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虚拟现实技术及其在教学中的应用
李科峰
湖南省第一师范学校 湖南 ４１０００２
摘要：将虚拟现实技术应用到教学中，能够更好地满足教学中情景化及自然交互性的要求，学生可以亲身探索不能到达的环境，观察现实中难以观测的现象，更重要的是教师可以简化现实世界中过于复杂的细节，从而可以更好的突出事物的特点，随着该技术在教学应用中的不断研究开发，它在教育领域内将有着极其巨大的应用前景。
关键词：虚拟现实；教学；应用
０ 引言
虚拟现实技术是二十世纪末才兴起的一门崭新的综合性信息技术，它融合了数字图像处理、计算机图形学、多媒体技术、传感器技术等多个信息技术分支。
它生成的视觉环境是立体的、音效是立体的，人机交互是和谐友好的。
可以预言，虚拟现实技术将是继多媒体、计算机网络之后，在教育领域内最具有应用前景的“明星”技术。
虚拟现实（Ｖｉｒｔｕａｌ Ｒｅａｌｉｔｙ）又称灵境技术是利用三维图形生成技术、多传感交互技术以及高分辨显示技术，生成三维逼真的虚拟环境，使用者戴上特殊的头盔、数据手套等传感设备，或利用键盘、鼠标等输入设备，便可以进入虚拟空间，成为虚拟环境的一员，进行实时交互，感知和操作虚拟世界中的各种对象，从而获得身临其境的感受和体会。
虚拟现实技术的出现实际是计算机图形学、人机接口技术、传感器技术以及人工智能技术等交叉与综合的结果。
以虚拟现实技术为代表的新型人机交互技术旨在探索自然和谐的人机关系，使人机界面从以视觉感知为主发展到包括视觉、听觉、触觉、力觉、嗅觉和动觉等多种感觉通道感知；从以手动输入为主发展到包括语音、手势、姿势和视线等多种效应通道输入。
１ 虚拟现实技术的基本特征及类型１．１ 虚拟现实技术具有以下五个主要特征
（１）沉浸性 使之所创造的虚拟环境能使学生产生“身临其境” 感觉，使其相信在虚拟环境中人也是确实存在的，而且在操作过程中它可以自始至终的发挥作用，就像真正的客观世界一样。
（２）交互性 是在虚拟环境中，学生如同在真实的环境中一样与虚拟环境中的任务、事物发生交互关系，其中学生是交互的主体，虚拟对象是交互的客体，主体和客体之间的交互是全方位的。
（３）构想性 是虚拟现实是要能启发人的创造性的活动，
不仅要能使沉浸于此环境中的学生获取新的指示，提高感性和理性认识，而且要能使学生产生新的构思。
（４）动作性 是指学生能以客观世界的实际动作或以人类实际的方式来操作虚拟系统，让学生感觉到他面对的是一个真实的环境。
（５）自主性 是虚拟世界中物体可按各自的模型和规则自主运动。
１．２ 虚拟现实系统按其功能可分成三种类型
（１）桌面三位虚拟现实这由一台普通的计算机系统组成，计算机屏幕作为用户观察虚拟环境的窗口，通过各种输入设备与虚拟现实世界充分交互。
系统的特点是结构简单，价格低廉，经济使用，易于普及推广，但缺乏真实的现实体验。
（２） 沉浸的虚拟现实 它是一套比较复杂的系统，使用者通过头盔、数据手套等其他设备与虚拟环境进行交流。
该系统虽然可让使用这完全沉浸到虚拟世界中去，由于其价格昂贵，所以难以推广。
（３） 共享性虚拟现实 它是由多个用户通过计算机网络连接在一起，同时参加一个虚拟空间，共同体验虚拟经历，达到协同工作的目的。
２ 虚拟现实技术在教学中的应用
虚拟现实技术能够为学生提供生动、逼真的学习环境，学生能够成为虚拟环境的一名参与者，在虚拟环境中扮演一个角色，这对调动学生的学习积极性，培养学生的技能都将起到积极的作用。
经过初步调查，１００％的学生表示对此软件很有兴趣，比课件更直观，并愿意使用它来进行学习 ；９５％的学生认为它能够较好地解决教学中的难点，对于理解所学知识内容有很大的帮助 ；１００％的学生认为它是一种很丰富的教学资源。
（１）化学和物理实验的应用
化学、物理学科昂贵实验仪器的介绍与展示、参观那些不可能进入的实验空间，如核反应堆、粒子对撞空间等等，
对
基金项目： 湖南省教育厅优秀青年科研项目，课题号：ＮＯ．０４Ｂ０１５和湖南省“十一五”规划重点资助课题项目，课题号：ＸＪＫ０６ＡＺＣ０１０。
作者简介：李科峰（１９８２－），男，助理实验师，研究方向：虚拟现实技术与校园网应用。
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74于虚拟现实技术来说并不是一件难事。
对于教学来说，虚拟现实技术的主要应用还是展示微观的物体，如分子模型、分子的内部对称、最紧密堆积等是分子结构教学中的重点和难点，同时也是研究分子结构的重要基础，利用虚拟现实技术演示它们的结构特征，如图１所示。
图１ 虚拟分子结构
（２）在地理学的应用
通过网络参观世界上你不可能到达的博物馆，研究从未对公众开放过的私人收藏的绘画或雕塑。
例如我国的三峡工程完成后，怎样让学生去看那已被水淹没的长江三峡呢？现在通过图片建立模型，再应用虚拟现实技术进一步做成虚拟的三峡全景图像，相信不久的将来，我们就能在网络上重温那早已被淹没的三峡地貌和古代文明了。
针对我们学校来讲，也可以通过图片建立模型如图２所示，再应用虚拟现实技术做成虚拟的校园全景图像，把我校的悠久历史和美丽的校园风光跃然于网页上。
图２ 虚拟校园
（３）在建筑工程学中的应用
现在有些房地产发展商已开始使用虚拟现实技术进行网上房展，同样，我们可以应用虚拟现实技术，带领学生去参观各种建筑，进而学习建筑原理或找寻装饰的构思，甚至可以到全世界各地的经典建筑中寻找建筑设计的灵感（如图３）。
图３ 虚拟城市建筑
（４）在医学教育中的应用
运用虚拟现实技术可以让我们观看血细胞通过心脏的全过程，甚至可以让我们进入人的身体内旅游。
现在已有很多医科大学进行这方面的研究了，例如利用内窥镜拍摄出内消化道的全景录像，再利用图像采集卡采集成数字图像，并利用处理软件将这些图像处理成一个个场景，供学生进行虚拟探索。
３ 结束语
目前虚拟现实技术在教学领域所取得的成就，只是应用了最基本的功能，随着时间的推移和计算机技术、网络技术、多媒体信息技术等相关领域的发展，虚拟现实技术大规模进入教育领域已是必然的趋势。
参考文献
［１］姚顾波．基于虚拟现实技术的网络课件写作系统［Ｊ］．教育技术通讯．１９９９．
［２］阿曼古丽·排祖拉．虚拟现实技术及其在教学中的作用与影响［Ｍ］．喀什师范学院学报．２００５．
［３］郭建才．《虚拟现实技术及其在远程教学中的应用》
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Virtual Reality Technology and its Application in Teaching Process
Li Kefeng
Hunan First Normal College,Changsha,Huana,410002
Abstract : Applying virtual reality technology to the teaching process can better help to creating natural situations in which students can experience the reachless world in person and observe the phenomena unobserved in reality.Most importantly, with its help, teachers can simplify the complex details in real world,thus further stess the different characteristics of different object.With the development of this technology in teaching process,it will display marvel-lous prospect in education field.
Keywords
:virtual reality;teaching process;application。