虚拟现实在现代教育技术的应用

摘要：作为第四次科技革命的新兴技术,虚拟现实技术逐渐被大众所了解,它可以创造一个与现实世界类似的虚拟环境。在现代教育技术中,它被用来营造学习情境和实现自然交互。基于此，笔者分析了现代教育技术的特点与发展趋势,结合虚拟现实技术的特点,阐述了其在现代教育技术领域的基本运用,简述该技术在教育技术领域的发展前景。

关键词：现代教育技术；虚拟现实；教学模式；教育应用

引言

新一轮的信息革命将深刻地改变传统行业，逐渐克服技术难题之后，5G通信技术、人工智能技术、虚拟现实技术都得到了长足的发展，研究者们开始关注虚拟现实技术的应用，它在现代教育领域的运用成了瞩目的焦点。

1现代教育技术的特点和发展趋势

现代教育技术是把现代教育理论应用于教育、教学实践的现代教育手段和方法的体系。它以实现教学过程、教学资源、教学效果、教学效率的最优化为目的[1]。它的现代化体现在教学设计现代化、教学手段现代化、教学媒体现代化。随着现代教育科学和现代信息技术的飞速发展，现代教育技术和教育联系紧密，它增加了信息传递的方式与方法，提升了教学效果与效率。现代教育技术与普通教育技术没有本质区别，突出”现代”一词的目的是要更多地关注现代科学技术的相关问题，吸纳新的科学技术成果和思维方式，凸显教育技术的时代特色。目前，教育技术在教育中的应用可以按照技术特点大致分为以下5类：（1）基于传统媒介（如书本、图片、画册、黑板、模型、实物、小型展览）的常规教学模式；（2）基于视听技术（计算机技术）的多媒体教学模式；（3）基于卫星通信技术的远距离教学模式；（4）基于因特网等网络技术的网络直播教学模式；（5）基于三维仿真技术的“虚拟现实”的教学模式。随着现代信息技术的快速发展，许多新技术被用到教育教学实践中，丰富了现代教育技术的内涵。现代教育技术突破了传统教育方式，正朝着多媒体化、网络化、信息化、教育技术应用模式多样化和远程教育普及化的趋势发展[2]。而“虚拟现实”的教学模式，具有多种教学模式的优势，试想一个场景——分散在世界各地学习者穿戴着虚拟现实设备，汇集到一个共同的虚拟社区，在这里自由交流与学习——这种美好的愿景并不遥远。

2虚拟现实的概念及特征

虚拟现实是一项融合了计算机图形技术、多媒体技术、传感器技术、人机交互技术、网络技术、立体显示技术、心理学及仿真技术等多种科学技术发展起来的计算机综合技术[3]。虚拟现实技术有三大基本特征：沉浸感、交互性和想象力，它强调人在虚拟现实技术中的主导作用[4]。交互性是指用户与虚拟空间中的虚拟物体的互动能力；沉浸性是指用户在计算机生成的虚拟环境中，通过模拟视觉、听觉等感官，给人以真实感觉；想象性是指用户在虚拟环境中，根据环境传递的信息以及自身沉浸在系统的行为，通过自己的逻辑判断、联想等思维过程，想象虚拟现实系统中并未直接呈现的画面和信息。近年来，科技不断发展，信息量呈爆炸式增长，虚拟现实技术能有效地提高信息传播和教学效率。虚拟实现的特性符合现代教育技术对提高教学水平的要求。

3虚拟现实技术在教学中的运用途径

3.1自主学习

虚拟现实提供了一种崭新的交互方式，学生可以通过眼睛、耳朵等多种感觉器官与它进行实时互动。学生凭借自然语言交互，以触觉、视觉、听觉作为媒介，和计算机进行交流沟通。这种崭新的人机交互方式，给与学习者全新的体验：在这个虚构的学习场景中，真实与虚拟模糊了边界，理论知识和实践操作同时进步。虚拟现实模拟的环境大体可以分为三个层次：（1）“显示现实”，还原真实的环境，但是一般人不容易直接接触，如火山口的场景、银河中的场景、危险的化学实验室等；（2）“模拟现实”，模拟现实中不存在的环境、特殊条件下才会产生的事物，如仿真训练、模拟训练等；（3）“创造现实”，突破现实的制约，想象力有多大，创造力就有多大，一切现实法则都可以在虚拟空间中被颠覆，给学生发挥创造力的机会，把好的创想在虚拟空间中尽情展现。

3.2虚拟实验室

虚拟实验室是虚拟现实技术的一大创新，学生可以在其中自由实验，动手操作，观察各种实验反应，摆脱常规实验室的局限。在虚拟物理实验室中，学生可以虚拟出各种物理现象，实验效果直观可见；可以看见现实中看不到的磁场，理解磁场变化的原理；可以感受桥梁大厦的建造与崩塌，分析其中的力学原理。身处虚拟生物实验室内，可以仔细观察人体组织的切片结构，各种骨骼结构也变得清晰透明。在虚拟化学实验室中，学生可以远离现实实验室的各种危险，安全地操作天平、砝码，观察燃烧、爆炸等反应现象；在虚拟地理实验室中，学生可以进行地震和火山爆发等实验，瞬间遨游太空，瞬间又深潜入海底，尽情体验地理科学的魅力。想象力的边界才是虚拟实验室的边界，虚拟实验室将成为学生们最喜爱的场所。

3.3技能训练

虚拟现实沉浸感和互动性的特性，可以使学习者全身心进入学习状态，在安全的虚拟环境中反复练习，不断试错，直到熟练掌握技能。例如，在虚拟射击培养体系中，学生可以重复射击，提高反应能力，学习不同的掩体情况下的射击方法，直到熟练掌握。运用VR技术可以使医务工作者反复操练，保障手术训练的实效。在教学技能训练方面，与传统微格教室相比，在虚拟教室中，师范生可以自由选择面对的学生人数，克服上台教学的畏惧心理。但是值得注意的是，真实的情景也是技能训练不可或缺的内容，需要合理安排虚拟现实学习和真实情景练习，找到它们之间的平衡点，最大化利用虚拟现实技术的优势。

4虚拟现实教育应用的展望

虚拟现实技术正处于高速发展阶段，它会给教育带来巨大的变革，未来的虚拟现实系统能够与通信技术、大数据技术、人工智能技术等前沿科技紧密结合。在虚拟教育社区，每个学习者都有自己唯一的虚拟身份，能够在虚拟的空间中与他人的虚拟角色互动交流，也能与人工智能的虚拟角色交流。人工智能虚拟学伴可以为学习者提供全程的学习规划指导，制定个性化的培养方案；学习者的成长轨迹全程被记录在虚拟世界之中，通过物联网技术制作的可穿戴设备，学习者的身体健康状况也可以被详实记录。数字虚拟世界和真实世界共同培养人才，这正是未来智慧教育的图景

5结语

虚拟现实技术有着广阔的应用前景。“虚拟现实+教育”更值得探索。虚拟现实技术构建的虚拟现实教育系统使学生置身于生动、逼真的课堂氛围中，让学生的学习印象更加深刻，亲身感受的主动交互学习方式比空洞抽象的说教更有说服力。这种教学方式会被越来越多的教育工作者所青睐，现代教育技术将变得魅力无穷。

参考文献

[1]张娴,朱麟.基于现代教育技术的C语言教学改革研究[J].中小企业管理与科技(中旬刊),2015(2):263-264.

[2]张玉婷.图形图像制作专业教学资源库的建设[J].电脑知识与技术,2014(2):147-148.

[3]章欣.K公司K12教育虚拟化产品的营销策略研究[D].南昌:江西财经大学,2019:21-25.

[4]柯健,刘畅,周德富.面向智慧家庭的虚拟体验系统的研究与开发[J].软件工程,2019,22(1):11,35-37.

作者：刘俊峰 单位：重庆师范大学