基于VR技术下虚拟教学应用的思考

虚拟技术能够实现多媒体的三维立体的交互，将看起来是虚拟的实则较为逼真的多媒体教学环境应用于课堂，给予学生身临其境的真实感受。虚拟技术的应用能够激发学生的学习兴趣，引导学生发挥想象力，提升学生的创新思维。

一、虚拟教学的概念

    虚拟教学是指将传统教学适应新技术的发展，培养现代型人才的一种新型教学模式，是人类进入虚拟空间进行教育与活动的一种教学方式。广义上讲，包括虚拟的教室、虚拟的实验室以及虚拟的教师等，在其中进行虚拟的研讨会等活动。在狭义上讲，虚拟教学就是指运用科学技术构建一个虚拟的学习环境，在其中将所要掌握的知识点进行客观的重现，从而在虚拟环境中掌握更多的知识。在这种环境内，学生能够通过VR技术所表现出来的虚拟感受、虚拟视觉等信息来获取更多的自我感受与自我价值观。在某种程度上来说符合新课改对教师教学模式上的要求，更加注重了学生的主体感受，培养了学生的自主学习能力与自我思考的能力。虚拟教学能够将技术与教学相结合，拓宽师生的视野，在教学的空间上能够极大程度的进行延伸，同时在教学资源上也能够实现大量的扩充。在具体的意义上来说，虚拟教学突破了传统教学在时间、空间上的限制，采用模拟的场景，弥补了教师在创设情境时的不相符合的问题。虚拟教学不仅能够为课堂带来相关服务与相关技术支持，也促进了教学模式的进一步发展。

二、VR技术在教学中的意义

通过虚拟现实技术进行教学，教师能够利用仿真、模拟、借用等方式，使教学环境更为逼真，接近现实生活。将VR技术用于教学，能够将事物的本质最大程度上的进行揭示与展现，将事物的运动规律以及之间的联系进行虚拟的展示。有效的发挥学生自主感受能力，使学生能够接受更多更具体的信息，加深对知识的理解与记忆，也能够使学生对于专业技能更加熟练的掌握。

将VR技术用于教学具有以下重大意义：

1.它将传统教育模式进行分解，引领着教育研究者们进入一个可重构教学的教学模式，冲破了传统教学的束缚，开拓了教学手段的新空间，确立了非现实性的合理化、超越与创新的新平台、新空间。2.虚拟教学将崭新的教学模式树立在教师眼前，使课堂多元化，提升了教学质量与教学手段。3.虚拟教学方式拓展了学生的眼界，突破了认识空间的有限性，丰富了学生的感知世界。4.虚拟教学加快了教育信息化的研究与探索，促进了教学的改革与发展，也提高了教学的质量。5.虚拟教学将学习网络与学习主体相结合，将不同的学习者建立集中在同一个学习网内，有利于学生性格的开放以及人际关系的融洽处理。虚拟教学手段是高科技发展的一个重要现象，将信息化完整的应用于教学，创造出高水平，高收益的教学模式与学习方式，大大丰富了教育界的研究成果。

三、VR技术下虚拟教学的技术研究

（一）计算机仿真

随着计算机的不断发展，多媒体技术在教学上的应用都为虚拟教学提供了坚实的基础。同时这些技术在社会各个领域的应用都非常广泛，对社会的进步与生活的管理都有着重要的作用，为计算机仿真教学提供了良好的技术支持^[3]。当前众多高校联合办学，在教学管理等方面的技术与课堂实现了完美的对接。学生在校期间，仅局限于课本上的文字与教师所传授的知识，不能参加所有的实践活动，对于本专业也只能局限于模拟演练。对于有技术操作要求的学生也不会亲自进行机械的维修与安装，更没有接近先进技术与仪器设备的机会。

但是通过计算机仿真的手段，将所有需要的相关仪器、场景、设备等教学所需复制出来，制作成影响、图片、声音、以及文字等多媒体课件与虚拟的场景资料，让学生真切的感受与实践。对于一些在实际教学中无法呈现给学生的抽象知识，或人类无法看到的、用语言描述不清楚的事物，如宇宙天体、外太空、原子分子世界，甚至是原始时代的重造都能够通过计算机虚拟来实现。由于计算机虚拟的仿真能力强大，信息量庞大，可重复性能较强，可以将教师所需的教学资料完美的展现出来，提高学生的参与度。

例如,地理教师在讲解大气变化的课节时，传统模式仅限于黑板上画出大概的图样，天空、大气、阳光之间的关系。但是利用计算机仿真教学时，便可以将实际的大气情况展现出来，让学生身临其境般感受大自然的美妙，从而更明确的理解本节课所学知识，将记忆加深，对知识更快的吸收。

（二）模拟演示

虚拟教学可以通过模型的演示向学生展现教学内容，使学生更直观的感受与了解所学知识与已知认知之间的联系，从而更好的理解新知识。模型教学可分为实际的模型与数学模型。实物模型能够将事物的运动方式更直观更形象的表达给学生，是最理想的教学媒体。而数学模型是公式、逻辑表达等组成的数学结构，其所表达的内容与要研究的对象有相似性，这种数学结构即是数学模型。通过对模型的建立、分析与解答，认识所要研究的对象，通过数学模式对其进行相关描述从而认识其发展规律与运动变化。

教师利用VR技术将所学知识分为两种进行展示，一种是可视的实际模型，如数学教学中多面体的组成与构建，另外一种是数学模型，如三角函数的变化规律都展现在虚拟现实世界中，利用其对学生视觉的冲击进行知识的记忆强化与吸收，让学生更直观的感受数学的奇妙之处。

（三）互动合作

虚拟教学能够帮助教师利用虚拟的场景，让学生进行探索与研究，在虚拟的世界里进行学习上的互动。在1995年时，美国大学就开发了一个二维的网络环境，将每个参加者在屏幕上都有相对应的代表并处于一个共享的世界里，当某个学生在活动时，大家都能看到其结果。这种教学模式在教师的指导下选定相关的学习内容，让学生们按照自己的想法与理解建造一个虚拟的世界，并向其他学生传递学习的相关内容。

这种教学模式是基于虚拟的文本世界，为学生提供能够探索与研究的情境，同时也提高了可以想象的空间。能够实现在虚拟世界中人物、状态、知识三者之间的和谐关系与交流，为处在不同等级的学生创造平等的学习交流的机会。

例如：教师利用虚拟现实世界讲授建筑知识。如桥梁的修建，在现实世界中是无法亲身实践的，但是利用VR技术，能够创造学生合作的机会，教师加以引导。将桥梁的离析现象的处理办法完整展现出来。

假设离析程度较为严重，教师组织学生采取人工办法将混凝土进行清除，再按照混凝土施工办法进行桩芯混凝土的浇筑工作。假设若距离较大时，教师可以组织学生利用钻芯机将混凝土进行清除再重新灌注。这种实战性的教学模式只有在虚拟现实世界中才能得到施展。

（四）技能训练

虚拟教学能够打破时间与空间的限制，将所有不可能变为可能。对学生提出的各种假设在虚拟世界中进行模拟从而得到相关结论。同时，也可以给学生提供专业技能的培训机会，比如机械的安装与维修等实战经验都可以在虚拟训练中进行。例如，利用虚拟的实验系统，学生可以进行模拟城市的修建、电路的设计、园艺技术的练习、温室效应、场景的真实体验等知识的探索与学习。虚拟现实的交互性使虚拟世界的环境与设备都更加的真实，感受更加真切。有利于学生在有限的空间内实现无限的遐想与可能。同时也可以利用虚拟教学培训学生的外科手术、汽车驾驶、军事演练和电器的维修等相关技能的培训。

四、结论

在计算机软件飞速发展的今天，VR技术逐渐被应用到各个领域，成为时代的新宠儿。而教育领域的使用更是对教育界改革的重要手段，促使着教学手段的快速更新。教师要严谨的利用VR技术进行教学实践，谨慎把握方向，将虚拟现实技术完美的与课堂教学相结合，在有限的空间提供无限的可能。

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