虛擬現(xiàn)實技術(shù)在教學(xué)中的應(yīng)用(編輯修改稿)
2024-11-19 03:10 本頁面
【文章內(nèi)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(shù)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(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。而從空間上來說,虛擬現(xiàn)實可以在甲地模擬乙地的風(fēng)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(kuò)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(shù)還提供了一種超越時空進(jìn)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(jìn)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(gòu)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(qiáng)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(shù)主要提供給用戶一個直觀并具有很強(qiáng)交互性的與計算機(jī)系統(tǒng)交互的界面。所以其本質(zhì)是一種人機(jī)界面技術(shù),它使人們與計算機(jī)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(shù)及其教學(xué)應(yīng)用虛擬現(xiàn)實技術(shù)及其教學(xué)應(yīng)用20110407 10:17:55 作者：李志剛 張超摘 要 本文對虛擬現(xiàn)實技術(shù)的定義及特征進(jìn)行了描述，對虛擬現(xiàn)實技術(shù)應(yīng)用于教學(xué)的作用意義進(jìn)行了分析探討。關(guān)鍵詞 虛擬現(xiàn)實；教育技術(shù)；教學(xué)應(yīng)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(dá)》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)教授羅伯特路易斯(Robert Louise)所說:“它的作用遠(yuǎn)不只展示和娛樂”，虛擬現(xiàn)實技術(shù)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(shù)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(shù)，也稱靈境技術(shù)或人工環(huán)境。該技術(shù)集成了計算機(jī)圖形(CG)技術(shù)、計算機(jī)仿真技術(shù)、人工智能、傳感技術(shù)、顯示技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)并行處理等技術(shù)的最新發(fā)展成果，是一種由計算機(jī)技術(shù)輔助生成的高技術(shù)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(jī)生成的意思。因此，虛擬現(xiàn)實是指用計算機(jī)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(shù)具有多感知性（MultiSensory）、交互性（Interactivity）、浸沒感（Immersion）和構(gòu)想性（Imagination）四個重要特征。所謂多感知是指除了一般計算機(jī)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(yùn)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(shù)應(yīng)該具有一切人所具有的感知功能。由于相關(guān)技術(shù)，特別是傳感技術(shù)的限制，目前虛擬現(xiàn)實技術(shù)所具有的感知功能僅限于視覺、聽覺、力覺、觸覺、運(yùn)動等幾種。交互性指用戶對模擬環(huán)境內(nèi)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(yīng)該使用戶難以分辨真假，使用戶全身心地投入到計算機(jī)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(gòu)想性強(qiáng)調(diào)虛擬現(xiàn)實技術(shù)應(yīng)具有廣闊的可想像空間，可拓寬人類認(rèn)知范圍，不僅可再現(xiàn)真實存在的環(huán)境，也可以隨意構(gòu)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(shù)的應(yīng)用已大步走進(jìn)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。虛擬現(xiàn)實技術(shù)已經(jīng)和理論分析、科學(xué)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(shù)的教學(xué)應(yīng)用在以往的教育中，學(xué)習(xí)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(xué)習(xí)），另一個是語言文字的世界（書本中學(xué)習(xí)），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(shù)相結(jié)合產(chǎn)生的虛擬現(xiàn)實技術(shù)，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(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(jī)結(jié)合。指出要充分利用虛擬現(xiàn)實情境之獨(dú)特優(yōu)勢，去引導(dǎo)和促進(jìn)學(xué)習(xí)者在經(jīng)驗世界和語言文字世界中實現(xiàn)學(xué)習(xí)活動與學(xué)習(xí)經(jīng)驗的整合，不斷激勵和提高學(xué)習(xí)者在“三個世界”中學(xué)習(xí)的自主性、協(xié)作性和創(chuàng)造性。⒈拓寬視野，激發(fā)學(xué)習(xí)熱情通過虛擬現(xiàn)實技術(shù)，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(xué)習(xí)者提供生動、逼真的感性學(xué)習(xí)材料，使抽象的概念理論直觀化、形象化，方便學(xué)習(xí)者對抽象概念的理解；另一方面虛擬現(xiàn)實技術(shù)使學(xué)習(xí)者能夠按自己的需要來進(jìn)行實時的交互式學(xué)習(xí)，主動地獲取所需要的知識，由被動式的接受轉(zhuǎn)化為主動式的發(fā)現(xiàn)。虛擬現(xiàn)實技術(shù)還可讓學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)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(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(jìn)行仔細(xì)觀察自主學(xué)習(xí)進(jìn)而理解有關(guān)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(xué)習(xí)，能有效發(fā)揮學(xué)習(xí)者的主觀能動性，使學(xué)習(xí)者真正參與到教學(xué)活動中去，成為學(xué)習(xí)過程中的主體，變被動為主動，并激發(fā)出較高的學(xué)習(xí)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(shù)允許學(xué)習(xí)者對模擬的環(huán)境可交互、可操縱、可建構(gòu)，可直觀地觀察到學(xué)習(xí)過程中所提出的各種假設(shè)所產(chǎn)生的結(jié)果或效果，適合開展探究性的學(xué)習(xí)。例如，有一個名叫“電子工作臺”(Electronic Workbench。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。IP)的軟件系統(tǒng)，允許學(xué)習(xí)者構(gòu)造屬于經(jīng)典力學(xué)系統(tǒng)的大部分實驗；在虛擬的化學(xué)系統(tǒng)中，學(xué)習(xí)者可以按照自己的假設(shè)，將不同的分子組合在一起，電腦便虛擬出組合的物質(zhì)來。利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)進(jìn)行探究性學(xué)習(xí)，更有利于激發(fā)學(xué)習(xí)者的創(chuàng)造性思維，培養(yǎng)學(xué)習(xí)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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