虛擬現實技術計算機教育課程教學研究

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摘要：21世紀的時代特征就是信息化，它肯定會帶領人們走在時代的前沿。2016年《“十三五”國家信息化規劃》中將虛擬現實技術和人工智能列入2017年中國科技發展改革的十大重點。各個部門和高校都不約而同策劃其任務和方針。這需要打破傳統的教育方式，其優缺點兩者鮮明。它必定是理論和實踐相結合，比如以前不能進行的危險操作和實驗都可以實現了。但是實行起來有點困難，需要投入大量的人力、物力和財力。這就需要各部門不斷的努力和探索了。

關鍵詞：虛擬現實；計算機教育

虛擬現實技術是受科技發展的全新技術手段，隨著這些技術的不斷發展，它在生活中也在不斷被利用，尤其是教學方面，它使得人們的教育思維丶方式出現了極大的改變。虛擬現實技術通過三維建模功能創建虛擬世界，它包含人們的許多感覺，像視覺、觸覺、聽覺、等感知，讓用戶產生身臨其境的感覺。實現“實中有虛，虛中有實”的境界。它需要強大的計算機處理能力和人機交互去保證人們的真實感。

1虛擬世界的概述

1.1虛擬現實技術介紹。虛擬現實技術指通過計算機系統及傳感技術生成一個三維環境，調動使用者的器官，帶來非常真實的、如入其境的體驗感。把多媒體技術、虛擬現實技術使用到人們身上。虛擬現實技術在20世紀60年代就已經問世，但是由于其需要龐大的技術和物力，它的進程一直比較緩慢。一直到20世紀80年代由于計算機的高速發展，人們才慢慢的知道這個東西。目前虛擬現實技術已經成為各個行業必不可缺的競爭能力，生物科學和學校、經濟以及官方等多個領域被其廣泛的應用。虛擬現實是計算機多種技術綜合集成的結果。借助計算機求解能力培養為目標，從理論與方法的角度系統地闡述了計算機最基本的特征和問題。虛擬現實技術是一種具有沉浸感、臨場感和多維感的高級人的應用，使學習者足不出戶便可以與真實場景學習同樣的東西。一直以來，人們在感知和學習新事物的時候都是靠現實世界的實踐和資源去了解。通過現實社會的去接觸學習的東西，從而或得社會經驗和成果。而虛擬現實技術給人們帶來全新的學習觀念，即虛擬世界，它完全按照現實世界按一定比例模型模擬現實世界，使人們更加方便真實的接觸和感知世界。虛擬現實技術主要依靠與虛擬場景的交互以及與其他用戶的交互，可以看到虛擬現實技術對計算機技術有很高的要求，還要借助其他的外設，去生成逼真的虛擬世界。虛擬技術的交互設計需要使用者使用極強的計算機技術和實時的人機交互環境，借助這些技術去使用戶得到一定的保障。1.2虛擬現實技術的應用。美國是第一個發展虛擬現實技術的地方，他們作為創造者、作為領頭羊，他們已經站在虛擬現實技術的最頂端。虛擬現實技術目前已經運用到多個方面，如虛擬購物、虛擬軍事、虛擬學習。美國的辛辛那提大學、斯坦福大學差不多是最早開始使用虛擬教學的大學，通過遠程在線教育方式給學生全新的學習體驗，很大程度上節約了教學資源。我們國家的軍事、經濟、教學等領域也都實施了虛擬現實技術，為國家帶來很大方便。比如國內的哈爾濱工業大學、上海交通大學和清華大學都使用虛擬現實技術對學生實施虛擬教育。也使用虛擬現實技術建設虛擬圖書館和體育館，供學生隨時學習，很是節約學校資源和學生時間。研究和發展虛擬現實技術，可以幫助虛擬技術在目前大學教學的普及，加快和促進虛擬現實技術在學校教學的發展。1.3虛擬現實技術對教學的幫助。虛擬現實技術對教學的幫助，開創了現代教育的新型教學方式。虛擬現實技術和計算機技術的發展，以現實世界作為模板，讓學生有身臨其境的學習的感覺，使學生參與到虛擬世界中去。虛擬現實技術是一個新型高新技術，系統全面的為學生的專業技能提供專項的培養，使學生對自身就業和自身技能的掌握更牢靠。在教學課程中一個完善的虛擬教學漫游系統，不僅可以使用戶通過平臺在虛擬環境中學習，還可以獲得比傳統學習更加直觀深入的學習。它使學生借助全身器官與感官的互動體驗，加上人工智能技術，生成視覺、聽覺、觸覺為一體的虛擬環境，去獲得真實的操作效果。傳以前的教學方式太過刻板、抽象，學生不好直接參與和領會，在學習新知識的過程中缺乏許多互動，對于學生只是一個特別平白的視覺學習效果，非常被動的學習知識。因此傳統的教育模式不能跟上現代新型技術教學的目的要求，對傳統的教學模式改革是現實趨勢和學習發展的不二選擇，專業技能的信息化教育是一場新型的教育教學時代。

2國家開放大學虛擬教學特點

2.1虛擬現實技術教學的性質和目標。虛擬現實技術廣泛地應用于教育、購物、娛樂、航天、經濟等，所以其性質和其他基本課程在于所學的知識技能范圍不同，需要大量實訓操作，不能只是局限于理論知識的培養。虛擬現實技術有以下幾個特點：（1）沉浸性。人們在使用虛擬現實技術時，借助專業眼鏡和頭盔顯示器等高科技外設，讓人們處于虛擬的社會環境里，有一種真實的感覺，就像身臨其境一樣。（2）交互性。虛擬現實技術能夠達到人和計算機的現實交互，用戶不僅可以通過鍵盤、鼠標等真實交互，還可以通過眼鏡、手柄實現人機交互。智能計算機可以感覺用戶的感官變化隨時調整圖像和聲音，以實現自然的交互。（3）多感覺性。虛擬現實技術包含視、聽、觸覺的傳感和反應設備。所以，用戶在虛擬環境中能夠得到視覺、聽覺、觸覺等真實的體驗。產生一種“實中有虛，虛中有實”的感覺。上學學的東西在社會工作中馬上就可以用到顯得非常重要。2016年是虛擬現實技術的爆發年，所以這個行業需要大量的高技術人才。虛擬現實技術包含全景視頻拍攝、特效制作、模型動畫、等內容板塊。為的是教育培養高精尖專業型人才和實現全面發展的計劃方案。2.2虛擬現實與課程內容的結合。由于國家高等教育教學的發展，大學教育由人才教學向普及教學轉變，受場地和經濟的限制，實體教育越來越不能滿足當代大學生學習的要求。進入新時代以來，我國計算機技術獲得很快的發展，人們的日常生活時刻被計算機網絡技術所影響。實際操作性文化是學生的主要教學內容，教學資源的采集、處理和展示是大學教學系統的一部分，是虛擬現實教育的工作重點。在國家大力倡導信息化教育和慕課等多媒體教育的前提下，許多高校普遍在計算機等媒體的設備配置差不多達到比較完善的計算機教育體系。虛擬現實技術設備在當前社會種類繁多，許多外設都在不斷迭代和初步探索進程中，其中虛擬現實技術設備等更是從幾元到上千元的價格使整個市場百家爭鳴。設備上的選擇更是需要極大的配套教學系統，所以在這方面還需要國家和各大高校的不斷努力與發展。2.3虛擬現實技術在教學中的具體應用方針。（1）支架式教學策略支架式教學策略由以下幾個成分構成：搭足手架，獨立研究，交互學習，成效評價。因此在理論教學中教師能夠環繞目前虛擬現實技術的運用領域進行概念粗略研究，再針對某一專業領域實施深入探索并進行獨立專項的探索技術流程，結合自身學習體驗感受協作學習，由師生共同完成。（2）項目教學法虛擬現實技術可以劃分為許多步驟開展。階段一，虛擬現實技術概括及拍攝方法；階段二，全景視頻后期制作；階段三，高級全景視頻后期制作，通過這一階段到達高目標的虛擬現實技術全景后期制作；階段四，3D虛擬現實技術制作，教學3D模型、材質、燈光、特效、渲染及合成輸出；五，虛擬現實技術交互設計；階段六，虛擬現實技術綜合項目實訓，在老師的引領下，學生分別開展完善活動的制作，包含前期策劃，提案，拍攝制作等。（3）探究式教學法運用虛擬現實技術進行教學，其需要大量的基礎知識。需要老師們期初授課時改變單刀直入的教學手法，從虛擬現實技術領域這一側面角度出發，讓學生打起精神并引發他們的好奇心從而主動學習，變懶惰心態為成長心態，理論加實踐讓學生充分加入到新型學習模式中去。

3虛擬現實技術于教學的問題

3.1虛擬現實技術對學生的要求。在國內的大學里，各個層次的學生考上大學，學生擁有不同知識層次和知識儲備有局限性這些學生的差異性導致教學課程難度較大。此外，理論基礎知識比較薄弱。這些原因加起來會對處于虛擬教學的學生來說會產生畏懼感和神秘感，覺得學起來異常艱難，因此，老師教學起來很難對所有學生進行實時把控。3.2虛擬現實技術對國家高校的要求。虛擬教學的內容是對學生提供具有實際操作的基本文化知識。每年都有許多學生人數的大量增加，所以各大高校現有的教學設備不能滿足學生的需求。虛擬現實技術的運用，使用戶待在家里就能夠得到與真實場景學習一樣的體驗，非常好地解決了不能夠隨時學習這個問題。在虛擬現實系統中，通過三維模型對現實世界教學的模擬，讓學生在學習過程中得到多個器官感覺的學習體會，通過交互技術，學生能夠直觀地參加到學習中去，從思想、情感和行為等多個方面參與教學任務，極大提高學生的學習能力。因此需要國家和高校在虛擬現實技術上做出極大的貢獻和努力，使學生跟上時代的步伐，學習在時代的前沿。3.3虛擬教學于老師的要求。老師單一的教學手段和自身教學的技術水平跟不上時代是教育教育中存在的很大問題，許多高校老師的教育模式存在呆板平常、目標不明確等一系列障礙。學生在枯燥的學習環境下很難主動參與學習過程中去，對學生自主創新和研究精神不利，需要老師根據不同學生的特性和能力使用最佳的教學方法，引領并促進教育。高校教師需要學習新的教學模式，使虛擬現實技術能夠很好的在學生教學中發揮其真實簡便的作用。

4結束語

虛擬現實技術擁有多感知性、可視性、三維立體和人機交互等特征，是一門應用于多學科、多領域的綜合技術。虛擬現實技術必將成為現代教學最先進的教學模式，它不僅解決了學校實體教學資源的不足，還很好的給學生提供真實的學習氛圍，讓學生能夠身臨其境，全身心加入到學習中去。所以，實施教學改革是時代趨勢和學科發展的必然之路，而虛擬教學就是最好的選擇。

參考文獻

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作者:付國慶 盛文婷 甘曉炫 余讓讓 單位:新疆農業大學