VR技术在教育中的应用-刘伟星博士

2021-05-12

VR技术作为一项前沿技术,其应用和发展受到许多人的关注和重视,而基于适应未来的发展需求目的,VR技术开始逐渐进入到教育领域。我们简单介绍一下VR技术在教育中的应用。

1.VR技术的定义

VR技术全称虚拟现实技术(Virtual Reality,以下简称:VR技术),意即借助计算机模拟产生的一个多源信息融合的交互式三维虚拟空间时间,实现在视觉、听觉、触觉等方面的真实模拟,让使用者身历其境一般, 可以及时、没有限制地观察三维空间内的事物。

2.VR技术的特点:

VR的主要特点有沉浸、想象和交互等三种。

(1)沉浸特点主要针对为用户在虚拟环境中所感受到的一切均和现实世界相同,产生身临其境之感。利用VR技术,改变用户的被动状态,提高参与主动性,将自身视为由计算机构建的虚拟环境的组成部分,真正融入到虚拟环境当中,参与相关的活动项目。比如:各类感官的沉浸均为感知技术的表现,给人最真实的体验。

(2)交互特点主要针对的为用户改变了以往利用键盘、鼠标实现数字信息感知和交互的模式,而依靠不同的传感器和VR技术实施所需要的设备,形成多元化虚拟环境的体验和交互,忽略计算机,体验到和真实世界同样的感受。

(3)想象特点则针对的为通过人为想象虚构的环境,将设计者的思想情感予以呈现, 完成某种目标的达成,采用定性与定量相结合的方式,获取到相应的感性与理性双方面的认知,为人们的创意、灵感的形成提供帮助,从接收、感知到的资源与信息,产生一定的创新想法。

3. VR在教育领域中的应用

传统的课堂教学只是让学生听和看,很少有亲身体验的机会。VR技术独有的沉浸感可以让学生身临其境的体验到课堂所讲内容,改变学生被动学习的模式,凸显出主体的学习地位,形成一位参与者,不仅增强了学生学习的热情与积极性,而且对于改变教学模式,掌握教学重点十分有利。

应用一:引导探索式学习

在教育领域中运用 VR 技术,使学生在学习当中涉及到的相关假设模型变为现实,完成虚拟化构建处理,利用 VR虚拟系统,让学生能够清晰、形象地了解掌握有关假设的最终结果,将具体的成效表现出来。例如:从 VR 虚拟化系统当中,学生的自由操控度更高,能够根据个人的假设,完成不同分子的组合处理, 并将组合后的物质加以虚拟处理。为了更好地发挥出虚拟环境对学生探索式学习的引导和启发作用,进一步开发和研究分布式真实虚拟的教学环境非常重要,利用人体模型或化合物等分子结构,实施虚拟演示的直观感受,让教学者与学习者双方均获得真实的体验,处于所虚拟的学习环境当中,实现彼此之间的沟通和交流,帮助学生逐渐学会探索式学习。

应用二:技能培训方面

通过运用VR技术,帮助学生完成不同的技能培训任务。鉴于VR技术构建的虚拟环境安全性极高,可以提供给学生反复的训练,最终达到既定的技能培训目标。例如:进行飞机驾驶教学中,经过构建虚拟环境,让学生通过模拟操控,对各类设备加以熟悉,并能够处于不同的自然天气下进行飞机的起飞与降落训练,不受到空间的限制,多次予以练习,直至完全掌握该技能。将 VR 技术引入到教学当中,可以利用相关的模拟练习系统,帮助学员掌握专业知识和技能。鉴于军事教学的相关设备较为昂贵,采用 VR 技术可以解决这一问题,并确保一定的安全性,实践价值不言而喻。

同时,在其他教育领域,比如:临床教学、电器件维修检测以及汽车驾驶教学等方面,VR 技术也发挥出一定的功效。特别是相应动作的学习和训练,通过借助虚拟系统的操控训练,帮助学员在反复多次的练习中逐渐完全掌握。由此可见,VR技术在教学领域当中的技能培训方面产生的作用很大,可以使学习者在短时间之内获得快速的进步和提高。

应用三:虚拟实验室

利用虚拟现实技术,可以建立各种虚拟实验室,如地理、物理、化学、生物实验室等等,拥有传统实验室难以比拟的优势:1、节省成本通常我们由于设备、场地、经费等硬件的限制。许多实验都无法进行。而利用虚拟现实系统,学生足不出户便可以做各种实验,获得与真实实验一样的体会。在保证教学效果的前提下,极大的节省了成本。2、规避风险真实实验或操作往往会带来各种危险,利用虚拟现实技术进行虚拟实验,学生在虚拟实验环境中,可以放心地去做各种危险的实验。例如:虚拟的飞机驾驶教学系统,可免除学员操作失误而造成飞机坠毁的严重事故。3、打破空间、时间的限制利用虚拟现实技术,可以彻底打破时间与空间的限制。大到宇宙天体,小至原子粒子,学生都可以进入这些物体的内部进行观察。一些需要几十年甚至上百年才能观察的变化过程,通过虚拟现实技术,可以在很短的时间内呈现给学生观察。

应用四:智慧校园

采用VR虚拟现实技术和三维全景技术,我们可以通过线上360°旋转实景展示,场景720°无视觉死角进行虚拟漫游,全方位的展示校园环境和学校特色。比如学校的图书馆、体育场、食堂、教学楼等,都可以以1:1的真实比例还原到互联网上来。使浏览者更直观、清晰的看到每一个场景。一方面可以有助于宣传推广,另一方面也可以为招生提供便利。

目前VR技术还不是很完善以及硬件设备高昂限制其在教育领域的普及应用。随着虚拟现实技术的不断发展和完善,以及硬件设备价格的不断降低,我们相信,虚拟现实技术以其自身强大的教学优势和潜力,将会逐渐受到教育工作者的重视和青睐,最终在教育培训领域广泛应用并发挥其重要作用。