虚拟现实在计算机实验中的应用研究

尹进

摘要：虚拟现实技术的出现是信息技术、人工智能发展到一定阶段的产物，它处于计算机应用技术的顶尖，是最先进的计算机应用技术。目前虚拟技术与各行各业相互融合，包括飞行训练、工业装配等，展现了其强大的生命力，备受关注。广大教育工作者也积极将虚拟现实技术引入到计算机实验教学中，利用虚拟现实技术打造仿真实验环境，在教学创新中有效提高了计算机实验的教学有效性，值得教育工作者加以重视并且在教学中有效应用。

关键词：虚拟现实  计算机实验  教学应用

计算机实验内容丰富，是学生计算机素养提升的重要方法，他包括芯片电路设计实验、游戏动画开发实验等。在过去这些实验的开展需要一定的设施设备做支撑，如电路板、交换机、示波器等，这加大了学校的资金压力，许多计算机实验活动也不能够有效开展。

而虚拟现实技术的出现有效地解决了计算机实验教学面临的问题，它在于计算机实验教学相融合的過程中能够开发一个虚拟的计算机实验环境，满足计算机实验教学需要，需要教育工作者充分认识。

一、虚拟现实技术

虚拟现实技术（Virtual Reality，即VR）是一种先进的多媒体数据融合处理技术，它能够将电子信息、GNS3、3D建模、虚拟机技术等多种计算机技术融合在一起，为人们呈现出一个相对真实、交互性好、沉浸感强的虚拟环境。同样该技术能够可以集成感知信息模型，能够同步系统的各个逻辑业务组件，具有极大的应用价值，目前已经被广泛应用在社会的多个领域。

在广泛应用中虚拟现实技术也被赋予了新的色彩，更先进技术的出现，如实时三维图形渲染技术、动态环境建模技术，这极大的减轻了人们的劳动强度，推动了社会工业产业的进一步发展。

二、虚拟现实技术在计算机实验中的应用

目前虚拟现实技术被引入到了计算机实验中，为实验开展到实验教学活动落实等多个环节提供了有力支撑。

（一）虚拟现实技术计算机实验中的应用类别

（1）系统基础实验：该类计算机实验主要是指执行DOS命令，进行磁盘格式化、注册表维护实验等，通过灵活利用Ghost、PQmagic软件，安装使用Linux、Netware等操作系统，实现系统基础实验的虚拟开展。

（2）计算机网络实验：该类计算机实验主要是指进行局域网的组网、进行局域网的配置。在进行该实验活动时教师可以利用Netmeeting桌面共享和远程控制、Telnet以及FTP实验等进行实验模拟。也可以通过机群搭建实验、DNS副武器配置与访问实验等方式进行网络实验的开展。

（3）信息安全实验：该类计算机实验主要是指Windows基本攻防类实验以及病毒木马攻防类实验。利用虚拟现实技术可以开展Windows基本攻防类实验模拟，如入侵检测攻防、sniffer实验、DOS攻击等。也可以开展病毒木马攻防类实验，例如远程控制、后门植入、防火墙杀毒软件使用等。

（4）网络设备配置实验：该类计算机实验主要是指交换机的配置与测试实验。可以通过虚拟现实技术的利用进行配置、测试交换机TRUNK、BTP、VLAN参数等，还可以实现对路由器的实验，可以进行远程访问实验等。

（5）网络协议实验：即利用NS2in性多种协议实验活动，它包括底层协议、以及高层网络应用。例如底层协议如传输层UDP和TCP过程模拟;高层网络应用则包括应用层的FTP、Web协议等。此外它还可以模拟不同数据的传输方式，如DropTail。或模拟静态路由、动态路由由等路由算法，达到网络协议实验虚拟实验的目的。

（二）虚拟现实技术在计算机实验课堂教学的应用

计算机专业课程具有很强的实践性和逻辑性，需要学生通过实验实践、直观学习等方式才能够有效。而虚拟现实技术的出现不仅能够提供上述计算机实验的开展，也能够辅助教师更好的开展计算机实验教学。

（1）利用虚拟现实技术，讲解重难点：教师可以利用3d虚拟现实技术为学生展示课件，让学生从直观的角度理解课程知识的重难点，从而为学生打造交互性学习课堂，让学生在虚拟现实技术的加入下进一步理解知识，深化知识。

如在学习《数据结构》时，该知识内容相对抽象，学生很难理解。教师可以利用3d虚拟现实技术为学生直观展示具体内容，如递归算法利用隐性调用堆栈实现，3d技术可以将堆栈内部情况的变化动态、直观的呈现，帮助学生理解。

（2）利用虚拟现实技术，建立虚拟机房实验：虚拟现实技术能够满足教师的计算机教学需要，在冲破原有的计算机系统束缚下模拟机房的环境，能够有效丰富计算机实验的相关仪器设备、软件等资源，为学生进行计算机实验活动提供准备。这样不仅能够减轻学校计算机实验设备费用与资源的消耗，还能够在及时转变及实验活动中确保实验变得更直接、更方便、更有效。

如在进行数字电路的实验教学课程时，教师利用VR技术能够创造出与实验要求相关的虚拟电子器件来帮助学生进行电路设计。倘若当某位学生在实验过程中出现了一些电路设计的错误，也能够通过虚拟技术重头再来，不会造成资源的浪费和作业的损坏。

再如在利用虚拟现实技术能够创造出虚拟的计算机，满足学生的学习需要。这种虚拟的计算机它与真正的电脑模型完全一样，它具备自己的CPU、主板，也可以在应用过程中安装与学习相关的各种操作系统如DOS、Windows、UNIX等。这样在进行一些计算机应用实验学习活动时教师就可以利用虚拟计算机来进行实验活动，避免在试验过程中造成的对计算机系统的影响。

（3）利用虚拟现实技术，开展小组实验合作：教师可以利用虚拟现实技术为学生提供多种多样的计算机实验，并且在虚拟实验的基础上通过开展小组合作的方式让学生相互沟通、相互配合，在小组内部任务完成中利用虚拟现实技术完成计算机实验活动。这一活动既能够提高学生的学习效果，有能够丰富学生的实现学习成果。学生之间在小组配合过程中对虚拟现实技术有了更深的认识，思维得到了有效的发展，在虚拟现实技术的辅助下也成功达到了计算机实验教学的目的，虚拟现实技术也发挥出自身的积极作用。

（4）利用虚拟现实技术，建立课程教学课件：虚拟现实技术造型语言，即Virtual Reality Modeling Language，VRML，是一种描述虚拟场景的标准语言。它支持创建场景和三维造型的需要，其交互功能作用明显。且它支持C、C++、数据库等语言的接口，具有强大的编程能力。将其应用在计算机实验课件制作过程中能够为学生展示一个全新的网络界面，课件会变得更为逼真、更为具体，学生在听讲过程中也更容易被吸引，更容易对计算机实验的相关知识所理解。

如教师可以利用虚拟现实技术将课件中的文字与动画改变成三维交互的形式，这样教学课件不再僵硬，而“动”了起来。学生们能够在学习过程中从多个角度认识课件，与课件内容产生交互，这种交互包括输出也包括反馈，学生的学习理解也更到位。

（5）利用虚拟现实技术，辅助信息资源建设：计算机实验教学的最终目的是让学生掌握实际操作性的基础知识，并且将与之相关的计算机实际操作性知识应用到实际计算机应用中。因此教师可以利用虚拟现实技术来构建网络环境下的计算机数据库，这些数据库能够对学生所学的计算机实际操作的基础知识以及其他相关联的数据资料进行整合，它能够保存信息，同时又方便学生深层次的查阅和利用。能够在建设信息资源的过程中满足学生的计算机实验信息的获取，让学生能够随时随地的进行资源的利用，进而提升计算机实验的教学有效性。

三、结束语

总而言之是虚拟现实技术利用仿真的方法为计算机实验教学开辟了新天地，它的出现打破了传统实验教学的时空限制，更在一定程度上拓展了实验内容的深度与广度，能够支持计算机实验教学的深度开展。计算机教育工作者应当以积极的姿态认识虚拟现实技术，在计算机实验教学的多方面引入虚拟现实技术，这样才能够打造现代化、科技化、高效化计算机实验课堂，在提高效率中实现对学生计算机素养的有效培养。

参考文献

[1]郭会茹.虚拟现实技术在计算机在教学实验中的应用研究[J].江西教育学院学报，2013（06）：26-29.

[2]肖祥.计算机虚拟技显示技术在计算机教学中的应用探究[J].湖南邮电职业技术学院学报，2018（03）：38-40.