虚拟现实在人机交互教学中的应用

王麒瑞*



虚拟现实在人机交互教学中的应用

王麒瑞*

（长春建筑学院，吉林长春，130000）

随着素质教育改革的深入推进，现代化计算机网络技术为推动教学改革实践提供了重要的技术资源支撑。人机交互教学内容繁杂，采用传统的授课教学方法往往很难激发学生的学习兴趣和主动性，教学效果不佳，基于虚拟现实的教学模式，能够有效改善传统教学方式的不足，提高学生主动学习和研究意识，进而促进学生学习成绩和综合素质的提升。本文对虚拟现实在人机交互教学中的应用情况进行了全面分析和探索，以期为相关教学方法的研究和实践应用提供参考帮助。

虚拟现实；人机交互教学；应用；创新

引言

虚拟现实技术是当前非常热门的研究课题，作为一项新技术目前在教育领域得到了一定的应用，为教师提供了一种全新的教学模式。传统的人机交互教学存在一些问题，引入虚拟现实技术，使教学课堂更加形象，教学内容更加丰富，教学场景更加痹症，进而引发学生主动探究和参与意识，有利于构建良好的教学互动氛围，进而促进学生综合素质的提升，达到教学目标。当然虚拟现实在人机交互教学中如何应用，需要结合教学内容和学生实际进行针对性设计和开发，从而提高教学针对性和有效性。

1 虚拟现实基本内涵分析

虚拟现实是指通过运用计算机硬件和软件系统为使用用户提供模拟真实情境的逼真环境，进而实现有效互动，达到真实情境的虚拟化效果。该技术主要是通过借助多类型的传感单元，为营造全方位的视觉、听觉和触觉氛围而设置的个性化场景，使用户淋漓尽致地体现情境，获得真实感。同时能够营造与真实世界相符的三维立体环境，是一种高端的现代化技术体系。

通常情况下虚拟现实系统由用户信息检测部分、传感单元部分、控制单元部分、建模单元部分以及3D显示单元部分等五大部分构成，每个部分都有不同的基础元素和作用，互相协调和影响，从而从整体上营造良好的真实效果。虚拟现实技术具有显著的个性化特征，主要包括：一是交互性特征，即所有的场景中的元素都是与体验者的真实感受相吻合，来源于现实且应用于现实。二是沉浸感强。通过五大系统模块互相衔接，进而使真实场景还原，使体验者更好地融入情境，获得丰富的体验。三是想象性特征。通过营造逼真的场景引导患者充分发挥自己的想象去获得不一样的感受。

2 虚拟现实的主要特征

2.1 多感知性

虚拟现实的多感知性能够促使用户通过多个方面进行虚拟环境的体验。例如，视觉感知、听觉感知、触觉感知、运动感知。并且随着未来技术的不断发展以及完善，也会出现嗅觉感知以及味觉感知。即让用户从自身的各个感知器官中得到体验，增加用户身临其境的感觉，提高用户的体验性。

2.2 存在性

虚拟现实的存在性，也可以称之为临场感。其主要作用是提高用户在虚拟环境中作为主角，对于虚拟环境中各个因素的真实感受，促使用户能够将虚拟环境看成现实环境，加强用户的体验度。一般来说，市场中理想的虚拟现实环境应当保证用户在使用过程中不能分辨其为真实环境还是虚拟环境。

2.3 交互性

虚拟现实的交互性是指用户在虚拟环境中，能够对其中的物体执行一定的操作，同时如果用户对周边的自然环境进行一些变化，则环境应当在用户对环境操作的第一时间产生相应的变化。例如，用户在虚拟环境中在果园摘果子时，用户应当能够感受到手中握有物体的感觉，同时能够感知物体的重量。或者下雨时用户在室外打伞，则雨滴在第一时间阻挡在伞的外部，同时会有雨滴随着伞的周边落下。总之，交互性需要保证用户在虚拟环境中感受到与真实环境中的相同感觉，并且能够在第一时间内接收到相应的反馈。

2.4 自主性

虚拟现实的自主性，是指虚拟环境中的物体应当保持在现实环境中的固有特定，遵守一定的物力逻辑。例如，从高山流下的瀑布应当遵循重力的原则，不能在流通的过程中水平向左或者向右流。或者，当用户在虚拟环境中，将桌子上边的物体推落的过程中，物体应当沿着受力的方向继续运动，直至从桌面向地面落下。切记不能出现违背自然定律的现象，影响虚拟环境用户的世界观。

2.5 沉浸性

虚拟现实的沉浸性又可以成为浸入性。主要是指用户能够全身心的投入到虚拟环境的体验当中，让用户分不出当前世界是虚拟世界还是现实世界。为了保证用户的沉浸效果，可以从三个方面帮助用户进行虚拟环境的沉浸。即文字方面，通过向用户展示一定的文字信息，让用户感受故事情节的发展。语言方面，向用户进行语言的交流，增强用户的代入感。电影方面，加强用户的视觉以及听觉感官，提高用户的浸入效率。

2.6 想象性

虚拟现实的想象性，指的是虚拟环境设计人员根据自身的想象确定虚拟环境中的各种因素。设计人员环境想象的因素可以是现实中某些事物的具体重现，也可以是在现实事物的基础上，对事物的某些特点进行扩展性的发散，提高用户的视觉冲击感。例如，想象宇宙环境，让用户能够体会到宇宙的宽广以及辽阔，加强用户的虚拟环境体验感。

3 目前我国人机交互教学现状分析

人机交互教学是新时期随着素质教育改革的深入推行而采用的一种现代化教学模式，主要依靠计算机技术为依托来打造的一种教学体系。由于我们国家人机交互教学起步较晚，加上技术、理念应用还不成熟，所以在教学过程中还存在一系列的问题，主要表现在：

3.1 人机交互教学缺乏明确的教学目标

人机交互教学主要是研究人与计算机之间的信息交互的理论、方法和手段，是一门综合性教学体系，虽然与计算机系统相联系，但是需要结合具体的学科定位开展针对性设计，当前人机交互教学只有理念，在具体教学时由于课程内容庞杂、涉及面广，既要掌握人机交互的原理和方法，又要结合课程内容开展个性化设计，很显然缺乏明确的教学目标指导，所以导致在教学互动过程中形式单调，无形中增加了教师和学生的压力，导致教学效果不佳。

3.2 教学内容缺乏新意

人机交互教学随着计算机网络技术的发展不断发展，在这个过程中会涌现出更多的新技术、新方法，所以教学内容也应该及时更新，但是当前人机交互教学环节往往缺乏深入研究，没有充分结合形势变化开展创新应用和开发，引进先进的教材和资源更新知识体系，从而导致人机交互教学环节内容老套，不能充分激发学生的学习兴趣，影响学习效果。

3.3 教学实践性不强

人机交互教学往往注重理论教学，加上高校设备和场地有限，所以实践教学安排不多，导致理论与实践缺乏有效的衔接，学生的实际动手能力差，不能更好地适应社会需求，学以致用的效果没法充分实现和发挥到位。

4 虚拟现实在人机交互教学中的应用分析

将虚拟现实理念引入人机交互教学中，是一个有益的尝试和探索，能够为教师和学生营造逼真的教学情境，所以更能提高教学互动，达到教学目的。虚拟现实在人机交互教学中的应用可以从以下几个方面体现：

4.1 虚拟现实在人机交互教学目标方面的应用体现

基于虚拟现实的人机交互教学，能够使学习者和虚拟的实验室实现人机交互，所以教师可以结合教学大纲要求和教学教材，应用虚拟现实技术去调研学生的需求、学生掌握的技能以及未来市场的发展需求等，从而制定明确的针对性教学计划和教学目标，更好地指导教学活动分阶段开展，进而实现整体目标与分目标的协同达成，最终达到教学要求。同时能够引导学生结合市场需求和定位进行自我完善，激发学习主动性，掌握更多的必备技术和知识，提高学习效果。

4.2 虚拟现实在丰富人机交互教学内容方面的应用分析

传统的人机交互教学内容比较单调、机械化，所以很难激发学生的兴趣，通过引入虚拟现实模式，针对教学内容设置真实化虚拟场景，使学生充分融入教学情境中，增强学习兴趣和学习体验，进而全面掌握教学难点、重点，还可以通过情境模拟进行演示和计算，与教师更好地进行互动，提高成就感和创造力。

4.3 虚拟现实在优化人机交互教学方法方面的应用效果

人机交互教学目的最终是为了提高学生的实践操作能力，所以引入虚拟现实技术，能够增加学生的教学实践机会，使学生自主实践的时间大大增加，从而针对教学理论内容开展针对性应用，在虚拟现实技术营造的教学情境中自由发挥，完整教学目标规定的学习任务，增强学生的体验，加深理解，更好地提高实践操作能力和理论知识转化能力。

5 结束语

虚拟现实对人机交互教学而言具有交互性、沉浸感强、想象性的特征，是一个有益的尝试和探索，能够为教师和学生营造逼真的教学情境，是一种有效的教学方法，其应用具有重要的现实意义，值得进一步推广和应用。

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[5] 王锐. 基于虚拟现实技术的人机交互仿真系统开发与应用[D]. 合肥工业大学, 2009.

The Application of Virtual Reality in Human - Computer Interaction Teaching

WANG Qirui*

(Changchun Institute of Architecture, Jilin Changchun, 130000, China)

With the deepening of quality education reform, modern computer network technology has provided important technical resource support for promoting teaching reform practice. It is difficult to stimulate the students 'interest and initiative, and the teaching effect is not good. The teaching model based on virtual reality can improve the shortcomings of the traditional teaching methods and improve the students' active learning. And research awareness, and thus promote student achievement and overall quality of the upgrade. In this paper, the application of virtual reality in the teaching of human-computer interaction has been comprehensively analyzed and explored in order to provide reference for the research and practice of the relevant teaching methods.

virtual reality; human - computer interaction teaching; application; innovation

王麒瑞. 虚拟现实在人机交互教学中的应用[J]. 数码设计, 2017, 6(5): 124-125.

WANG Qirui. The Application of Virtual Reality in Human - Computer Interaction Teaching[J]. Peak Data Science, 2017, 6(5): 124-125.

10.19551/j.cnki.issn1672-9129.2017.05.050

G434

A

1672-9129(2017)05-0124-02

2017-01-13；

2017-02-26。

王麒瑞（1986-），男，吉林长春人，硕士研究生，研究方向：数字媒体技术。E-mail: xdei11@163.com