虚拟现实技术在成人高校教学中的应用

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1、虚拟现实技术在成人高校教学中的应用　　摘要：成人高等教育是当前教育事业的一个重要组成部分，但是随着社会的发展，当前传统的成人教学模式已经不能很好的满足社会发展的要求，成人教育改革势在必行。该文根据成人教育的特点将虚拟现实技术应用于成人教学模式，能够有效的提高成人学员的教学质量。　　关键词：成人高校；虚拟现实；QuickTimeVR；VRML　　1虚拟现实技术概述　　1.1虚拟现实技术的概念　　虚拟现实技术（VirtualRealityTechnology），又称灵境技术，以下简称VR技术，是一种可以创建

2、和体验虚拟世界的计算机系统，它利用计算机技术生成一个逼真的、具有视、听、触等多种感知的虚拟环境，用户通过使用各种交互设备，同虚拟环境中的实体相互作用，使之产生身临其境感觉的交互式视景仿真和信息交流，是一种先进的数字化人机接口技术。它涉及计算机图形学、人机交互技术、传感技术、人工智能等领域，借助它人们可以完全置身于由计算机创造的虚拟世界中。将虚拟现实技术应用于计算机系统形成人们常说的VR系统，即虚拟现实系统[1]。　　1.2虚拟现实技术特征　　1993年BurdeaG在Electro93国际会议上发表的“

3、VirtualRealitySystemandApplication（虚拟现实系统与应用）”一文中，提出了VR技术三个特征，即：沉浸感、交互性、想象性。7　　沉浸感（immersion）：参与者全身心的沉浸与计算机所生成的三维虚拟环境，并产生身临其境的感觉。用户在虚拟场景中有“身历其境”之感。它所看到的、听到的、嗅到的、触摸到的，完全与真实环境中感受的一样。它是虚拟现实系统的核心。　　交互性（interaction）：参与者可以利用各种感官功能及人类自然技能虚拟环境进行交互考察与操作。它是人机和谐的关键

4、性因素。如拿起虚拟环境中的一个篮球，你可以感受到球的重量，将球扔在地上它还可以弹跳等。交互性还包含对象的可操作程度及用户从环境中得到反馈的自然程度、虚拟场景中对象依据物理学定律运动的程度等，例如，当物体受到力的作用时，物体会沿着力的方向移动、翻到或者从桌面落到地面等。　　构想性（imagination）：参与者借助VR系统给出逼真视听触觉信号而产生的对虚拟空间的想象。因此，虚拟现实不仅仅是一个用户与终端的接口，而且可以使用户沉浸于此环境中获取新的知识，提高感性和理性认识，从而产生新的构思。这种构思结果输

5、入到系统中去，系统会将处理后的状态实时显示或由传感装置反馈给用户。如此反复，这是一个学习→创造→再学习→再创造的过程，因而可以说，VR技术是一种启发人的创造性思维的技术。　　1.3虚拟现实系统的构成　　虚拟现实系统的模型如图1所示。用户通过传感装置直接对虚拟环境进行操作，得到实时三维显示和其他反馈信息（如触觉、视觉、力反馈等）。当系统与真实世界通过传感装置构成反馈闭环时，在用户的控制下，用户与虚拟环境间的交互可以对真实世界产生作用。7　　图1虚拟现实系统模型　　虚拟现实系统主要由3个部分构成：（1）用户

6、接口：用户与虚拟现实系统信息交流的通道，并通过传感器模块作用与虚拟环境。（2）虚拟环境系统：真实世界的计算机表示，它是真实世界的虚拟表示。（3）虚实感应模块：一方面接受来自用户的操作命令，并将其作用与虚拟环境。另一方面将操作后产生的结果以各种反馈的形式提供给用户。　　1.4虚拟现实技术的应用前景　　VR技术的应用极为广泛，Helsel与Doherty在1993年对全世界范围内已经进行的805项VR研究项目作了统计，结果表明：目前在娱乐、教育及艺术方面的应用占据主流，达21.4%，其次是军事与航空达12.

7、7%，医学方面达6.13%，机器人方面占6.21%，商业方面占4.96%，另外在可视化计算、制造业等方面也有相当的比重。　　医学　　VR在医学方面的应用具有十分重要的现实意义。在虚拟环境中，可以建立虚拟的人体模型，借助于跟踪球、头戴式可视设备、感觉手套，学生可以很容易了解人体内部各器官结构，这比现有的采用教科书的方式要有效得多。7　　Pieper及Satara等研究者在90年代初基于两个SGI工作站建立了一个虚拟外科手术训练器，用于腿部及腹部外科手术模拟。这个虚拟的环境包括虚拟的手术台与手术灯，虚拟的外

8、科工具（如手术刀、注射器、手术钳等），虚拟的人体模型与器官等。借助于头戴式可视设备及感觉手套，使用者可以对虚拟的人体模型进行手术。但该系统有待进一步改进，如需提高环境的真实感，增加网络功能，使其能同时培训多个使用者，或可在外地专家的指导下工作等。　　另外，在远距离遥控外科手术，复杂手术的计划安排，手术过程的信息指导，手术后果预测及改善残疾人生活状况，乃至新型药物的研制等方面，VR技术都有十分重要的意义。　　娱乐、艺术与教育　　丰富的感觉能力