虚拟技术在信息化教学中的应用研究

张　菊

（辽宁省交通高等专科学校 信息工程系，辽宁　沈阳　110122）



虚拟技术在信息化教学中的应用研究

张菊

（辽宁省交通高等专科学校 信息工程系，辽宁沈阳110122）

摘要：高新技术的应用助力了教育信息化的发展。文章分析了信息化教学和虚拟现实技术的特点，指出了将虚拟现实技术应用于信息化教学中的必要性及影响。

关键词：虚拟现实；信息化教学；虚拟实验室；三维建模

如今，人类社会正在全面进入信息时代，教育信息化促进教育现代化已经成为我国教育改革的重要战略。国家大力提倡进行信息化教学，营造积极氛围，鼓励教师提高信息化教学水平，促进信息技术在教育教学中的广泛应用，用信息技术改造传统教学，推动职业教育教学改革创新。

随着教育信息化的快速发展，高新多媒体技术成为教育发展的推动力。虚拟技术是当前研究的热门领域之一，在教育领域上的应用越来越多。将虚拟技术应用于教学中，能够创建一个虚拟仿真的环境，让学生获得多器官感知，生动形象地展现教学内容，营造一个仿真的情景式教学环境，充分调动学生的学习积极性，提高学习效率，增强学习效果，全面提升学生素质。

1　信息化教学

1.1信息化教学的涵义

所谓信息化教学，就是在现代教育思想、理论的指引下，借助现代多媒体信息技术，开展教学活动。在信息化教学过程中，包括课堂的组织、教学模式、教学内容、教学环境等都采用信息化手段去体现“教”与“学”［1］。

1.2教学目的

信息化教学的目的是利用现代信息技术手段，改变传统的教学方式和方法，全方位实现教学改革，使教学活动不受时间、空间的限制，最大限度的实现教育公平化。

1.3教学设计

信息化教学借助信息化手段和环境，让教师和学生都充分的参与到教学活动中来。信息化教学过程中不再是以教师为中心，学生是教学活动的中心，教师也不再是行使“演员”的角色，而是担任“导演”的角色，借助虚拟技术，设计教学流程和教学资源，把学生充分调动起来积极地参与到知识点获取的行动中来，让学生演好自己的角色，培养学生的信息素养，优化教学效果。教学设计如图1所示。

2　虚拟现实技术

2.1定义

虚拟现实（Virtual Reality）是近年来兴起的一门高新技术，也称灵境技术或人工环境［2-3］。它是一门交叉性学科，涉及计算机仿真技术、多媒体技术、传感器技术、人机接口技术、计算机图形学等多学科领域。虚拟现实技术通过可穿戴设备及计算机仿真软件，让参与者获得多器官感知体验，仿佛身临其境，身在其中。

图1　信息化教学设计

2.2特征

虚拟现实技术具有多器官感知性、交换性、沉浸感3个突出的特征。

2.2.1多器官感知性

虚拟现实技术具有多器官感知性是指参与者获得包括视觉感知、听觉感知、触觉感知、嗅觉感知等多种感官的体验。

2.2.2互性

交互性是指在虚拟环境中参与者借助专用的设备或仿真软件对虚拟环境的操作和考察的程度以及得到的响应。

2.2.3沉浸感

虚拟现实中的沉浸感是指参与者置身于虚拟环境中的身临其境的逼真程度。理想状态下的虚拟环境能让参与者醉入其中，难以分辨是真实空间还是虚拟空间，甚至超越现实。

虚拟技术应用于教育是教育技术发展的一个飞跃。随着虚拟技术的日益发展，虚拟技术正快步走入教育领域，并且未来会向虚拟教育延伸。

3　虚拟技术助力信息化教学

3.1教学信息化的需要

3.1.1学生现状分析

高等职业教育要培养具有综合职业素养的实用性人才，要求学生在具备一定文化水平的前提下具有一定的劳动技能，具有较强的动手操作能力。但是，以往的教学模式因为受到诸多因素的影响不符合职业教育的要求，也不能满足教育信息化的需要。

近些年，高校不断的扩招，升入高职的学生大都是文化基础差，学习欠缺主动性，有惰性和畏难情绪。很多课程再用传统的教学手段难免教学效果欠佳，利用虚拟技术开展信息化教学，制作仿真课件或仿真实训平台，激发学生的学习兴趣，深化学习，增强学习效果。

3.1.2辅助信息化教学

许多专业课程，教学知识点理论性较强，比较抽象，完全依靠教师的语言表述难以表达清楚，利用虚拟技术，把抽象的概念或模型立体的展现出来，用可视化的手段生动形象的展现教学内容，实现教学信息化，提高学习效率，增强教学效果。

职业院校实训课程较多，很多实训所需的实验器件价格昂贵，损耗较多，因此只能分组实验或者是省略实验环节，这就很难保证每名学生都有动手操练的机会，教学效果大打折扣。如果利用虚拟技术制作虚拟仿真器件，虚拟实验平台，搭建虚拟实验室［4］，学习者便可以不受时间地点限制走进虚拟实验室，操作虚拟仪器，开展虚拟仿真实训操练，仿佛置身于真实的场景中，多角度观看仿真器件，进行组装训练。在虚拟实训中不用担心器材的损耗，也不受外界条件限制，可多次重复操作，直至熟练掌握为止，这样的虚拟实验室的成本低、收益高、效果好，既能保证操作者绝对的安全性，也满足了信息化教学的需要。

3.2课堂教学中的应用

在信息化教学中，教师把文字、声音、图形、图像、动画、影像等信息融合到课件中，辅助教师教学，发挥了很大的作用，比单纯的板书授课教学效果好很多。但是传统的多媒体课件虽然具有一定的表现力和交互性，但是还不够强，大多是用于课堂演示，教师起到了演员的作用，学生充当了观众，与构建主义学习理论不符，学生的课堂积极性没有被充分调动起来。与传统的多媒体课件相比，利用VRML等技术制作的课件在这些方面更有优势［5］。

利用VRML制作课件，能以三维的形式逼真的展现教学内容，为学生创建一个虚拟的、接近真实的学习场景，能吸引学生的眼球，提高学生的学习兴趣。在VRML制作的课件里增强了交互性，学生可以在虚拟场景中漫游、行走，学生从被动的听课，变为了课堂场景的参与者，由观众变成了演员，这就是虚拟现实课件的优势。总之，虚拟现实课件让学生产生完全的沉浸感，很容易融入到虚拟的学习情境中［6］。

利用虚拟技术能够创建逼真的虚拟学习环境，以三维空间的形式展现一些抽象的概念或模型，这是普通课件无法比拟的。如果把所有的知识点都放到三维的虚拟世界去，那是不现实的，也没有多大的价值和意义的。可以使用CAD，3DMAX等工具进行建模，再导入到VRML中，嵌入到课件中实现两者的融合，增强互动的效果，提高课件的质量，满足信息化教学的需要。

4　虚拟技术对信息化教学的影响

（1）虚拟技术应用于信息化教学中，可以突破“时空限制”，能进一步缩小教育差距，促进教育的公平化发展。（2）虚拟技术应用于信息化教学中，能够推动教与学的“双重革命”，为共享优质资源、提高教育质量提供了有效途径。（3）虚拟技术应用于信息化教学中，打造了“没有围墙的学校”，是未来实现全民学习、自主学习、终身学习的必然选择。（4）虚拟技术应用于信息化教学中，能够汇聚 “海量知识资源”，提供人类文明传承创新的重要平台。

5　虚拟教学研究的发展趋势

根据对虚拟现实技术及信息化教学的调研发现信息化教学将呈现以下趋势：（1）物联网和移动互联技术将被广泛应用于信息化教学中。（2）教学信息化的技术实现方面将会融合多种技术，尤其是虚拟现实技术。（3）虚拟实验实训平台将深入的应用于信息化教学实训中。

6　结语

在信息化教学中运用现代多媒体信息技术设计教学活动，充分发挥计算机辅助教学的功能，把虚拟技术和现代信息技术融合到教学内容活动中，更加生动、形象、逼真地表现教学内容，对学生动手能力和创新能力的培养起到了积极、有效的作用。随着虚拟技术与信息化教学的深度融合，未来的教育会更加有效。

［参考文献］

［1］张一春.教师教育技术能力建构——信息化环境下的教师专业发展［M］.南京：南京师范大学出版社，2007.

［2］郭凤英.虚拟现实技术在网络教学中的应用［J］.北京联合大学学报：自然科学版，2004（3）：77-79.

［3］王月蓉.浅谈虚拟现实技术在教学中的应用［J］.无线互联科技，2013（11）：233-234.

［4］白雪飞，赵文深，崔岩松，等.基于现代智能实验室的三维场景用户界面设计［J］.软件，2013（7）：41-45.

［5］陈长虎，王玉田.基于VRML的多媒体CAI课件的新发展［J］.中国现代教育装备，2006（12）：130-132.

［6］刘世彬，刘兴彦.虚拟现实技术在辅助课堂教学中的应用研究［J］.网络与信息，2009（9）：16.

Research on the Application of Virtual Reality in the Information Teaching

Zhang Ju
（Department of Information Engineering， Liaoning Provincial College of Communications， Shenyang110122，China）

Abstract：The application of high and new technology has boosted the development of educational information. This paper analyzes the characteristics of information teaching and virtual reality technology, and points out the necessity and effect of applying virtual reality technology in the information teaching.

Key words：virtual reality; informationvirtual laboratory; 3d modeling

基金项目：信息化教指委2015年职业院校信息化教学研究课题；项目编号：2015LX081。

作者简介：张菊（1978-），女，辽宁沈阳，副教授；研究方向：计算机应用，计算机软件与理论，虚拟现实。