计算机虚拟现实技术的教学应用与软件开发研究

2021-04-04 10:28宋志鹏
信息记录材料 2021年8期
关键词:虚拟环境虚拟现实计算机

宋志鹏

(青岛酒店管理职业技术学院 山东 青岛 266000)

1 引言

虚拟现实技术,即“VR”技术,其是计算机科学发展的产物,是一种新兴的科学技术,同时也代表着虚拟技术更加大众化和平民化。目前,这种技术在教育教学、航天航空等领域被广泛运用。本文将对虚拟现实技术进行探讨,探讨其本身的具体内容,然后再分析其在教育中的具体应用,从而充分发挥虚拟现实技术在教育中的作用,推动我国教育的进一步发展,提升学生的学习能力。

2 虚拟现实技术的原理

虚拟现实技术是计算机中多种技术的融合,其中既包括仿真技术,也包括计算机图形学等。因此,就虚拟现实技术本身而言,其具有较大的挑战性,走在时代的前沿。在虚拟现实技术中,主要是使用计算机对三维信息进行操作,使其构成逼真的虚拟环境,并通过特殊的显示器使人们具有更加真实的视觉、听觉和触觉,并且在用户改变或者移动自己位置的时候,这些信息会通过传感器传送给计算机,然后计算机对其进行精准的计算,再重新塑造一个场景,使人们在这一过程中具有身临其境之感。从某种意义上来说,虚拟技术具有“欺骗性”。

3 虚拟现实技术的主要类型

就虚拟现实系统来看,其主要有4种类型,包括增强式虚拟现实系统、桌面虚拟现实系统、沉浸式虚拟系统、分布式虚拟系统。在桌面虚拟现实系统中,无论是显示器,亦或是输入设备,还是图形工作站,都是不可或缺的,通过三者的共同作用,可以构成桌面虚拟现实系统。在这一过程中,输入设备尤为关键,其可以使用户参与到模拟场景中,更好地体验相关情境。而在沉浸式虚拟系统中,主要是通过显示器头盔,控制用户的各种感受,使其处于一个虚拟的区域内,并置身于虚拟的环境中。分布式虚拟系统,又被称为DVR,其需要在网络的虚拟环境中进行,在这一系统中,可以使用户跨越地理的限制实现网络互联,也可以使多个用户处于同一虚拟环境中,共享资源或者协同作业。

4 虚拟现实技术的特点

4.1 沉浸性

在虚拟现实技术中,沉浸性即临场感,其主要是指在计算机与多维方式的共同作用下,创造的一个虚拟环境,用户在其中具有真实的体验,完全地沉浸其中,并且还可以在虚拟环境中进行交互,进而实现人境合一。在这一过程中,虽然就环境本身而言,其是虚拟的环境,但是却不可以否认用户的真实性,用户是真实的参与者。就虚拟技术本身而言,因为其具有沉浸性的特点,所以即使环境是不真实的,是虚拟的,用户也具有真实的参与感,可以得到更好地体验,真正参与其中[1]。

4.2 交互性

交互性主要是指通过虚拟现实技术,在特定的虚拟空间中,用户可以与其中的事物进行交互。比如在虚拟环境中,用户可以用手去触摸环境中的物体,而这个设备能够影响用户的神经,让用户具有触摸实体物品的感觉,并且场景中的物体也会随着用户的触摸而改变形状。再比如,在虚拟环境中,如果用户想要移动一个物体,那么用户会真正感觉到物体在移动,并且物体也会随着用户的动作而移动。由此可见,虚拟现实技术具有很强的交互性[2]。在这一过程中,用户与虚拟环境并不是相互隔离的,而是具有交互性,用户可以对环境产生一定的影响,这样会使其参与感更加真实,进而更好地融入其中。

4.3 多感知性

就虚拟现实技术本身来看,因为其传感装置较为丰富,兼具听觉、触觉和动觉等,同时也具有良好的反馈装置,这样可以使事物更加多样化地呈现在用户眼前,打破以往仅仅依靠视觉单一地感受事物的状态,可以充分运用触觉、听觉等多种感官,更加真实地感知事物。

4.4 构想性

在虚拟现实技术中,计算机是最重要的,而且在大数据技术的支持下,使虚拟现实技术得到了进一步的发展,其中也具有更加广阔的想象空间。因此,在对虚拟现实技术加以运用的过程中,虚拟的环境是无限的,不仅可以使存在的环境通过这一技术展现出来,而且在对环境进行构想的过程中,还具有随意性,可以想象任何环境,无论是存在现实事件中的情景,亦或是不可能发生的情景,都可以通过虚拟现实技术展现出来,这样有利于扩展人们的认知范围。

5 虚拟现实技术在教学中的应用与软件开发研究

5.1 虚拟技术在教学中的应用

在教学中,需要对学生探索学习的能力进行培养,进而培养其创新思维,使其具有创造能力。而就虚拟现实技术本身而言,其是时代的产物,同时也是先进科学技术的代表,其在提高工作效率方面发挥着重要的作用,在教学中也是如此。基于此,在教学中充分运用虚拟现实技术是必要的,这样可以为学生提供一个更好的学习平台。

5.1.1 虚拟现实技术与教学充分结合

在计算机教学中,运用虚拟现实技术进行教学是必要的,这样可以使不可能的事物变为可能,使相关内容充分展现在学生眼前,提升学生的体验感,进而使学生学好相关知识。在教学中,教师应该充分运用虚拟现实技术,在对教学内容进行充分分析的基础上,运用虚拟现实技术设置相应的场景,让学生在学习中具有真实的学习体验感,更加真实有效地学习,为了达到这一目标,教师将虚拟现实技术与教学充分结合是必要的。在这一过程中,教师需要注意方方面面的内容,既要合理地使用虚拟现实技术,又要充分地了解教学知识点,将二者结合起来进行教学,进而达到事半功倍的效果。比如,在教授《计算机组装与维修》课程时,学校现有的硬件设备难以满足学生的实验需求。而在传统的教学中,通常是通过多媒体技术播放相关的课件,通过图片或者视频的方式将相关的组装流程展现出来。在这种教学方式下,学生只能在头脑中认识到如何组装计算机,但在实际动手操作方面还存在一定的问题。在此情况下,教师充分将虚拟现实技术与计算机组装与维修的相关内容进行结合是必要的。首先,教师应该将教学内容进行梳理,明确各个流程,然后再通过虚拟现实技术设置相应的场景,使计算机组装与维修的整个场景真实展现在学生眼前,进而提升其体验感。在这一过程中,教师也要引导学生通过虚拟现实技术进行操作,进而提升其操作能力,使其学好相关知识[3-4]。

5.1.2 开设虚拟实验和技能训练

在教学中运用虚拟现实技术是十分必要的,其不仅可以推动实验研究的开展,而且还可以加强学生的技能训练,使其可以多次反复地进行技能训练。在实践教学中,教师可以充分地运用虚拟现实技术,进而打破实验的各种限制,不拘泥于学校各种设备的不足,进而做好实验教学工作,使学生可以通过虚拟现实技术进行实践操作,这样不仅有利于加深其对理论知识的印象,也有利于其熟练地掌握实践技能。除此之外,一些课程的动手操作能力较强,在其中充分运用虚拟现实技术也是必要的。比如,以医学生为例,医学生学习的理论知识本就较为复杂,而且其中还涉及各种各样的实验操作、解剖等,较为麻烦。而通过虚拟现实技术,可以有效地解决这一问题。比如教师在教学解剖的相关内容时,可以通过虚拟现实技术将标本展现在学生眼前,然后让学生在那个场景中进行实验操作,这样可以提高医学生的实践能力,使其更好地学习,进而为社会培养优秀的医生。而虚拟现实技术也可以被运用在驾校中,就学车本身而言,其中最重要的不是理论知识,而是开车的技能,所以在学生的科二和科三中,需要不断地练车。而通过虚拟现实技术的运用,可以打破学生练车的时空限制,为其设置相应的练车情景,让学员自己在模拟情景中练车,可以使学员练车更加高效,进而更快、更好地学会开车。

5.2 基于VR的教学软件开发研究

VR可以模仿真实的世界,其在教育中运用大有益处。在开发VR教学软件时,有一方面的内容尤为重要,那就是需要具备统一的操作系统软件开发平台。此外,还需要满足以下几个方面的内容:(1)VR课堂教学系统还需要具有完整性,其中既要有稳定的网络层,也需要具备教学指挥系统等。这样才有利于使VR在课堂教学中得到充分的运用,相关开发者开发出适合课堂教学的VR内容。(2)对课件也有所要求,其需要支持市面上主流的相关设备,比如VR眼镜等,进而使开发者和硬件商仅需注重研究设备,而不用再考虑设备的兼容性问题。(3)平台需要和VR教育互相融合,收集优秀的VR教育内容,并将其进行整合,然后再打包给相关学校,这样才可以使适配良好、接口可用、教育应用方面良好,不存在任何问题,从而将VR更好地运用在教育中。在这之后,应该充分将VR技术应用在教育中,从而使学生在学习的过程中产生身临其境之感,更好地理解相关内容,使重难点知识更加简单地呈现在学生眼前,使其更好地学习相关知识,不断提升其学习能力,促进其全面发展[5]。

6 结语

随着教育的不断改革,将虚拟现实技术应用其中是必要的。就虚拟现实技术的具体应用情况来看,其不仅具有交互性,而且具有沉浸性等特点,因此将其运用在教学中是必要的,这样有利于使学生在学习中产生身临其境之感,更好地学习重难点知识,不断地提升学习能力。因此,在教育中,充分运用虚拟现实技术是必要的,这样才可以提高教学的质量与效率,使学生更好地进行学习,实现学生的全面发展。

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