VR技术在高校教学中的应用

郑晓倩

（福建水利电力职业技术学院，福建 永安 366000）

为了扩大我国高校的办学规模，很多大学都已经开始实施多校区的办学模式。虽然这种模式能够最大限度提高高校的办学质量，但受地理环境的影响，各校区的教学太过分散，学生在上课过程中存在较大的困难，因此制约了教学效率和教学质量的提高。VR技术基于这种背景在高校教学中的应用能够实现学校和校区的同步，不仅使学习到的知识更加生动形象具体，而且还应用其虚拟性的特点为学生营造出科学的教学环境和实验环境，在帮助学生提高理论知识水平和技能的同时发展了学生的思维潜质，培养了学生的综合能力。

一、VR虚拟现实技术概述

（一）VR技术概念及特征

VR是英文虚拟现实的缩写，它主要指的是通过传感器和计算机平台向广大用户提供一个交互性的沉浸的虚拟三维动态视景空间，用户可以根据虚拟世界进行学习和体验，从而增强用户的实时感知，为用户建立一个虚拟世界的计算机仿真系统。VR技术主要有交互性、沉浸性、多感知等特点。

（二）VR技术对高校教学的影响

VR技术能够实现文字与声音和图像的有机整合，学生在多维信息处理的空间内，大胆探索，自主学习，不仅丰富了教师的教学方法，而且还提高了整体的教学效率。

1.虚拟现实技术发挥沉浸作用。VR技术的一大特点就是沉浸性，它利用计算机图像构建的三维虚拟环境，用户在该环境中，能够感受到极强的沉浸感。而在教学中，这种虚拟环境能够带动学生参与到学习当中，极大地调动了学生学习的积极性。如对于地理学科而言，很多城市的地理环境特点都无法直观地展现给学生，而VR技术可以利用虚拟环境来实现学生的直观感受。它不仅改变了原有的枯燥抽象式的学习方式，而且还调动了学生的学习热情，使学生主动参与到学习当中。对于教学计算机图形的教师而言，VR技术能够将平面的图形具象化，使学生能够直观地感受图形上的差异，进而理解其构成原理。

2.虚拟现实技术发挥交互作用。从目前来看，VR技术是以人机交互模式实现虚拟世界的互动。与传统的静止画面一样，它是在一个多维空间内所开展开放性互动性的虚拟教学。学生在此虚拟世界中，可以自主学习，不受时间和空间的限制，也不受教师条条框框的约束，这种学习方式不仅锻炼了学生自主学习的学习习惯，而且提升了学生独立思考的能力。例如，教师在进行医学实验教学时，可以利用VR技术让学生局限在虚拟环境中，在反复的实践与探索中，提高自己的实践技能。

3.虚拟现实技术发挥想象作用。虚拟世界的创设局限于真实世界的某个场景，它也有可能是现实中人们的一种构思或臆想，只要设计者将自己的构思通过VR技术直观地展现给受众，那它就构成了一个虚拟环境。所以，在教学活动中，例如对景观设计建筑设计专业的学生而言，就可以通过虚拟环境的方式，展现学生作品的设计风格和设计理念。它将单一的稿纸和公式转换为丰富多样的布局和场景，加深了学生的印象，也让学生掌握了设计意图设计理念，从而拓宽了学生的设计思路。

二、VR在高校教学中的应用

（一）VR教学的内涵

VR教学指的是在教学过程中，通过融入VR技术使学生能够在虚拟教学场景中学习。从广义上来讲，VR教学所涉及的教学活动范围较广，例如虚拟的教师、教室、实验室都属于VR教学的范畴。从狭义上讲，VR教学是指利用VR技术，为学生创造一个虚拟的学习场景，学生在这个虚拟的场景中可以通过所观所感接受信息并储存信息，这是一个激发学生思维潜质的过程，提高学生学习兴趣的有力途径，是开拓学生思维、创新学生潜质的有效教学方法。

（二）VR教学的特点

VR教学所创造出来的虚拟场景具有开放性、实时性交互性等特点，具体表现在以下三个方面。其一，它能够实现教学活动的虚拟性。VR教学主要是通过VR技术将真实的教学形式通过构建的虚拟场景让学生展现出来，它是一种新型的教学手段。在此教学场景中，学生得到了虚拟性的体验和学习，进而可以改变学生的学习态度和学习方法。其二，增强了教学方式的灵活性。在VR教学中，交互式的教学方式使学生能够自主选择学习的时间地点以及学习进度，学生可以根据自己的情况而定，不受时空限制。其三，它实现了教学场景的逼真化，在VR技术的加持中，创设的虚拟场景非常逼真，学生可以利用传感器在同一个学期情景中进行探讨学习，不仅提高了学生的学习自主性，而且发展了学生的创新思维。

（三）VR教学的形式

1.电脑仿真教学。电脑仿真教学主要是指利用软件和人机对话的方式虚拟学习对象的状态和运行过程，它主要以声音文字、图片和影像的方式展现出来。教师在教学过程中，主要是把跟专业相关的工程案例以声音文字和图片影像的方式为学生构建一个虚拟的教学情境，学生在此情境中进行探讨学习。另外，人肉眼所不能看到的微小颗粒，可以利用电脑虚拟来实现。

2.模型重现教学。模型重现教学是基于VR技术的基础上，教师根据书本中的平面模型所设计出来的VR模型然后展现给学生，这种教学方式能够让学生更加直观地看待事物，通过现象看本质、特征和发展规律。在学习模型的构建分析和检验过程中，把握好主客体关系，如社会发展模型、经济运行模型、人口增长模型、生理模型等都可以利用VR技术实现事物的再加工。

3.虚拟互动学习。VR技术在教学中实现了学生的虚拟互动学习目标。生动逼真的VR情景使学生在虚拟世界中自主探索学习，不仅为学生提供了一个无限遐想的思想空间，而且学生的思维也不会受外界因素的局限，学生在VR场景中与不同的人进行互动和交流，不仅丰富了学习资源，而且还丰富了学习内容。

4.技能虚拟训练。VR教学能够实现虚拟训练，学生在学习过程中对所提出来的这种设想进行构思和虚拟，并在虚拟世界中看到自己的构思成果，提高了学生构思的准确率。例如，在VR实验系统当中，学生就可以进行技能虚拟训练、建筑设计、电路改造温室效应等提高自己的技能水平。

三、VR技术在高校教学中的应用途径

1.虚拟现实技术辅助课件的开发制作。从目前来看，在各个高校的教育教学中，多媒体的应用已越来越广泛。所以，VR技术在多媒体课件中的开发和应用能够最大限度地提高多媒体的应用价值。VRML语言是VR技术描述虚拟场景常用的一种语言，对图形动画和声音的控制较为灵活，可以有利于VR技术的课件开发。VRML语言的应用，学生就可以在浏览器中建立三维场景，实现三维世界的互动，这不仅增强了学生对课程的学习热情，而且还有助于学生理解记忆。

2.虚拟现实技术整合教学资源。从当前教育现状来看，国教育资源分布不均衡，而VR技术能够实现资源共享，使资源信息得到有机整合。教师通过VR技术的应用，实现了远程教育，学生可以从以前的实物学习到虚拟的环境学习，突破了时间和空间的限制，提高了学生的思维想象力，丰富了学生的学习资源，突破了现实教学的局限性。比如，对于计算机专业的学生而言，在学习计算机组成时，老师一般通过图片和文字的方式介绍计算机的构成，不利于学生理解和记忆。而VR技术能够突破教学资源的限制，在虚拟的教学环境中将计算机的各个部件全部展现在学生眼前，学生能够近距离地观察观看计算机的零件构成和形状，从而加深印象。

3.虚拟现实技术辅助实验教学。VR技术能够辅助实验教学，从而降低实验错误所带来的损失。在实验教学过程中，学生出现错误是必然的，不管是知识理解不到位，还是数据错误，或者没有理清解题思路都极易导致实验错误，这就可能造成实验零件的损坏。而VR技术的应用能够突破时间和材料的限制，减少验错误所带来的损害，帮助学生在逼真的虚拟环境下进行更加便捷的实验设计，这在一定层面上不仅降低了实验消耗量，而且还增强了实验操作的安全性和可靠性。

四、结论

总而言之，随着科技的进步与发展，VR技术在教育教学领域中的应用已成为教育发展的必然趋势，它将与传统教学并驾齐驱，逐步走向融合。尽管从目前来看，VR技术还并没有得到全面普及，但在网络信息技术的不断推动之下，它将作为一种新兴的教学手段被广大教育工作者所熟知。所以，在高校教育当中，只有提高VR技术的应用效率，优化应用方法，才能够促进高校教育教学的可持续发展。