合理运用虚拟技术创建教育环境

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1、合理运用虚拟技术创建教育环境　　自20世纪80年代以来，以多媒体技术、人机接口技术、传感技术和人工智能等学科为支撑的虚拟现实技术迅猛发展，逐渐渗透到经济、文化、军事以及人们生活等诸多方面，成为近年来国际科技界关注的一个热点。同时，虚拟现实技术也以极快的速度渗入教学领域，为教育的发展提供了一个极好的契机。对于教育事业来说，虚拟现实技术能将三维空间的意念清楚的表示出来，能使学习者直接、自然地与虚拟环境中的各种对象进行交互作用，并通过多种形式参与到事件的发展变化过程中去，从而获得最大的控制和操作整个环境的自由度。因此，该项技术

2、的发展在很多教育与培训领域，具有明显的优势和特点。谋求虚拟现实技术更合理地应用于教育教学，为学习者创建和谐的教育环境已成为一个新兴的教育研究课题。一、　虚拟现实技术应用于教学的原则　　(一)促学为本，实用为先　　所谓虚拟现实技术，是指利用计算机生成一种模拟环境，并通过多种专用设备使用户“投入”到该环境中，实现用户与该环境直接进行自然交互的技术；虚拟现实技术可以让用户使用人的自然技能对世界中的物体进行考察或操作，同时提供视、听、摸等多种直观而又自然的实时感知。　　虚拟现实技术应用于教育教学将以促进学习者学习为根本目的，先进

3、的技术手段也将服务于教学需求。随着虚拟现实技术自身的发展，已出现了多层次化的发展趋势，按其交互和浸入程度的不同可以被分为桌面式、沉浸式、叠加式和分布式虚拟现实系统等四类。其中桌面式的虚拟现实技术通过相对低廉的硬件产生较真实的效果，比较简单，需要投入的成本也不高，在教育领域内有着相当的发展远景，易于普及。桌面式虚拟现实技术仅使用个人计算机和低级工作站，把计算机的屏幕作为参与者观察虚拟环境的一个窗口，使用简单的外部设备(如：键盘、鼠标、力矩球、立体眼镜等)来驾驭虚拟环境和操纵虚拟物体。使学习者能够在虚拟的学习环境中扮演一个角

4、色，全身心地投入到学习环境中去，这对他们的技能训练非常有利。利用虚拟现实技术，可以进行例如军事作战技能、外科手术技能、教学技能、体育技能、汽车驾驶技能、电器维修技能等各种职业技能的训练。由于这些虚拟的训练系统无任何危险，学习者可以反复练习，直至掌握操作技能为止。　　虚拟现实技术实现了皮亚杰“把实验室搬到课堂上去”的设想与实践，也符合建构主义学习理论关于“学习是一种真实情境的体验”的观点。　　(二)乐用为本，适用为上尝试虚拟现实技术在教学中的运用，要求教师在教学设计中寻找到虚拟现实与教学的最佳结合点和切人点。虚拟现实技术运

5、用于教学必须适当。目前来讲开发一个虚拟系统耗时费力，并不是件容易的事，而我们的教学也不是所有的内容都需要运用虚拟现实技术，可以从时间效能上优化选择，适合用多媒体技术的用多媒体，适合用虚拟现实技术的就用虚拟现实技术。　尝试在教学中运用虚拟现实技术必须适度，教学内容和表现形式必须统一，还要注意给学习者留下足够的思考空间，运用不适当反而会使学习者沉浸在虚幻的世界中，难以自控。虚拟现实有其二重性：对于人的感官来说，它是真实存在的；对于所构造的物体来说，它又是不存在的。因此，能利用这一技术模仿许多高成本的、对人有危险的、或目前尚未

6、出现的真实环境是极有价值的。例如，“仿真物理实验室”系统中，就使学生可以通过亲身实践——做、看、听的方式来学习。使用该系统，学生们可以停止时间的推移，以便仔细观察弹簧振子在关键点的运动轨迹随时间的变化过程；可以很容易的演示和控制物体的平抛运动的运动；还可以通过交互式数据模拟“让小车沿长木板匀速运动”等各种实验，从而较深刻地理解物理概念和定律。虚拟现实技术应用于教学是一项全新的课题，没有多少现成的经验可以借鉴。但正因为没有经验，正因为困难重重，这个课题所拥有的创造空间必然是空前广阔的。　二、虚拟现实技术运用于教学的功能优势

7、虚拟现实技术是计算机产生一种人为的空旷环境，通过多种专用设备让用户在视觉、听觉、触觉、嗅觉等多种感官上产生一种沉浸于虚拟环境的感觉。与传统的人机交互技术相比，虚拟现实具有三个最突出的特征：交互性、沉浸感和想象性。这些特征应用于教育中主要有以下方面突出的优势。　(一)创设交互式学习环境，有利于促进学习方式的转变　《新课程标准》强调学生学习方式的转变，积极倡导自主、合作、探究的学习方式，重视学生主动积极的参与意识和精神。运用虚拟现实技术计算机生成的学习环境，让学习者可以从自己的视点出发，利用自然的技能和某些设备对这一生成的虚

8、拟世界客体进行浏览和互动。这种技术方法不仅仅局限于常规的屏幕显示设备，而是多通道的人机交互模式，让学习者感觉似乎离开了自身所处的外部真实环境，已经沉浸在虚拟世界中，成为系统的组成部分。此时学习主要不是依赖教师的讲授，而是依靠学习者与环境的互动由学习者通过自身的感受　，经过大脑思考和分析，形成目标实施策略，通过界面操作