虚拟现实技术在教育中的应用研究

樊月辉

(长春职业技术学院，长春 130033)

在教学过程中引入新媒体，实现了很多传统教学方式无法实现的效果。随着互联网技术、数字技术等在教育教学领域中的应用，虚拟现实技术也通过自身优势，发挥了重要的教学效果和作用。

1 虚拟现实技术概述

1.1 虚拟现实技术内涵

虚拟现实技术是指由计算机技术等相关技术综合的、具有身临其境感受的教学技术，以便于情境模拟危险的工作领域。这种技术最早在飞行训练、太空舱训练中使用。随着该技术的不断发展，其在教学领域中的应用范围不断扩大，展现出良好的教学效果。

1.2 虚拟现实技术的基本特征

第一，沉浸性。沉浸性特点体现在通过技术模拟各种场景，让参与者有身临其境的感觉，在此过程中对人的各种感觉系统予以调动模拟，对情境中发生的事件予以感受。一般通过视觉感知头盔、触觉手套等装备，对相应内容予以感触。借助刺激的多方位性，操作人员可以对场景中的任何情境予以感知，使其犹如在真实场景中。

第二，交互性。交互性是指操作人员借助计算机等交互性媒体，对所创设的各个虚拟环境对象进行感知，该系统会对所采集的相关信息在第一时间内给予相应的反馈。比如，身体部位有位移，系统就会经过精确计算，将因位置偏差导致的数据改变情况反馈到操作者的头盔显示器中。这种技术的交互性主要是尽可能地向操作人员提供真实的场景，以实现更好的体验效果。

第三，想象性。丰富的想象空间是这种技术的基础所在，虽然场景中不管是物还是人，都是从现实场景中模拟进入的，但是现实中难以出现的情境可以通过想象力的充分发挥，在虚拟情境中再现。操作人员在应用该系统时，可以充分发挥自身想象力，通过系统中各种信息的全面感知，灵活掌握相关技能、知识。

2 虚拟现实技术应用于教育中的优势

第一，形象性。与传统教学活动相比，虚拟现实技术以现实为基础积极构建学习环境，虚拟教学中所使用的仪器、设备等具有形象性，学生能够在虚拟空间中自由探索，有效提升学习效果。

第二，互动性。虚拟现实技术会根据学生的兴趣爱好创设学习环境，选择学习内容，根据学生的相关操作给出对应的反馈活动，这种技术的互动性比传统教学过程中教师枯燥的演示和讲授更有效果，能够引导学生积极参与学习活动。

第三，节约成本。实验教学需要相应的实验设备，购入实验设备需要大量资金。通过虚拟现实技术开发相应的实验室，可以很好地满足这一需求。虚拟现实技术下的实验操作效果非常接近现实中的操作，并且可以没有限制的多次开展实验，实现成本节约的目的。

第四，安全性。在高职院校教学过程中，有一些难度较高或危险系数较高的课程及操作，需要通过虚拟现实技术替代，尽可能降低操作人员的安全风险。比如，有些实验会产生有毒有害气体，有些实验危险系数较高且操作难度较大，如果不谨慎操作会造成安全事故。虚拟现实技术的运用，不仅具有更好的教学效果，且操作过程更加绿色安全。

3 虚拟现实技术在教育中的应用领域

3.1 虚拟实验室

虚拟实验室可广泛应用于教育领域，如虚拟化学实验室、虚拟演播厅等，可以打破传统教学中时间、空间等限制因素，学生只要具有相应的虚拟设备就可以随时随地进行训练。对于一些具有较高安全隐患的实验，还可以通过虚拟实验室进行操作，降低安全风险。

3.2 虚拟图书馆

虚拟图书馆是在全息摄影技术、三维建模技术的作用下，将实体图书馆中的书桌、书架、报刊、书籍等在软件和硬件的作用下进行整合，借助高清扫描仪对书籍报刊进行扫描，学习者在虚拟图书馆中通过移动鼠标就可以任意浏览学校图书馆的资源，身临其境地开展学习活动。同时，学生还可以把自己感兴趣的电子书籍融入到虚拟图书馆中，实现自由的阅读活动。

3.3 虚拟体育馆

目前，我们可以运用建筑学、材料学等多个学科对虚拟体育馆进行研制开发并应用，通过佩戴可视眼镜或头盔，学生可以学习自己喜欢的运动项目。比如，乒乓球基本功、双打比赛等训练都可以通过相应的装备和技术予以传感反映，体验真实的打球过程，结束学习后，可以多次回放观看训练录像，总结分析自身不足，以便在接下来的训练过程中予以规范和提升。此外，篮球、击剑、健美操等多个体育运动项目也已经在虚拟体育馆中得到应用，取得了很好的效果。

3.4 虚拟校园

通过仿真技术、3D摄影技术的帮助，虚拟校园可以拥有教室、实验室、图书馆、宿舍、食堂等实际校园场景，学生可以进行多角色转换，还可以与其他同学一起对某个领域完成相应的探索活动。

3.5 虚拟教学

虚拟教学是指在课堂教学过程中借助虚拟现实技术将学生难以理解的内容予以展示，形象设立立体空间，让学生通过相应的体验活动领悟科学规律，以便更好地把握知识要点，提高学习认知度，使学生从感性化认知向理性化认知过渡，更加透彻地理解知识，实现知识内化。

3.6 科学研究

在虚拟现实技术的帮助下，学生可以有效开展各种科学研究，通过虚拟手段了解和探索未知的世界。研究人员可以通过分析、观察等，总结规律，得出相应结论。比如，医学院教师通过教学实践活动，在虚拟技术的帮助下创设相应的手术室，学生可以在模拟的环境中观察教师的操作活动，以提升实践技能。

3.7 远程教育

随着科学技术的不断发展和进步，网络技术、计算机技术愈加成熟，远程教育不管是在教学手段上还是在教学模式上都发生了巨大变化。但是，在开展远程教学时，教师和学生无法面对面学习的情况始终未得到解决，而在虚拟现实技术的帮助下，这一问题得到了很好的改善。比如，目前很多远程教育学院应用虚拟现实技术，构建虚拟教室，组织教学活动，学生可以通过网络进入虚拟教室学习，通过这样的方式实现了师生面对面交流。

4 结语

随着科学技术的不断提升和进步，虚拟现实技术在教育教学中得到了越来越广泛的应用。高校教师应转变思想，认真研究和探索虚拟现实技术的实现途径和应用方法，以此为基础更好地开展教学活动，不断提高教学效果。