浅析虚拟现实技术在高校力学课程中的应用研究

王 爽 李彦哲

哈尔滨华德学院 黑龙江 哈尔滨 150025

一、何为虚拟现实技术

“虚拟现实技术是利用计算机生成一种三维模拟环境。通过各种传感设备和输入输出设备， 使用户有亲身经历的感觉。虚拟现实技术兴起于 1929 年，60年代美国学者计算机图形学创始人Ivan Sutherland形成了虚拟现实技术概念的雏形。”从当今时代来看，虚拟现实技术的应用十分广泛，近年来一直大火的AR和VR技术就是虚拟现实技术当中广为人知的内容，在实际生活当中虚拟现实技术得到了十分广泛的利用，从娱乐到生活再到学术，虚拟现实技术为人类带来了许多欢乐和便捷，虚拟现实技术自身也一直处于发展当中，相信在未来，虚拟现实技术会给人类带来更多的便捷，其应用的领域也会越来越广泛。

二、虚拟现实技术在高校力学方向应用的必要性

在高校力学及相关课程的学习当中，学生往往需要通过大量的实验来进行学习，但是高校的实验器材往往是有限的，无法一次性满足所有学生的实验需求，这个时候，虚拟现实技术的用处就被体现出来了，虚拟现实技术可以让学生不论在何时何地，都能够应用最新是实验设备独自进行实验，这样能够大大提高学生的学习效率，也能够体会到实验所带来的乐趣，增强学生的学习积极性，并且加深学生对每一次实验的记忆。

“学生在没有进入到真实实验环境之前，对实验的了解只能从实验指导书上获得。而实验指导书大多数情况下学生看得不是很明白，尤其是实验仪器。”在虚拟实验室当中，学生可以直观地看到每一个仪器的构造与外观，这样一来学生日后如果再去做实验就不会产生看着仪器但无从下手的情况了。除此之外，由于力学课程的实验可能会带有一些破坏性，如果学生操作不当很有可能会产生安全隐患，虚拟现实技术有效地避免了这种情况的发生，实验的成功率更高，也可以降低不必要的浪费。

综上所述，虚拟现实技术在高校力学方向的应用是十分有必要的。

三、虚拟现实技术在高校力学方向的应用

第一，力学虚拟实验室的设计。设计力学虚拟实验室的目的是让每个学生都能够参与到实验当中去，让他们的实验技能能够大大提高，所以设计实验室的时候，分别由管理平台与系统平台两部分构成。 实验室的重点是力学相关的模拟实验，再根据力学实验课程的大纲，为力学方向的不同专业的实验再进行进一步的划分，让学生享受到实验所带来的学习乐趣。

第二，力学虚拟实验室的应用。管理平台是面向高校力学方向的教师开放的，教师可以通过管理平台对用户和成绩进行管理，用户就是指学生，教师可以在管理平台当中查看每一个学生的实验成绩，也可以自由添加用户或是删除用户，在管理学生成绩的时候，教师可以“批改实验报告、设置实验题目、更改实验内容、解答疑难问题”。 值得一提的是，在教师批改实验报告的时候，由于完全是通过网络所进行的，所以需要及时的存档，当然，如果日后需要查阅，也是非常方便的。通过虚拟实验室这个平台，教师可以给学生布置实验任务，然后再学生完成实验任务之后根据学生的实验情况更改实验的内容，让学生能够做到活学活用，让学生对相关的实验都能够有一定的了解，提高学生的能力。除此之外，如果需要通过实验来判断一个学生的成绩，虚拟实验室有利于教师观察学生的实验状况，对于时间以及手法的观察也比较清楚，可以让成绩的判定更加简便。学生最后可以通过登录虚拟实验室查看自己的实验成绩，在相当程度上为学生和教师提供了便捷。

虚拟实验室当中的实验仪器是三维立体的，所以学生在进入虚拟实验室之后可以自由地对各种实验仪器进行拆装，这样一来学生能够更好地认识实验仪器，也能够更好地对其进行操作。在学生不知道如何将实验进行下去的时候，虚拟实验室会为学生提供动画实验，手把手地教学生如何进行实验，如果学生在进行实验的时候操作不当，系统会给学生发出警报，使学生对错误的操作有所察觉，通过查看系统的提示加深印象，大大提高了实验效率，也减轻了教师的工作压力。

四、结语

综上所述，将虚拟现实技术应用在高校力学课程方向当中是十分有必要的，高校相关工作人员要积极将虚拟现实技术落实到实际的实验教学当中，这样能够让学生的实验打破时间可空间的壁垒，随时随地都能够完成实验，让每个学生都能够自己动手完成一次完整的实验，并且所应用的设备也都是最新的，大大提高了高校力学实验课的课堂效率，并且还有利于提高学生参与力学实验的积极性。