虚拟现实技术高校计算机教育课程教学研究
王佳琪 史家兴 姜晓萌
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王佳琪 史家兴 姜晓萌,. 虚拟现实技术高校计算机教育课程教学研究[J]. 中国教育学报,20226. DOI:10.12721/ccn.2022.157096.
摘要: 科学技术的进步对人们的生活和工作有很大的帮助,同时激发了社会对各个领域人才的需求。从教育的发展现状和社会的基本要求出发,对虚拟现实技术在大学教育中的实际应用进行研究,并结合认知概念和虚拟现实技术的实际应用,分析虚拟现实在教育中的主要表现形式。
关键词: 虚拟现实技术;计算机教育课程;高校
DOI:10.12721/ccn.2022.157096
基金资助:

引言

虚拟现实技术是时代发展的产物,是人们精神追求的结果。但是,技术的进步只能满足人们的物质追求,且没有内容的艺术将成为释放欲望的工具。因此,只有同时发展艺术和技术,才能促进社会发展,升华人们的心灵,同时满足人们对基本物质的追求。因此,将虚拟现实技术应用于教育实践是时代潮流。

一、虚拟现实技术概述和原理

(一)虚拟现实技术的概念

虚拟现实技术的英文名称是Virtual  Reality,简称VR技术。 VR技术是Ivan  Sutherland在1965年IFIP会议上指出的概念。在Jargon  Lanier在1980年代提出虚拟现实一词之前,VR技术的发展终于奠定了基础。虚拟现实技术是电子信息技术时代发展的象征性产品,其应用包括图像处理,感觉控制,网络技术和人工智能等技术。总之,VR技术使用计算机语言在组成场景的场景中显示真实环境的元素,然后使用特定的VR设备将有经验的人的感觉带入虚拟世界。虚拟环境的比例是划分数字环境的基础,具体地说,VR技术可以分为真实环境(Real  Environement),虚拟现实(Virtual  Reality,VR),增强现实(AR)和增强虚拟化(AR)。 AV)。实际环境与日常空间之间没有区别。 AR使用现实中的虚拟技术,而AV是虚拟环境中对象的应用程序。本文中提到的虚拟现实是沉浸式VR。这意味着环境中的所有内容都是通过虚拟化实现的。教育中使用的虚拟现实技术基于虚拟现实教育中常用的增强现实(AR)和VR,其目的是提供更真实的教育体验并提高教育质量[1]

(二)虚拟现实技术原理

根据交互和沉浸的程度,虚拟现实系统可以分为桌面虚拟现实系统,增强型虚拟现实系统,沉浸式虚拟现实系统和分布式虚拟现实系统。桌面虚拟现实系统意味着操作员可以通过计算机屏幕或LCD投影看到虚拟世界,并在现实世界中行动时通过鼠标,键盘和三维鼠标等输入设备与虚拟世界互动。桌面虚拟现实系统由集成了计算机图形技术,人机交互技术和模拟技术的通用计算机系统组成,并使用屏幕呈现类似于客观世界的环境。增强型虚拟现实系统,也称为叠加或互补现实虚拟现实系统,是指直接叠加在人类感知的真实世界上的虚拟世界,即虚拟世界,其中虚拟世界直接重叠或融合人类所感知的真实世界。同时,操作员在真假世界中移动真假事物。身临其境的虚拟现实系统意味着操作员的活动处于人类感知的虚拟世界中,并且操作员与现实世界隔离。换句话说,现实世界看不到或听不到。分布式虚拟现实系统构建的虚拟环境是基于网络的,是虚拟现实技术与网络技术相结合的产物。分散式虚拟现实系统基于沉浸式虚拟现实系统,通过网络,位于不同时空位置或虚拟环境中的用户可以互连,并且可以共享信息,从而使用户可以在更高的环境中一起工作[3]

二、虚拟现实技术在计算机教育课程教学中的应用

虚拟现实技术可以实现高等教育中使用的教育环境的数字模拟。但是,随着科学技术的发展,教育的要求越来越多样化,因此有必要根据实际情况建立虚拟的教育环境。此外,由于VR技术作为中学教育工具的功能实现更多地依赖于教师的课堂设计,因此,本文同意过渡以完全实现思维课堂教育的基本观点,即虚拟教育系统。但是,教师和虚拟现实技术的应用都是指导学生的学习,因此,在使用虚拟现实技术支持教育时,始终坚持以学生为中心的服务理念。

(一)虚拟现实技术的应用现状

VR技术是最近出现的一种技术,将该技术应用于教育可以产生很好的指导作用。即,只要能够有利地使虚拟场景和学习场景匹配,则通过VR技术的教学方法将被用户更平稳地接受。另外,虚拟现实可以提供非常灵活的教育形式,现在,根据VR的内容及其在教育领域的应用,虚拟现实的实际应用分为以下几部分[4]

模拟培训,虚拟现实本身可以模拟相关场景,为用户提供新的教育体验。通过VR技术模拟军事训练场景的技术已被一些早期的军事演习所采用,例如野外训练,飞行模拟和驾驶模拟。除了军事训练,VR技术还应用于许多行业,例如医疗保健。

在科学研究中,通过VR技术进行场景恢复是一项重要功能,可以使用科学实验来构建场景,例如航空领域的环境模拟,考古研究中的环境模拟,动画领域中的场景再现以及虚拟现实。通过虚拟现实的桌面。

虚拟学习场景通过虚拟现实技术,可以建立虚拟学习场景并还原一些教学场景,以加深学生的学习吸收和整合学习内容。在学习场景的构成中,交互部分可用于老师,学生和同学之间的交流,从而加强了对讲座的深入讨论。

虚拟实验室,虚拟现实技术可以通过建立一个满足科学研究实际应用需求的场景,然后通过场景内容的设计模拟实验条件的出现,来证明科学条件的发生。虚拟环境(例如太空爆炸和机器人教育)是通过虚拟现实设计的。

(二)将虚拟现实应用于教育实践

通过对虚拟现实技术的现状分析,可以看出虚拟现实技术的教育应用主要体现在三个方面:虚拟学习场景,虚拟实验室和模拟虚拟学校。 VR技术主要用于基础教育活动中,结合虚拟现实,上下文感知和信息技术的发展,以提高学生的学习和教师教学效率,其性能主要表现在以下几个方面。

从体验式教育的角度来看,VR体验主要基于现有教室的虚拟实现。通常,人们的好奇心和新发现使他们更加专注。 VR体验是一种吸引学生热情并达到提高教学效率的目标的方式,但是VR技术的发展仅限于体验。因此,VR体验仅适用于特殊环境。

探究是深度学习的主要手段,VR技术的使用为大学生提供了特定的学习环境,使他们更清楚地了解本质。通过VR探索活动给老师带来很大压力。在现实世界中,学生的问题更具针对性,因此在此过程中,教师必须积极发展学生的思想,支持并反思他们的实践。

矫正:教授矫正一般是指由于心理原因引起的行为问题,因此矫正分为心理矫正和行为矫正。使用VR进行心理矫正类似于催眠,其方法是将人们介绍到特定的环境中,发现心理问题,然后将其引导至正常方向。行为矫正是一项与心理矫正有关的工作,随着韩国人口基础的扩大以及工作和生活压力的增加,对它的需求越来越强。

交流,交流是生活和工作中不可或缺的功能,主要是通过交流来教授知识和思想的交流。相对而言,VR技术用于更多的语言学习,并且可以通过虚拟现实交流设置更有吸引力的方式来促进教室发展。

创作和教学常常需要创造,尤其是艺术研究,这需要更多的工作。 VR创作不仅提供特定的环境,而且可以通过虚拟现实启发创作者。与传统教育相比,虚拟现实可以提供许多有利因素,这也是值得的。

三、结束语

虚拟现实技术越来越广泛地被使用,包括内容丰富,发展迅速,将虚拟现实技术引入课堂是教育改革的必然趋势。如何将虚拟现实技术应用于教育是教师必须不断探索,研究和总结的教育主题。实践证明,虚拟现实仿真系统在教育中的推广和实践为学生提供了相对较强的认知体验,使他们能够以三维的方式获得和理解“做事的经验”。虚拟现实仿真系统不仅激发了学生的学习兴趣,而且提高了学生的创新能力,取得了良好的教学效果,达到了培养优秀工程师的目的。

参考文献:

[1] 宋丹丹, 李益双. 虚拟现实技术在高校计算机教学中的应用探讨[J]. 现代信息科技, 2019, 000(017):P.128-129.

[2] 许声宏. 虚拟现实技术在计算机实践教学中的应用浅析[J]. 科技创新导报, 2019, 016(012):238-239.

[3] 何丽琴. VR技术支持下高校英语教学生态系统重构——评《基于虚拟现实的计算机辅助语言教学研究》[J]. 科技管理研究, 2020, v.40;No.463(21):276-276.

[4] 唐文奕. 虚拟现实环境下在线教育平台开展多模态教学的思考——以广播电视大学计算机课程为例[J]. 福建广播电视大学学报, 2020(4):45-49.