虛擬現(xiàn)實技術在教學中的應用(編輯修改稿)
2024-11-19 03:10 本頁面
【文章內容簡介】 一個虛擬世界則增加了人們的生存空間,改變了人們的生活方式。虛擬現(xiàn)實技術還提供了一種超越時間和空間約束,提供人們逼真體驗的手段。從時間上說,虛擬現(xiàn)實技術不僅可以模擬現(xiàn)在存在的,再現(xiàn)以前有而現(xiàn)在不存在的,而且可以通過構想,模擬以后可能有的,甚至可以構造現(xiàn)實生活中不可能有的現(xiàn)象和體驗。而從空間上來說,虛擬現(xiàn)實可以在甲地模擬乙地的風景,從而用戶在甲地就可以體驗到身處乙地的感受。這使得人們生活的空間擴大,可以得到的實踐和體驗增加,如果說人生的價值在于一種實踐和體驗,這無疑增加了人生所具有的價值。虛擬現(xiàn)實技術還提供了一種超越時空進行信息傳遞的方式,分布式虛擬現(xiàn)實中,人們可以與來自地球另外一端的用戶相遇在一個虛擬世界中,看到彼此的表情和動作,相互進行語言溝通等。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)。(2)交互性(Interaction)。(3)構想性(Imagination)。根據(jù)虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)所傾向的特征的不同,虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)一般分為四類:桌面虛擬現(xiàn)實系統(tǒng),沉浸式虛擬現(xiàn)實系統(tǒng),增強現(xiàn)實系統(tǒng)及分布式虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)。虛擬現(xiàn)實技術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。所以其本質是一種人機界面技術,它使人們與計算機打交道的方式產(chǎn)生了革命性變化,使人們的生活方式隨之發(fā)生變革,它同時是一種影響了或即將影響普通用戶生活的特殊文化現(xiàn)象。第三篇：虛擬現(xiàn)實技術及其教學應用虛擬現(xiàn)實技術及其教學應用20110407 10:17:55 作者：李志剛 張超摘 要 本文對虛擬現(xiàn)實技術的定義及特征進行了描述，對虛擬現(xiàn)實技術應用于教學的作用意義進行了分析探討。關鍵詞 虛擬現(xiàn)實；教育技術；教學應用2010年的上海世博會，參觀人數(shù)超過7200萬，創(chuàng)歷屆世博會參觀人數(shù)之最，而同時推出的上海世博會的網(wǎng)上展館。網(wǎng)上世博會和電影《阿凡達》讓虛擬現(xiàn)實技術展示了巨大的吸引力，正如澳大利亞新南威爾士大學教授羅伯特路易斯(Robert Louise)所說:“它的作用遠不只展示和娛樂”，虛擬現(xiàn)實技術的觸角已經(jīng)滲入到了人類生活的方方面面。一、虛擬現(xiàn)實技術簡述虛擬現(xiàn)實(VirtualReality，簡稱VR，又譯作靈境、幻真)是近年來出現(xiàn)的高新技術，也稱靈境技術或人工環(huán)境。該技術集成了計算機圖形(CG)技術、計算機仿真技術、人工智能、傳感技術、顯示技術、網(wǎng)絡并行處理等技術的最新發(fā)展成果，是一種由計算機技術輔助生成的高技術模擬系統(tǒng)。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。而“虛擬”是指用計算機生成的意思。因此，虛擬現(xiàn)實是指用計算機生成的一種特殊環(huán)境，人可以通過使用各種特殊裝置將自己“投射”到這個環(huán)境中，并操作、控制環(huán)境，實現(xiàn)特殊的目的，即人是這種環(huán)境的主宰。虛擬現(xiàn)實技術具有多感知性（MultiSensory）、交互性（Interactivity）、浸沒感（Immersion）和構想性（Imagination）四個重要特征。所謂多感知是指除了一般計算機技術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。理想的虛擬現(xiàn)實技術應該具有一切人所具有的感知功能。由于相關技術，特別是傳感技術的限制，目前虛擬現(xiàn)實技術所具有的感知功能僅限于視覺、聽覺、力覺、觸覺、運動等幾種。交互性指用戶對模擬環(huán)境內物體的可操作程度和從環(huán)境得到反饋的自然程度（包括實時性）。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。浸沒感又稱臨場感，指用戶感到作為主角存在于模擬環(huán)境中的真實程度。理想的模擬環(huán)境應該使用戶難以分辨真假，使用戶全身心地投入到計算機創(chuàng)建的三維虛擬環(huán)境中，該環(huán)境中的一切看上去是真的，聽上去是真的，動起來是真的，甚至聞起來、嘗起來等一切感覺都是真的，如同在現(xiàn)實世界中的感覺一樣。構想性強調虛擬現(xiàn)實技術應具有廣闊的可想像空間，可拓寬人類認知范圍，不僅可再現(xiàn)真實存在的環(huán)境，也可以隨意構想客觀不存在的甚至是不可能發(fā)生的環(huán)境。如今，虛擬現(xiàn)實技術的應用已大步走進軍事航天、工業(yè)仿真、游戲動漫、教育培訓、城市規(guī)劃、醫(yī)療救治等領域。虛擬現(xiàn)實技術已經(jīng)和理論分析、科學實驗一起，成為人類探索客觀世界規(guī)律的三大手段。二、虛擬現(xiàn)實技術的教學應用在以往的教育中，學習者始終生活在兩個世界的時空環(huán)境中，一個是經(jīng)驗世界（實踐中學習），另一個是語言文字的世界（書本中學習），兩者往往相互脫節(jié)，即理論脫離實際。而由多媒體與仿真技術相結合產(chǎn)生的虛擬現(xiàn)實技術，創(chuàng)造出了第三個世界虛擬現(xiàn)實世界，它將成為溝通前兩個世界的重要橋梁。我國學者桑新民教授在探索信息化環(huán)境下高校學習新模式的過程中，率先提出：必須把“三個世界”的學習經(jīng)驗綜合起來，促成三者的有機結合。指出要充分利用虛擬現(xiàn)實情境之獨特優(yōu)勢，去引導和促進學習者在經(jīng)驗世界和語言文字世界中實現(xiàn)學習活動與學習經(jīng)驗的整合，不斷激勵和提高學習者在“三個世界”中學習的自主性、協(xié)作性和創(chuàng)造性。⒈拓寬視野，激發(fā)學習熱情通過虛擬現(xiàn)實技術，一方面可以再現(xiàn)實際生活中無法觀察到的自然現(xiàn)象或事物的變化過程，為學習者提供生動、逼真的感性學習材料，使抽象的概念理論直觀化、形象化，方便學習者對抽象概念的理解；另一方面虛擬現(xiàn)實技術使學習者能夠按自己的需要來進行實時的交互式學習，主動地獲取所需要的知識，由被動式的接受轉化為主動式的發(fā)現(xiàn)。虛擬現(xiàn)實技術還可讓學習者學習到和體驗到現(xiàn)實生活中具有微觀性、瞬變性、危險性、長期性且用別的方法很難觀察和驗證的各種事物，從而提高這類特殊知識的可接受性。在課堂上，教員可以陪同學習者一起經(jīng)歷虛擬境界，一邊觀察一邊講解；也可以讓學習者自己利用虛擬景物、虛擬環(huán)境等進行仔細觀察自主學習進而理解有關的概念及知識。通過這種對虛擬景物和虛擬環(huán)境的交互式學習，能有效發(fā)揮學習者的主觀能動性，使學習者真正參與到教學活動中去，成為學習過程中的主體，變被動為主動，并激發(fā)出較高的學習熱情和空間想象力。⒉便于探究，培養(yǎng)創(chuàng)新能力虛擬現(xiàn)實技術允許學習者對模擬的環(huán)境可交互、可操縱、可建構，可直觀地觀察到學習過程中所提出的各種假設所產(chǎn)生的結果或效果，適合開展探究性的學習。例如，有一個名叫“電子工作臺”(Electronic Workbench。EWB)的軟件系統(tǒng)，允許學習者利用它提供的元件構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。IP)的軟件系統(tǒng)，允許學習者構造屬于經(jīng)典力學系統(tǒng)的大部分實驗；在虛擬的化學系統(tǒng)中，學習者可以按照自己的假設，將不同的分子組合在一起，電腦便虛擬出組合的物質來。利用虛擬現(xiàn)實技術進行探究性學習，更有利于激發(fā)學習者的創(chuàng)造性思維，培養(yǎng)學習者的創(chuàng)新能力。⒊突破瓶頸，提高實驗效益利用虛
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