虛擬現(xiàn)實技術(shù)在教學(xué)中的應(yīng)用-全文預(yù)覽
【正文】 某學(xué)院研制的Su27駕駛模擬器，采用多通道圖形生成技術(shù)，建立了大視野視景環(huán)境，配合接近實物的駕駛艙，使學(xué)習(xí)者可以完成基本駕駛技術(shù)、編隊飛行以及部分空戰(zhàn)戰(zhàn)術(shù)的訓(xùn)練；澳大利亞新南威爾士大學(xué)模擬出礦坑內(nèi)的常見問題，讓礦工們針對瓦斯管理、煤層自燃、危險預(yù)警、隔離程序、自主逃生等各種環(huán)節(jié)進行訓(xùn)練等等。一些需要幾十年甚至上百年才能觀察的變化過程，通過虛擬現(xiàn)實技術(shù)，可以很快地呈現(xiàn)出來。EWB)的軟件系統(tǒng)，允許學(xué)習(xí)者利用它提供的元件構(gòu)造各種模擬電路和數(shù)字電路，并能動態(tài)測試電路的性能；還有一個名叫“交互性物理”(Interactive Physics。在課堂上，教員可以陪同學(xué)習(xí)者一起經(jīng)歷虛擬境界，一邊觀察一邊講解；也可以讓學(xué)習(xí)者自己利用虛擬景物、虛擬環(huán)境等進行仔細觀察自主學(xué)習(xí)進而理解有關(guān)的概念及知識。我國學(xué)者桑新民教授在探索信息化環(huán)境下高校學(xué)習(xí)新模式的過程中，率先提出：必須把“三個世界”的學(xué)習(xí)經(jīng)驗綜合起來，促成三者的有機結(jié)合。如今，虛擬現(xiàn)實技術(shù)的應(yīng)用已大步走進軍事航天、工業(yè)仿真、游戲動漫、教育培訓(xùn)、城市規(guī)劃、醫(yī)療救治等領(lǐng)域。例如，用戶可以用手去直接抓取模擬環(huán)境中虛擬的物體，這時手有握著東西的感覺，并可以感覺物體的重量，視野中被抓的物體也能立刻隨著手的移動而移動。所謂多感知是指除了一般計算機技術(shù)所具有的視覺感知之外，還有聽覺感知、力覺感知、觸覺感知、運動感知，甚至包括味覺感知、嗅覺感知等。虛擬現(xiàn)實中的“現(xiàn)實”是泛指在物理意義上或功能意義上存在于世界上的任何事物或環(huán)境，它可以是實際上可實現(xiàn)的，也可以是實際上難以實現(xiàn)的或根本無法實現(xiàn)的。網(wǎng)上世博會和電影《阿凡達》讓虛擬現(xiàn)實技術(shù)展示了巨大的吸引力，正如澳大利亞新南威爾士大學(xué)教授羅伯特虛擬現(xiàn)實技術(shù)主要提供給用戶一個直觀并具有很強交互性的與計算機系統(tǒng)交互的界面。一虛擬現(xiàn)實與虛擬世界 一個虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)具有以下三個基本特征,通常稱為虛擬現(xiàn)實的特征:(1)沉浸感(Immersion)。從時間上說,虛擬現(xiàn)實技術(shù)不僅可以模擬現(xiàn)在存在的,再現(xiàn)以前有而現(xiàn)在不存在的,而且可以通過構(gòu)想,模擬以后可能有的,甚至可以構(gòu)造現(xiàn)實生活中不可能有的現(xiàn)象和體驗。作為一種利用人們的感知和構(gòu)想,具有三維表現(xiàn)力并且富于交互性,從而可以很好地模擬現(xiàn)實的技術(shù),虛擬現(xiàn)實技術(shù)在歷史文化景觀中的應(yīng)用將會是激動人心的。例如,在虛擬的園林起重機訓(xùn)練系統(tǒng)中,學(xué)員可以反復(fù)操作仿真控制設(shè)備,練習(xí)在各種用地環(huán)境下操作園林起重機的駕駛、起吊和準確落點等,達到熟練掌握相關(guān)技能的目的。在虛擬景觀建筑實驗室里,學(xué)生可以對自己設(shè)計的景觀建筑進行反復(fù)的修改和論證,并研究加入“時間因素”后的四維模擬,真實感受時間的藝術(shù),也可以進行建筑環(huán)境的分析以及建筑物對周邊環(huán)境影響的研究。是指通過虛擬現(xiàn)實技術(shù)對學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中所提出的各種假設(shè)進行模擬,直接觀察到這一假設(shè)所產(chǎn)生的結(jié)果或效果。設(shè)計師不僅能夠充分發(fā)揮其藝術(shù)想象力，更能夠在前期設(shè)計階段就與實際相結(jié)合，縮短設(shè)計周期，提高設(shè)計質(zhì)量，節(jié)省投資。3）對不同科屬的植物進行分類，以便植物認知。3）深入的剖析方案的設(shè)計構(gòu)思與形式。同時進行季相、時間變化。2）將整個設(shè)計的骨架信息一層一層展現(xiàn)，包括道路、水體、節(jié)點、植物、功能分等。更感受不到一個方案從其設(shè)計構(gòu)思、到場地周邊環(huán)境分析、到基地分析、功能分區(qū)、再到方案形成的整個過程。如古建中的斗拱形式，就可以簡單生動的展示給學(xué)生。感受陰晴雨雪、感受植物生長對整個環(huán)境空間帶來的改變。2）頂視圖搭配結(jié)構(gòu)分析、交通分析、功能分區(qū)、區(qū)域劃分、建筑名稱分布等。包括北方園林，南方園林、嶺南園林、皇家園林、等眾多形式。虛擬現(xiàn)實技術(shù)具有動畫虛擬現(xiàn)實的能力,能夠把教學(xué)中的抽象概念原理、真實的實驗過程等形象生動地表現(xiàn)出來,給學(xué)生創(chuàng)設(shè)真實的學(xué)習(xí)情境,幫助學(xué)生獲得示范性的知識,把握概念原理的實質(zhì)。學(xué)生則從思維、情感和行為3個方面參與教學(xué)活動。使用虛擬現(xiàn)實技術(shù)以后,多種媒體的信息通過網(wǎng)絡(luò)化超鏈接,就可以接近人類認知特點的方式去組織和展示教學(xué)內(nèi)容、構(gòu)建知識結(jié)構(gòu),這種網(wǎng)狀的信息組織方式是一種非線性結(jié)構(gòu),鏈是知識之間的層級邏輯關(guān)系。虛擬現(xiàn)實的應(yīng)用將帶來教學(xué)內(nèi)容結(jié)構(gòu)的變化。多媒體信息表現(xiàn)形式多樣,對于抽象的、概括的概念和原理,除了用文字和語音協(xié)同描述以外,還可以用三維實景虛擬現(xiàn)實過程,對于不可視的變化、無法觸摸的物體或有危險的場所,甚至自然界或現(xiàn)實生活中不可能存在的事件,也可以通過虛擬現(xiàn)實技術(shù)去展現(xiàn)。多媒體虛擬現(xiàn)實技術(shù)的引入使教學(xué)內(nèi)容無論是外在形式還是內(nèi)在結(jié)構(gòu)都產(chǎn)生了很大的變化。虛擬現(xiàn)實正是在現(xiàn)代教育思想指導(dǎo)下,使用新技術(shù)改進教學(xué)方法的嘗試。隨著教育改革的深入和虛擬現(xiàn)實技術(shù)理論的不斷完善和發(fā)展,虛擬現(xiàn)實技術(shù)在景觀建筑設(shè)計專業(yè)中的應(yīng)用也將不斷的拓展。教師也能看到學(xué)生的表情和動作,可以聽到學(xué)生的提問,并隨時解答。應(yīng)用虛擬現(xiàn)實技術(shù),構(gòu)建虛擬教室,能使這個問題得到一定程度的解決。目前,在網(wǎng)絡(luò)教育中,學(xué)生大部分是通過網(wǎng)絡(luò)課程來學(xué)習(xí)的。利用虛擬現(xiàn)實技術(shù),還可以建立各種虛擬實驗室,如物理、化學(xué)、地理、生物等實驗室,在“實驗室”里,學(xué)生可以自由地做各種實驗,獲得真實的體驗。虛擬現(xiàn)實技術(shù)還可以再現(xiàn)現(xiàn)實生活中無法觀察到的自然現(xiàn)象或事物的變化過程,為學(xué)生提供生動、逼真的感性學(xué)習(xí)材料,幫助學(xué)生解決學(xué)習(xí)中的知識難點。在教學(xué)中,基于HTML的網(wǎng)絡(luò)課件在不斷地發(fā)展完善,但卻始終不能擺脫二維平面的約束。虛擬現(xiàn)實技術(shù)在遠程教育中的應(yīng)用主要有制作三維網(wǎng)絡(luò)課件、開設(shè)網(wǎng)絡(luò)實驗課程和建構(gòu)虛擬教室。如,用VRML設(shè)計各種三維的模型、物質(zhì)結(jié)構(gòu)等,可以讓學(xué)生多角度地觀察和學(xué)習(xí),更好地理解學(xué)習(xí)內(nèi)容。虛擬現(xiàn)實實驗環(huán)境的開發(fā)可以真正打破空間、時間的限制,促進網(wǎng)絡(luò)實驗課程的開展。通過這種探索式的學(xué)習(xí)方式,可以培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,有利于激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造性思維,培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。但是不管是文本還是視頻,師生之間都缺乏一種靈活的交互。借助網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù),視音頻采集、處理技術(shù)以及交互代理等技術(shù),參與到課堂的各個對象可以看到彼此,學(xué)生可以看到老師的板書,聽到他的講解。利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)可以改變高校景觀建筑設(shè)計專業(yè)傳統(tǒng)的教學(xué)模式,改善實驗環(huán)境,解決高校普遍存在的教學(xué)資源不足的問題,優(yōu)化教學(xué)過程及培養(yǎng)具有創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力的人才。虛擬現(xiàn)實教學(xué)有利于創(chuàng)造這樣的環(huán)境,以教師為中心的授課形式將會被改變,以學(xué)生為中心的個性化教學(xué)、合作化教學(xué)和虛擬現(xiàn)實環(huán)境中的自我探究得以真正實現(xiàn)。(二)促進教學(xué)內(nèi)容的變化教學(xué)內(nèi)容是教學(xué)過程中傳遞的教學(xué)信息,是學(xué)生獲取知識、掌握技術(shù)、發(fā)展能力的主要源泉。多媒體的信息類型有靜態(tài)的、運動的、超級鏈接的視覺和聽覺信息,媒體信息形式通過計算機的集成處理,提供了超文本、圖形、圖像、圖表、音頻、視頻和動畫。虛擬現(xiàn)實所提供的人機交互的特點尤其適用于個性化教育,因人施教、因材施教,培養(yǎng)高素質(zhì)的綜合型景觀設(shè)計人才。這種形式的學(xué)習(xí),學(xué)生對教師的依賴性很大,教材也只是一種教授材料,學(xué)生利用它學(xué)習(xí)的自由度不大,靈活性不強,難以促使學(xué)生從已建立的知識結(jié)構(gòu)向新知識結(jié)構(gòu)遷移。(三)促進教學(xué)手段的變化
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