为以下4种。

1.1桌面式虚拟现实系统

桌面式虚拟现实系统是一套基于普通PC平台的小型桌面虚拟现实系统。该系统是利用中低端图形工作站以及立体显示器，产生虚拟现实场景，是目前比较普及的一类虚拟现实系统，但是这类虚拟现实系统会受到周围环境干扰，虚拟体验感较差。

1.2沉浸式虚拟现实系统

沉浸式虚拟现实系统又分为非交互式体验、人—虚拟环境交互式体验和群体—虚拟环境交互式体验等几类。系统利用头盔显示器封闭使用者的视觉和听觉，从而产生虚拟视觉；利用数据手套封闭触觉，从而产生虚拟触动感；利用头部、手部、眼睛视向跟踪器，追踪使用者发出的操作命令，从而使体验者完全沉浸于虚拟环境。

1.3增强式虚拟现实系统

增强式虚拟现实系统中的增强现实技术是在实际的环境上扩增信息，将虚拟环境的图形和真实物体进行叠加，再依赖虚拟现实位置跟踪技术，以达到精确的重叠和良好的虚拟体验感。

1.4网络分布式虚拟现实系统

网络分布式虚拟现实系统是一个多客户端网络交互系统，多个用户可以在不同地址，对同一个虚拟现实环境进行观察和操作，并实现共享信息的功能。

2、虚拟现实技术在教育领域的研究应用现状

虚拟现实技术使学生在教学中拥有更强的主动性，为学生提供生动形象逼真的学习环境。这种优势来源于虚拟现实技术本身的沉浸感，而传统的教学方式无法提供这种沉浸感。在虚拟现实技术的教学过程中，学生拥有更强的参与度,可以很好地沉浸在整个学习过程中。虚拟现实技术对原理和方法的理解以及对问题的主观感受上有良好的结果。目前虚拟现实技术已经成为一个用于补充常规授课内容的理想工具，无论在国外还是在国内，其在教育领域中的应用都取得了一定的成绩。国内外许多专家和学者都开始了相关的研究工作并取得初步进展，而且有越来越多的专家学者参与进来。其中较为成功的有VREX云平台、Multigencreator平台、NCLS等。

2.1国外虚拟现实技术在教育领域的研究现状

早期，在一些欧美国家虚拟现实技术就被应用到了教育领域，原因在于虚拟现实技术可以很好地构建出相似度较高的现实环境，可以实现学习的情景交互。1985年，美国国立医学图书馆开展人体解剖图像数字化研究。随后，一些国家也加入这个行列，开始创建实验室开展虚拟技术的研究。同年，为进行虚拟环境的正规研究，MIT成立了媒体实验室。AftabAlam团队通过模糊逻辑的方法用定量的方式测定了学生的学习技能，并以它为标准用于改变3D虚拟学习环境的内容,来解决3D虚拟学习环境的自适应能力。

美国在教师教育中领先运用虚拟现实技术，2008年中佛罗里达大学首创TeachlivE教师技能训练系统，利用新技术探索教师教育的信息化，通过虚拟现实技术的运用创设了虚拟学生和现实课堂相结合的混合现实教学环境，为实习教师提供具体的教学内容、教学方法以及课堂管理技巧等，强化了教师教学实践能力的培养，并取得了显著成效。

2.2我国虚拟现实技术在教育领域的研究现状

我国虚拟现实技术已经引起政府有关部门的高度重视并根据我国国情制定了开展虚拟现实技术的研究计划，国家自然科学基金委、国家高技术研究发展计划、九五计划等都把虚拟现实技术列入了研究项目。国内一些高等院校已经紧跟国际步伐投入这一领域中，其中西安虚拟现实工程技术研究中心是最早开始进行虚拟现实技术试验的研究中心。该中心的成立，对发挥学校电子信息工程学院等其他院系在虚拟现实、虚拟仿真与虚拟制造等方面的研究具有积极作用。

当前，我国已经在虚拟现实技术与仿真领域的软硬件研发推广方面具备了较先进的解决方案和相关服务，拥有数字城市仿真平台、虚拟现实编辑器、三维仿真系统开发包、物理模拟系统、三维网络平台、工业仿真平台等，满足不同层次和领域的客户对虚拟现实技术的需求。

国内高校及研究团队都致力于虚拟现实在教育领域的相关研究工作并取得了初步进展。为使虚拟现实技术在教育领域得到更快的发展，天津理工大学体育系基于体育教学与训练的本质，通过协作学习、在线教学等手段,构建了一款可以将体育教学与训练相互结合的虚拟显示技术模型与软件；武汉首义学院的尹坤坤设计出可以细分各领域的虚拟软件搭建的方案,同时该方案已在华中地区部分高校中应用并取得了较好的成果。

随着现代信息科技的发展，虚拟现实技术的发展前景以及空间十分广阔，很多高新技术领域例如计算机技术和网络信息技术等重要领域，都因为其强大的发展能力而投身虚拟现实技术。

3、虚拟现实技术在教育领域中的应用

在20世纪末期一些国家就对虚拟现实技术展开了研究,并且尝试将虚拟现实技术应用到教育领域,后期就出现了Classvr，Unimersiv，NeARpod等多个基于虚拟现实技术而存在的教育平台，这些教育平台的出现为VR技术走进教育领域奠定了基础。利用VR的交互性和沉浸性，将VR应用到课堂教学中不仅可以增强学生的学习体验，还可以改善现在教育资源严重不平衡的问题。而当前VR虚拟现实技术在高等教育的应用中，并不完全依赖于虚拟现实技术，而是人机相互配合，将虚拟现实技术的优势最大限度地呈现出来，从根本上推动部分高等院校的高质量发展。在教育方面，虚拟现实技术可以应用到如下多个方面。

3.1高校内应用虚拟现实技术

将现代的高端科学技术与传统教育结合，利用虚拟现实技术创建虚拟校园场景，为学生们提供更优质的服务，也可与更多优质的学校进行互动。

3.2虚拟现实科学实验

将虚拟现实技术应用到科学实验中，可以让实验立体化，也可以让多个学生一同进行观察与操作，高效地培养了学生的观察能力、动手能力以及想象能力，有利于提高学生的创造性和对知识的掌握能力。

3.3远程教育

虚拟现实系统会创建出虚拟的环境及角色，让学生身临其境，与此同时老师也可以在这个虚拟环境中与学生们进行互动，达到最好的教学效果。在虚拟环境中，学生们被充分调动起来，通过网络进行学习，提高自主学习的能力。

3.4技能培训

通过虚拟现实技术，可以为学习者更好地还原出训练场景，让学习者更加快速地掌握其所学技能。用虚拟现实技术创建的虚拟场景进行弹药的虚拟拆装，让学生们亲身体会拆装的过程，主动探索和学习；虚拟的武器发射场景，也可以让学生们更加了解武器发射出去之后的运行轨迹，有利于学生们进行学习与探究。随着虚拟现实技术的不断发展，各种需要培养操作技能的领域，如医学教学、汽车驾驶等也从中受益。

4、VR技术运用于教育中存在的问题

4.1虚拟教学的开展需要大量资金支持

首先，虚拟现实技术相关设备价格昂贵。其次，因为VR技术涉及到了电脑及其它技术设备，需要聘请专业技术人员进行设备维护与培训。最后，部分学校只关注当前利益，不愿花费资金引进VR技术。

4.2学科的虚拟教学软件有待开发

由于各学科的专业性差异较大，例如医学就存在学科壁垒，它需要较强的专业性，大部分技术人员不熟悉医疗护理领域，因此编写虚拟病例软件时往往不能把握学生需要掌握的重点与难点，阻碍了VR技术在医疗领域的发展。

4.3虚拟模拟环境下学习者易出现情感缺失

一方面，学生主要面对各种机器，与老师、同学之间缺乏情感交流，并且长时间处在虚拟环境内会产生感知疲劳，影响实验交互感受。另一方面，学习者处在虚拟的环境中，可能会觉得自己无需对错误操作所造成的后果负责，从而造成学习者责任感的缺失。

4.4使用虚拟现实技术可能会产生相关不良反应

“模拟眩晕”是VR技术最常见的副作用，常见症状包括恶心和眩晕。“模拟眩晕”主要是由于视觉感知的信息与前庭系统感知的信息不协调所致。

5、结语

虚拟现实技术不仅仅是在教育环节发挥着巨大效用，在实际教学领域中突显虚拟现实技术的先进性，是教育领域发展的新热点。在建设教学中，通过VR虚拟技术创建一个真实的电子电路环境，让学生身临其境的参与到实验中，虚拟世界使用的电器件极大降低了购买设备的费用支出；在讲解到计算机安装、配置方面时，创造一个计算机模拟机，设置各类常用的办公软件和应用程序，既能让学生熟练操作，又不会损坏计算机，降低耗能，节约了维修费用，还节约了时间，一举多得。另外，虚拟技术能提高学生的创造力、思维能力以及操作动手能力。但是又存在着一些不可忽视的技术问题，运用成本高、效果差强人意，不过在飞速发展的新世纪，人的潜力和思维活跃能力超乎想象，这些问题都会迎刃而解。

虚拟现实应用技术在教育领域中既方便了老师的教学，又能开拓学生的眼界，通过真实的教学情景来增强学习乐趣，提高学生学习的积极性，学习环境的变化能很好改良学生学习技巧的能力，改变传统教学中死板的口头描述，改善原本综合能力较差的学生。希望教师们能充分有效的运用虚拟现实技术，为学生创建一个好的学习氛围，高效的学习环境，提高学习效率。