VR虚拟现实技术在高等教育的应用分析

武虹

摘 要：VR虚拟现实技术作为当下最为先进的一种计算机仿真技术，自出现以来，就备受人们的关注和重视，在各行各业都得到了有效的应用。将虚拟现实技术应用到高等教育教学工作中，能够进一步促进教育教学水平的提高，帮助高等教育事业突破现有教学层次，丰富教学的手段，增强教学的质量。因此文章就对现阶段高等教育中虚拟现实技术的应用进行了探究，并对进一步分析了现阶段高等教育中最现实技术应用所面临的挑战，以供借鉴。

关键词：VR虚拟现实技术;高等教育;应用

中图分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2020）02-0046-02

1虚拟现实技术概况

1.1虚拟现实技术概念分析

虚拟现实技术也就是VR技术，其英文全称为VirtualReality，该技术是建立在传感器技术、人工智能、人机交互、计算机等多项技术的基础之上，它能够构建出极其逼真的三维空间。使用者就能够借助相关设备的帮助，在三维空间内获得听觉、触觉、视觉等各个方面真实感官感受。并且使用者在所模拟的空间环境中，并不仅仅是处于旁观地位，并且还可以借助相关设备来实现在三维空间内的行为活动，同时在使用者产生行为活动时，空间内产生相应的动作和反馈。虚拟现实技术帮助人机对话突破了新的层次，为人们的生活工作提供了新的方法和新的模式。与以往的视频音频传输技术不同，虚拟现实技术能够带给使用者更加真实的感官感受和场景体验，这是以往其他技术完全不可比拟的。在现阶段无论是工业生产、军事，还是在日常娱乐生活中，虚拟现实技术的应用都非常广泛，但是在高等教育事业中，对于该技术的应用还有待研究和加强，在今后必须强化虚拟现实技术在高等教育事业中的研究和应用[1]。

1.2虚拟现实技术特点分析

最现实技术的最大特点主要包括以下几个方面：（1）沉浸感。由于虚拟现实技术能够创造一种非常真实的虚拟环境，这就会使使用者在进入到所创建的虚拟环境中时，会沉浸其中，难以辨别真实和虚拟之间的界限，从而就会沉浸到虚拟空间内，出现沉浸感。（2）交互性。交互性指的是使用者在虚拟环境中的可操作性以及虚拟环境所能够给予其的反馈程度。在虚拟空间内，使用者不仅仅可以听到和看到相关的声音图像，并且使用者还可以行操作，然后虚拟空间就会根据使用者的操作来进行反馈，这样就能够将使用者也融入到虚拟空间内部。（3）构想性。利用虚拟现实技术，既可以将现实中的场景进行还原和重塑，同时还可以根据人们的想象来建立一个不存在的虚拟场景和虚拟空间。

2虚拟现实技术对高等教育的影响

通过应用虚拟现实技术，能够结合具体教学创造各种各样的情景，这样就可以使学生在情景中体验更加真实的教学实例，直接直观的接触相关知识和技能和进行锻炼实践。（1）对教学理念的影响。在以往的教育教学中，教师在课堂中主导一切，学生在课堂学习中只是被动的接受，整体的参与度积极性都相对较差。但是通过运用虚拟现实技术，就能够改变这一教育理念，能够进一步加强学生在学习中的主导性，使学生占据课堂的主体，直接直观的参与到课堂学习之中，将所有学生有效连接到一起，提高学生的课堂体验感，使教学效率和有效性得到进一步提高。（2）实现体验式教学。在生活中存在许多无法直接接触或者看到的事物或者变化，但是通过虚拟现实技术就可以为这些变化和事物进行模拟具象，然后教师就可以将这些变化事物以更加直观生动的形象传递给学生和讲解给学生，增强学生对于相关知识的感官体验。此外，通过虚拟现实技术，还可以进一步促进学生探索能力和思维逻辑能力的增强，因为利用虚拟现实技术能够组建虚拟场景，对于实验研究、实践操作等方面有着非常重要的帮助。（3）对教学内容的影响。虚拟现实技术不仅可以将具体教学内容详细细致的告知学生，构建出更加有层次性和兴趣性的教学内容，吸引学生主动进行相关教学内容的学习，增强课堂教学的有效性[2]。

3 VR虚拟现实设计制作流程

3.1 前期策划

根据具体设计目的和设计要求，开展相关实地测试和调研分析，采集相关的数据和规划资料，然后完成对平面图、场景尺寸、风格、交互功能分化等方面的确定，为后续工作的开展奠定基础。

3.2 CAD 制图及 UV 拆分

在当下基本都会采用CAD制图软件来完成工程图的制作，该软件具备非常强大的功能，并且操作方便，在当下建筑、机械、设计等多领域都得到了广泛应用。利用该软件来完成对初期设计构想的进一步加工处理，准确确定相关场景的尺寸、物体大小、材料规格等等。

3.3 三维建模

在当下有许多软件都可以进行三维建模，比如3DMAX、MAYA等等，但是不同软件的适用范围和优势领域是有所不同的，在进行电影动画等三维制作时，一般都会采用MAYA软件，而在进行工程或者室内外情景等方面的三维键模式一般都会采用3DMAX软件。在具体模型构建时需要注意以下几点：首先，尽可能缩减模型面数，在满足预期效果的基础上，减少模型面数量;其次，对于同类型物体，在完成一次制作后，应采用工具来进行复制，加快工作效率;再者，删除隐蔽部位的面片数据，对模型进行进一步优化;最后，合理布线，优化物体结构。在进行UV拆分时，要保持VU点均匀，避免产生贴图画面变形拉扯等问题[3]。

3.4 虚幻引擎UE4虚拟现实制作

在UE4软件中导入将已完成的FBX格式模型，并對其按照设计计划进行贴图和灯光设置。对互动部分按照要求和尺度来进行合理规划，比如互动方式、碰撞类型等等。同时，程序编辑人员要根据设计要求来完成相应的程序数据编写。

在当下一般采用C语言编程、蓝图编程两种，前者一般适合专业计算机人员，后者则适合美工方面的相关人员。同时蓝图编程的可视化效果更好，并且在工作效率和功能方面也可以达到C++的水准。在材质、灯光、互动等环节的工作完成后，就可以开展渲染构建和测试。在经过测试无问题后，就可以按照既定终端环境打包输出。

4 VR虚拟现实技术在高等教育的应用

4.1 VR教育应用于三维物体展示与事件还原

虚拟现实技术在三维成像方面具备非常强大的功能，通过虚拟现实技术能够帮助在具体学科教学中构建出更加真实直观的物体模型，帮助学生更好的理解相关抽象知识，尤其在当下物理、化学、生物等理工科教育教学中，有许多知识都非常抽象，结构极其微小，在以往教学中不仅课堂枯燥，而且学习难度较大，但是在应用虚拟现实技术后，就可以构建出一个真实直观的分子结构或者生物组织结构，增强学生在课堂中的趣味性，降低学习难度。同时，在历史、考古、文学音乐等相关学科的教学中，也可以利用虚拟现实技术来对以往的事件或者平常难以触摸或者接触的事物进行重建，使学生通过虚拟现实模型来直接直观的感受到这些经典事物、经典文化、名胜古迹等等，增强学生的感观感，促进教育教学效果的增强。比如在历史教学中，教师就可以利用虚拟现实技术来构建故宫模型，从而使学生可以直观直接的感受到故宫的规模宏大和历史悠久，体会古代王朝的更迭交汇，增强学生在学习中的趣味性，激发学生的学习积极性[4]。

4.2 VR教育应用于技能训练与场所模拟

在高等教育中最为重要的就是实践教学，但是由于受到教学场地、资金、设备设施等方面的限制，在现阶段的高等教育教学中实践训练的机会相对较少，但是只有通过实践锻炼，才可以促进学生技能水平的增强和知识掌握程度的加深。而通过虚拟现实技术就可以模拟相应的实训场所，为学生提供更多更真实的实践训练机会。并且在应用虚拟现实技术来模拟相应的实训空间后，还可以直接在空间内指导学生进行实践训练，使学生沉浸到虚拟实现空间中，提高学习的有效性和学习的积极性。同时，利用虚拟现实技术做模拟的实训空间不会因为天气场地或者师资力量等方面因素影响而阻碍学生的学习时间，使学生可以得到充分的实践锻炼。在具体的教育教学中，教师通过语言和相关课件根本无法将课程内容详细直观、全面的展示给学生，但是通过虚拟现实技术，就可以直接将课程内容具体化和实物化，使学生可以感同身受，身临其境。比如在当下手术实训中，应用虚拟现实技术就可以帮助学生创建手术模拟场景，使学生在模拟场景中体会如何进行手术，增强自身实际操作水平，完善自身的缺点和不足。

5虚拟现实技术在教育应用中将面临的挑战

虽然虚拟现实技术在高等教育中有着非常良好的应用前景和应用效果，但是在具体应用中还会受到以下几方面因素的影响，阻碍虚拟现实技术在高等教育中的推广和应用。首先，在现阶段虚拟现实设备的便携性较差，整体设备体积也相对较大，给使用者会带来较多的不便，所以在今后需要尽可能提高设备的便携性和缩小设备体积。其次，虽然在现阶段虚拟与现实技术可以应用到高等教育教学中，但是必须对具体的学习环境和教学范围进行确定后，才可以通过虚拟现实技术来进行相应环境情景的构建。但是在当下学习环境要求相对较高，相关的设备设施价格昂贵，有许多高校都不具备大规模采购设备设施的实力，并且对于场地要求也相对较高，这就给虚拟现实技术在高等教育中的应用带来了阻碍，所以在今后需要不断降低设备仪器成本[5]。

6结语

在当下高等教育中VR虚拟现实技术具有非常好的应用效果和应用前景，通过应用虚拟现实技术不仅能够提高教育教学的生动性和课堂趣味性，激发学生的注意力和学习兴趣，并且还可以进行实训基地等的建设，为学生提供更多更有效的实践锻炼机会，进学生的全方位发展。但是在具体的虚拟现实技术应用过程中，必须做好对相关技术的分析研究，结合自身实际情况来进行虚拟现实技术的应用。此外，还需要重视对虚拟现实技术的进一步研究和完善，使其更加符合高等教育的现状和实际情况。

参考文献

[1] 荣梓任.虚拟现实技术在教育领域中的应用[J].企业技术开发，2015（29）：58-59.

[2] 王美霞.虚拟现实在在教学中使用的研究[J].无线互联科技，2019（21）：24.

[3] 钟洁，陈哲，常培俊.虚拟现实技术在教育领域的發展思考[J].企业科技与发展，2017（12）：101-103+107.

[4] 蔡龙辉.虚拟现实技术在职教实训教学中的应用研究[D].广州：广东技术师范学院，2014.

[5] 陈清奎，何芹，李学东，等.VR技术与传统教育深度融合：“VR+”教学模式创新与实践[J].中国信息技术教育，2018（23）：83-84.