浅析虚拟现实技术在旅游实验教学中的应用

丛海勃

同济大学，上海 201804

一、引言

旅游管理专业是一门实践性、应用性较强的专业。旅游实验教学是旅游管理教学的重要环节，旨在培养学生的实践能力。目前，很多高校的旅游实验教学还只是局限于教师讲解、幻灯片演示、沙盘等教学模式，很少发挥学生的主观能动性。现阶段我国出现了旅游人力资源供大于求、人才资源供不应求的现象，在一定程度上反映了旅游教学更偏重于知识积累，致使学生的实践能力欠缺的问题。如何更大、更好地发挥旅游实验教学的作用，从而提高学生的实践能力，使知识积累和实践能力相结合，培养出真正的旅游专业应用型人才，满足旅游市场的需要，是今后旅游实验教学的改革和发展方向。

虚拟现实技术作为运用计算机对现实世界进行全面仿真的一种技术，打破了时间和空间的限制，令学生身处于一种虚拟的环境之中，使之成为课堂主角，发挥主观能动性，在虚拟的多信息的环境中主动探索，能够真正培养他们的实践能力。

二、虚拟现实技术的定义及发展

虚拟现实技术(Virtual Reality technology 简称VR)又称临境技术，是高性能的计算机软硬件资源与各类先进传感器相结合而产生的集成技术。其工作机理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性人工环境，通过运用多种传感器和可视化设备作用于参与者，使参与者能够进入、融进虚拟空间，并能够交互性地体验和感受虚拟现实世界，与虚拟环境中的人及事物进行思想和行为的交流。

虚拟现实技术起源于20 世纪50 年代的美国，主要来源于美国军事部门的要求。1966 年，麻省理工学院的林肯实验室头盔显示器的研制，揭开了虚拟实验研究与应用的序幕。1992 年世界上第一个虚拟现实开发工具问世，1993 年众多虚拟现实应用系统出现。在国内，20 世纪80 年代末才开始进行虚拟现实技术的研究，主要应用于军事、航空航天、建筑、教育等多个领域。目前，高校中一些理工、医学、旅游的实验室开始运用虚拟现实技术开展仿真模拟实验教学。

三、虚拟现实技术的特征

虚拟现实技术具有著名的“3I+M”特性：即沉浸性(Illusion of Immersion)、交互性(Interactivity)、构想性(Imagination)和全息性（Multi perceives）。

（一）沉浸性

沉浸性是虚拟现实最主要的技术特征，是参与者在纯自然的状态下，借助交互设备和自身的感知觉系统，对虚拟环境的投入程度。虚拟现实是通过计算机生成一个非常逼真的人类感知的虚幻世界，使人们产生类似于现实世界的存在意识或幻觉。人们不仅可以通过视觉和听觉，还可以通过嗅觉和触觉多维地感受到虚拟世界中所发生的一切，他们所看到的、听到的、闻到的和触摸到的都如同真实世界发生的一样。使人们全身心地投入到计算机所创建的三维虚拟环境中，成为虚拟环境中的一个部分，这正是虚拟现实技术追求的终极目标。

（二）交互性

交互性主要是指参与者通过使用专门输入和输出设备，用人类的自然技能实现对模拟环境的考察与操作的程度。虚拟现实系统中的人机交互是一种近乎自然的交互，使用者不仅可以利用电脑键盘、鼠标进行交互，而且可以通过特殊头盔、数据手套等传感设备进行交互。计算机能根据使用者的头、手、眼、语言及身体的运动，来调整系统呈现的图像及声音。使用者通过自身的语言、身体运动或动作等自然技能，就能对虚拟环境中的对象进行考察或操作。虚拟现实与通常CAD 系统所产生的模型是不一样的，不是一个静态的世界，而是一个开放的环境，可以对用户的输入（如手势、语言命令）做出响应。虚拟现实技术将从根本上改变人与计算机系统的交互方式。

（三）构想性

构想性是指借助虚拟现实技术，使抽象概念具像化的程度。虚拟现实不仅仅是一个媒体、一个高级用户界面，它是为解决工程、医学、军事等方面的问题而由开发者设计出来的应用软件，并以夸大的形式反映设计者的思想。比如在建造一座现代化的大厦之前，要对其结构做细致的构思，然而许多量化的设计图纸的读者只能是极少数的内行人，而虚拟现实则可以用别样方式同样反映出设计者的构思，只不过它的功能远比那些呆板的图纸生动和强大得多。所以某些国外学者称虚拟现实为放大人们心灵的工具，或人工现实（artificial reality）。

（四）全息性

全息性是指虚拟现实系统能够提供的感觉通道和获取信息的广度和深度。虚拟现实旨在提供多维感觉通道和类似现实的全面的信息，让参与者通过全息传感及反应装置，在虚拟环境中获得视觉、听觉、触觉及嗅觉等多种感知，从而身临其境地感受。全息性无疑是人们全身心沉浸到虚拟现实最基本的前提条件和技术基础。

四、虚拟现实技术在旅游实验教学中的应用优势

虚拟现实技术可以说是当今旅游实验教学中运用的最先进的技术。它能使学生处于身临其境的感觉状态，进行有目的的学习和操作。它的应用必将给旅游实验教学带来重大的影响和改革。

（一）虚拟现实技术推动了旅游实验教学手段多样化，实现体验式教学

教学手段是高校教学过程中重要的组成部分之一，是实现教学目的和完成教学任务的重要保证。目前，旅游实验教学中，大多还是单一的图像、音像展示和传统的沙盘模型，而虚拟现实技术的应用，使教学手段向互动启发式教学、发现式教学和协同工作式教学发展，从而推动了教学手段的科学化和智能化。

采用虚拟现实技术可以使学生完全沉浸到教学所需要的旅游景点中去，实现“体验式”学习，身临其境地熟悉整个游览线路、景点及其周围环境，从而可以针对具体的景点、景物进行体验。虚拟现实技术能够把教学中抽象的概念和原理生动地表现出来，给学生创设真实的学习情境，帮助学生获得示范性的知识、把握概念原理的实质。形象逼真、图文声像并茂的场景，展现了学生不能直接观察到的事物。例如，使用虚拟现实技术的“体验式”教学，在模拟导游中，学生可以全角度、全方位地了解景区信息，不仅能在学生头脑中建立这个景区的构成，而且可以让学生看得见、听得见，从而全方位地了解景区的结构、各个景点的位置。另外，强烈的情景感也有利于学生对知识点的牢固记忆。这种“体验式”的教学是独一无二的，是对传统的书本教育和授课教育的一种革新和挑战。

（二）虚拟现实技术发挥了学生的主观能动性，实现互动式教学

虚拟现实技术的沉浸性、交互性等特征，可以使学生全身心地投入到虚拟的世界中，实现教师、学生与计算机的互动、教师和学生的互动以及学生与学生之间的互动。它打破传统的教学模式，建立一种教师既可以发挥指导作用，又能够调动学生的积极性、发挥其主观能动性的新型教学模式。教师由知识的传授者转变为教学活动的指导者和组织者；学生由知识的被动接受者转变为知识的主动探究发现者。传统的授课方式中，教学媒体是教师的教辅手段、教学工具，而虚拟现实技术下的教学媒体是学生的认知工具，在学习的过程中也很容易激发学生的主观能动性。例如，通常情况下，每个景点都有固定的旅游线路和导游词，但在虚拟景点中，学生可以根据身临其境的体验，自行设计认为合理的旅游线路和导游词，然后在计算机上共享，教师和同学之间还可以就此方案进行讨论。整个过程中，每个学生都积极参与其中，既发挥了学生的主观能动性，又培养了学生的创新性思维。虚拟现实技术下的体验式教学过程由“教师讲、学生听”的传统模式转变为“情景体验，教学双向互动、探索、讨论和意义建构”的新模式。

（三）虚拟现实技术促进了知识的理解和掌握，实现了学生实践能力的提高

旅游知识涵盖了历史、地理、民俗、建筑等各个方面的内容，知识点多而且琐碎，不容易掌握和记忆。中国是个具有五千多年历史的国家，幅员辽阔，旅游景点众多。中国更是个多民族的国家，56 个民族，56 种民族文化，风俗不同，旅游景点更是特色迥然。

虚拟现实技术的应用，可以将抽象的概念具体化、实物化，使学生身临其境地处于各个景点之中，熟悉各个游览线路和景点情况，并融入所学的知识进行实际的练习和讲解。这种有针对性地构建虚拟景点，引导学生进行探究，以一种接近人类认知特点的网络化结构形式，提供了发现式的学习思维轨迹。虚拟现实教学不但提供良好的人机交互,学生还可以针对在学习过程出现的各种问题中，探索其产生的原因及后果，寻找解决问题的方法，进而通过分析、比较，归纳出合理的方案。这种虚拟现实的“体验式”教学模式有助于学生对知识点的牢固记忆、掌握和巩固，同时大大提高学生的实践能力。

旅游教育以培养优秀的旅游人才为目的，而优秀的旅游人才需要具有良好的实际操作能力。虚拟现实技术，将酒店、景区景点搬进了教室，实现足不出户就能体验实景的效果，大大提高了学生的实践能力，为培养专业的旅游管理应用型人才起到了重要的促进作用。

[1]张涛.多媒体技术与虚拟现实[M].清华大学出版社，2008.

[2]汤跃明.虚拟现实技术在教育中的应用[M].北京：科学出版社，2007.

[3]徐大敏，于兆勤，郭钟宁.虚拟现实技术及其应用与展望[J].机床与液压，2006（7）.

[4]施侃侃.虚拟现实技术[J].职业时空，2007（7）.

[5]Chen S E.Quick Time VR:An Image Based Approach to Virtual Environment Navigation[C].SIGGRAPH，1995.