前言：尋找寫作靈感？中文期刊網(wǎng)用心挑選的虛擬現(xiàn)實(shí)教育應(yīng)用探析，希望能為您的閱讀和創(chuàng)作帶來(lái)靈感，歡迎大家閱讀并分享。

作者：徐輝 馬秀峰 單位：曲阜師范大學(xué)信息技術(shù)與傳播學(xué)院

虛擬現(xiàn)實(shí)提出于上個(gè)世紀(jì)60年代,但只是在近10年來(lái)隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展,才在越來(lái)越多的領(lǐng)域得以推廣應(yīng)用.目前在發(fā)達(dá)國(guó)家中,虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在教育領(lǐng)域已得到廣泛的應(yīng)用.美國(guó)國(guó)立醫(yī)學(xué)圖書館(NLM),德國(guó)的漢諾威大學(xué),西班牙大學(xué),新加坡國(guó)立大學(xué)等相繼建立虛擬實(shí)驗(yàn)室.1995年,在Internet上就已經(jīng)出現(xiàn)了“虛擬青蛙解剖”的虛擬試驗(yàn).我國(guó)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在教育領(lǐng)域的應(yīng)用主要側(cè)重在科學(xué)研究、虛擬試驗(yàn)的開發(fā)以及虛擬校園的開發(fā)方面.與一些發(fā)達(dá)國(guó)家相比,我國(guó)虛擬現(xiàn)實(shí)教育應(yīng)用的規(guī)模還有一定的差距,但是已經(jīng)引起政府有關(guān)部門和科學(xué)家的高度重視.九五計(jì)劃、國(guó)家自然科學(xué)基金會(huì)、國(guó)家高技術(shù)發(fā)展計(jì)劃等都把虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)列入了研究項(xiàng)目.

1虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)概述

關(guān)于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)目前較為普遍的定義如下:虛擬現(xiàn)實(shí)是指借助一系列交互設(shè)備構(gòu)造的用以體驗(yàn)或感知虛擬境界的一種計(jì)算機(jī)軟硬件環(huán)境,用戶使用這些高級(jí)設(shè)備以自然的技能向計(jì)算機(jī)發(fā)送各種指令,并得到環(huán)境對(duì)用戶視覺(jué)、聽覺(jué)、觸覺(jué)等多種感覺(jué)信息的實(shí)時(shí)反饋.伯第亞在《虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)和它的應(yīng)用》一文中提出“虛擬現(xiàn)實(shí)三角形”來(lái)說(shuō)明虛擬現(xiàn)實(shí)的特征,指出了虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的三個(gè)要素,也就是它特征的三個(gè)方面:沉浸、交互、構(gòu)想.沉浸是從用戶的角度說(shuō),用戶有種身臨其境的感覺(jué);交互是從人和機(jī)器的交流來(lái)說(shuō),虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)有很強(qiáng)的交互性;構(gòu)想是指它能使用戶感知新的知識(shí)和體驗(yàn)新的發(fā)現(xiàn).虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用廣泛,它在教育領(lǐng)域的應(yīng)用更是發(fā)展迅速,筆者認(rèn)為虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的教育應(yīng)用的內(nèi)涵是:虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)使學(xué)習(xí)主體參與知識(shí)的建構(gòu)、信息的加工、情境的構(gòu)造,并且最優(yōu)化了教育教學(xué)的環(huán)境和手段,同時(shí)提供了多元化的認(rèn)知工具,促進(jìn)了學(xué)習(xí)主體的學(xué)習(xí).

2虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)教育應(yīng)用的優(yōu)勢(shì)

2.1虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的三大特征在教育領(lǐng)域應(yīng)用中體現(xiàn)出了優(yōu)勢(shì)沉浸和實(shí)時(shí)交互性是虛擬現(xiàn)實(shí)的實(shí)質(zhì)性特征,這種交互性,要比文字,模型或效果圖更形象、完整和生動(dòng).虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在教學(xué)中的應(yīng)用是教育技術(shù)發(fā)展的一個(gè)飛躍,它營(yíng)造了特殊的自主學(xué)習(xí)環(huán)境,由傳統(tǒng)的“以教促學(xué)”的學(xué)習(xí)方式代之為學(xué)習(xí)者通過(guò)與信息環(huán)境的交互以獲取知識(shí)、技能的學(xué)習(xí)方式.虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境為學(xué)生提供廣泛的科目領(lǐng)域里的無(wú)限的虛擬體驗(yàn).學(xué)習(xí)知識(shí)的過(guò)程變化多端,親身的體驗(yàn)使學(xué)生印象深刻,主動(dòng)地交互增加了學(xué)生的興趣.虛擬現(xiàn)實(shí)的三大特征使學(xué)生能動(dòng)性提高,容易投入到學(xué)習(xí)環(huán)境中去,并且培養(yǎng)了學(xué)生自主探索問(wèn)題的能力和創(chuàng)新能力.

2.2虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用有利于促進(jìn)學(xué)習(xí)主體心理上的愉悅和放松基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的數(shù)字虛擬藝術(shù)帶來(lái)了學(xué)習(xí)主體在心理體驗(yàn)上的泛化,帶來(lái)了學(xué)習(xí)主體的心理上的愉悅和自我滿足,增加了學(xué)生學(xué)習(xí)的信心和動(dòng)力.在一些虛擬系統(tǒng),如虛擬校園,虛擬世界以及一些虛擬游戲中,基于它們的數(shù)字虛擬藝術(shù)帶給學(xué)習(xí)主體的體驗(yàn)已經(jīng)擴(kuò)張到人類所有精神領(lǐng)域和意識(shí)領(lǐng)域,甚至是單純的學(xué)習(xí)主體的自我發(fā)泄體驗(yàn).這對(duì)學(xué)習(xí)主體是一種精神壓力的釋放.這種體驗(yàn)不強(qiáng)求深層的精神愉悅和靈魂凈化,它不再追求傳統(tǒng)的意境悠遠(yuǎn)和耐人尋味,而是關(guān)注當(dāng)下身體的快活反應(yīng).

2.3虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)使得學(xué)習(xí)者能自我感知對(duì)知識(shí)的構(gòu)建與虛擬環(huán)境的零距離的接觸使得學(xué)習(xí)者能以第一人稱的方式參與知識(shí)的建構(gòu),通過(guò)它我們能感知知識(shí)的建構(gòu).馬克•波斯特說(shuō):“在電子媒介的交流中,主體如今是在漂浮著,懸置于客體的種種不同位置之間,不同的構(gòu)型使主體隨著偶然情境的不定而相應(yīng)地被一再地重新構(gòu)建”.虛擬現(xiàn)實(shí)教育應(yīng)用的最重要的一點(diǎn)就是提供給教育領(lǐng)域一面鏡子來(lái)觀察和分析我們?nèi)绾胃兄徒?gòu)知識(shí).

2.4虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)可以虛擬現(xiàn)實(shí)中存在或者不存在的環(huán)境和角色,物體等虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的教育應(yīng)用發(fā)展了課堂教學(xué),彌補(bǔ)了教學(xué)中的不足.這一點(diǎn)的明顯應(yīng)用就是虛擬試驗(yàn),對(duì)于那些對(duì)條件要求高,在現(xiàn)實(shí)中做不了的實(shí)驗(yàn),或者是危險(xiǎn)性高的試驗(yàn),就可以采用虛擬實(shí)驗(yàn)的方式.同時(shí)虛擬試驗(yàn)擁有傳統(tǒng)試驗(yàn)難以比擬的優(yōu)勢(shì)———節(jié)省成本.

3虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在教育應(yīng)用中存在的問(wèn)題

3.1技術(shù)上的問(wèn)題技術(shù)上的問(wèn)題主要有:虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的軟件開發(fā)環(huán)境和語(yǔ)言上沒(méi)有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn),三維建模軟件使用十分復(fù)雜并且它們對(duì)運(yùn)行的計(jì)算機(jī)的性能要求也是很高.同時(shí),在IE上瀏覽3D文件,依然需要插件的支持,VRML文件體積太大,不適合國(guó)內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)狀.

3.2虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)設(shè)計(jì)以及應(yīng)用的問(wèn)題

3.2.1系統(tǒng)中導(dǎo)航設(shè)計(jì)的問(wèn)題當(dāng)用戶在使用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)開發(fā)的教育軟件的時(shí)候,往往很難想去哪里就去哪里,很容易迷失方向,不知道怎樣到達(dá)一個(gè)特定的位置或角度.既然這種教育環(huán)境面對(duì)的是大多數(shù)普通用戶,那么運(yùn)動(dòng)和認(rèn)知空間就應(yīng)該設(shè)置得比較簡(jiǎn)單,雖然虛擬環(huán)境可以給用戶提供身臨其境的感覺(jué),但是一些教育虛擬環(huán)境通過(guò)交互界面給用戶提供的選擇很難被理解和使用.

3.2.2系統(tǒng)功能單一的問(wèn)題以目前高校開發(fā)的大部分的虛擬校園為例,由于缺乏較全面的考慮,大膽的嘗試.它的實(shí)際用途還是比較單一.虛擬校園的實(shí)際功能以瀏覽為主,但是隨著網(wǎng)絡(luò)教育的迅猛發(fā)展,人們已經(jīng)不再滿足于對(duì)校園環(huán)境的瀏覽,基于教務(wù)、教學(xué)和校園生活的三維可視化虛擬校園呼之欲出.人們需要一個(gè)完整的、能互動(dòng)的、富有情節(jié)化的虛擬校園.

3.2.3使用者應(yīng)用教育軟件的能力問(wèn)題在虛擬教育環(huán)境中教師角色應(yīng)該從知識(shí)的解答者向?qū)W習(xí)伙伴或指導(dǎo)者轉(zhuǎn)變,而這一轉(zhuǎn)變有的教師意識(shí)不到,從而影響到虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用.同時(shí)鑒于教師本身的素質(zhì),使用這些教育軟件也存在困難.從學(xué)生的角度看,身在這種虛擬環(huán)境中的學(xué)生,他們的學(xué)習(xí)方式需要改變,思考問(wèn)題的思維也需要改變,但是很多學(xué)生沒(méi)找到適合這種環(huán)境的學(xué)習(xí)方式和思維方式,造成了學(xué)生跟不上教師講解的問(wèn)題.

3.2.4在教育教學(xué)中濫用甚至是泛用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的問(wèn)題眾所周知,目前要應(yīng)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)開發(fā)一套教育軟件需要耗費(fèi)大量的人力、物力、財(cái)力.尤其對(duì)一些普通的中小學(xué)來(lái)說(shuō),這是一筆相當(dāng)大的開銷.那么這就意味著不可能所有的課程都有必要去應(yīng)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)開發(fā)課件.同時(shí),由于有些課程的學(xué)習(xí)更多的是側(cè)重于對(duì)知識(shí)的識(shí)記,也就是說(shuō)適合教師講授型的教學(xué)方法,那么這樣的課程就沒(méi)有必要去尋求教育軟件的輔助.

3.3學(xué)習(xí)主體的認(rèn)知機(jī)制上的問(wèn)題一個(gè)教育軟件產(chǎn)品的娛樂(lè)性大于它的教育性的時(shí)候就會(huì)對(duì)學(xué)習(xí)主體產(chǎn)生許多負(fù)面的影響.當(dāng)學(xué)習(xí)主體沉浸在一個(gè)高分辨率,全景式的虛擬空間中時(shí),學(xué)習(xí)主體要想保持與虛擬環(huán)境的距離,就變得十分困難.學(xué)習(xí)主體和虛擬環(huán)境的虛擬共存,與虛擬環(huán)境的距離感覺(jué)消失.沒(méi)有了距離,在虛擬“存在”范圍內(nèi),人的認(rèn)知機(jī)制受到了影響,并導(dǎo)致了不可低估的認(rèn)知問(wèn)題的出現(xiàn).因?yàn)楫?dāng)一個(gè)人長(zhǎng)期沉浸在一個(gè)虛擬的環(huán)境中時(shí),他再回到現(xiàn)實(shí)中,必然會(huì)導(dǎo)致他有種“落差”感覺(jué).這種感覺(jué)有時(shí)帶給人的心理的沖擊時(shí)不可估量的,有的甚至是危險(xiǎn)的,會(huì)導(dǎo)致犯罪的出現(xiàn),尤其是一些帶有不良內(nèi)容和暴力情節(jié)的虛擬游戲或作品.因此應(yīng)該加強(qiáng)對(duì)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用的立法研究,盡早立法.#p#分頁(yè)標(biāo)題#e#

4促進(jìn)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)教育應(yīng)用的對(duì)策

4.1加強(qiáng)技術(shù)上研究,完善理論的建設(shè)加強(qiáng)更快更高質(zhì)量的三維建模語(yǔ)言的研究,和更快速的VRML文件網(wǎng)上傳輸和瀏覽技術(shù)的研究,同時(shí)應(yīng)該加強(qiáng)價(jià)格較低、用戶界面良好、對(duì)編程依賴少的三維建模軟件的研發(fā).虛擬現(xiàn)實(shí)教育應(yīng)用涉及多個(gè)學(xué)科的知識(shí),應(yīng)該綜合考慮這些學(xué)科的內(nèi)在聯(lián)系,建立起一套完整的理論支持虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)教育應(yīng)用達(dá)到理想的效果.

4.2設(shè)計(jì)要體現(xiàn)以人為本,使用要做到適用為先,樂(lè)用為上教育虛擬環(huán)境的導(dǎo)航設(shè)計(jì)應(yīng)該方便使用,做到簡(jiǎn)單、明了.使用者在使用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)開發(fā)的教育軟件的時(shí)要做到適用為先,樂(lè)用為上.適合用其他教學(xué)媒體的進(jìn)行教學(xué)的就用其他的教學(xué)媒體,同時(shí)要充分考慮到教師和學(xué)生的興趣,對(duì)一些操作起來(lái)復(fù)雜,界面不友好或者虛擬環(huán)境的設(shè)計(jì)讓學(xué)生或者教師感到枯燥的虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng),不應(yīng)該使用.

4.3加強(qiáng)對(duì)教育軟件使用者的能力培訓(xùn),建立有效的評(píng)價(jià)機(jī)制教育機(jī)構(gòu)在購(gòu)置或者是應(yīng)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)開發(fā)了一套教育軟件后,應(yīng)該加強(qiáng)對(duì)使用者的能力培訓(xùn),以便他們能正確地操作這些軟件,同時(shí),遵循軟件維護(hù)的概念,對(duì)軟件使用過(guò)程中出現(xiàn)的新的需求和問(wèn)題,要向開發(fā)者尋求幫助;對(duì)軟件的使用效果應(yīng)該建立有效而且量化的評(píng)價(jià)機(jī)制.

4.4加強(qiáng)對(duì)學(xué)習(xí)者必要的心理輔導(dǎo),讓他們把握虛擬和現(xiàn)實(shí)的界線對(duì)于一些由于虛擬環(huán)境的沉浸性和虛擬性帶給學(xué)習(xí)者的負(fù)面心理影響,應(yīng)該積極給與引導(dǎo),讓他們能正確認(rèn)識(shí)到虛擬和現(xiàn)實(shí)的界線,能分清楚那些是在現(xiàn)實(shí)世界不可能發(fā)生的事情,讓他們明白他們使用這些軟件的目的是為了習(xí)得知識(shí)和建構(gòu)對(duì)知識(shí)的理解.

5結(jié)語(yǔ)

作為繼多媒體技術(shù)和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)后,在21世紀(jì)被看作最有發(fā)展前景的技術(shù),虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用到多個(gè)領(lǐng)域,它在教育領(lǐng)域的應(yīng)用優(yōu)點(diǎn)十分明顯.虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)能為學(xué)習(xí)者提供很多獨(dú)特的機(jī)會(huì),虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在教學(xué)中有巨大的潛力,同時(shí)作為一門新興的技術(shù),它的發(fā)展還有待完善,配套軟硬件還在不斷發(fā)展之中.但是我們相信,虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)作為一個(gè)新型的教育教學(xué)媒體和手段,必將以其強(qiáng)大的優(yōu)勢(shì)和潛力,受到教育工作者的重視和青睞,并且最終在教育領(lǐng)域應(yīng)用和發(fā)揮更加重要的作用.