论文虚拟现实技术在教育中的应用，本文是关于虚拟现实相关开题报告范文和虚拟现实和虚拟现实技术和教育相关论文怎么写.
马吉庄
（山东师范大学教育学部,山东济南250300）
摘 要：虚拟现实技术作为一种新兴的知识载体或认知工具,自诞生之日起,就受到广泛关注.经过这些年的发展,在多个领域都有了显著性的成果.介绍虚拟现实技术的一些知识,重点呈现其在国内外的发展历程和在教育中的应用,对目前存在的一些问题进行总结.
关键词：虚拟现实；教育；技术
中图分类号：G434
文献标识码：A文章编号：16727800(2018)01007302
收稿日期：20171101
基金项目：
作者简介：马吉庄（1996）,男,山东青岛人,山东师范大学教育学部教育技术学本科生,研究方向为虚拟现实技术与教学.
0导言
凭借其特有的优势,虚拟现实技术自诞生之日起就受到广泛关注.经过这些年的飞速发展,目前在航空航天、建筑设计、医学实习等领域应用甚广,极大促进了相关领域的发展与改革.而在国外,这项技术早已在上个世纪90年代初应用于课堂教学.当时在美国埃默里大学,专家们利用这项技术成功还原了博物馆展厅及诸多展品,引起轰动,体验者们对这种只要戴上一个数据头盔设备就能“足不出户”参观博物馆的方式甚是好奇,一定程度上推动了其发展.经过这些年的发展,虚拟现实技术在教育领域的应用也逐渐丰富多样.而且,随着网络远程教学的发展,其未来的应用前景将更加广泛.
1虚拟现实技术
1.1虚拟现实技术的概念
虚拟现实技术（Virtual Reality,简称VR）是一种通过计算机硬件、软件以及3D眼镜、传感手套等一系列辅助设施来建构三维虚拟环境的技术.利用这些传感辅助设施,人们在这个过程中的动作信息被即时送入计算机,同时,通过视觉、听觉等传感设施,人们可以获得三维的视觉、听觉.而且随着人们动作的改变,传入信息会随之改变,产生的感觉也会变化.
1.2虚拟现实技术的特征
1.2.1沉浸性
虚拟现实技术的沉浸性是它最显著的特征之一.高级的沉浸性虚拟现实技术甚至可以调动受教育者全部感觉器官,这种逼真的视觉、听觉感受使许多体验者不自觉地认为这是真实的世界.这种沉浸式的虚拟现实技术最早在美国应用于教学领域,而后逐渐推广到其他国家.在体验式教学中,由体验得来的知识并非老师们的经验传授,而是学习者自身感知得来的,因此,这种体验式的学习更容易形成长时记忆.
1.2.2交互性
在体验虚拟现实技术时,通过计算机软件、硬件以及头盔、传感手套等高级辅助设备的协同作用,参与者几乎全身心地沉浸于所创造的虚拟现实中.随着虚拟技术的发展,可以通过虚拟现实技术轻松体验滑雪的快感而不用担心一次次的摔倒导致身体受伤,可以体验飙车的刺激而不用担心受到伤害,可以到达任何想去的地方而足不出户.
1.2.3构想性
随着虚拟现实技术的普及应用,学习者更多的是通过自己对环境的认知和感受而不是之前的公式来学习,无形中培养了他们的综合感知能力.这种时时变换不同情境的学习方式可以有效促进思考,提高思维水平,提高学习效率,大大缩短学习时间.
1.3虚拟现实技术的常用技术
虚拟现实技术的出现最早可追溯到VRML.VRML规范支持纹理映射、全景背景、雾、视频、音频、对象运动和碰撞检测等一切用于建立虚拟世界的所具有的东西.但是由于当时的互联网带宽的限制,VRML没有得到预期的推广应用；1998年VRML组织把自己改名为Web3D组织,并在1999年初,确立将建立X3D(Extensible 3D——可扩展的3D)标准以统一网络三维的标准；2000年春,Web3D组织完成了VRML到X3D的转换,X3D整合正在发展的XML,JA、流技术等先进技术,包括了更强大、高效的X3D计算能力、演染质量和传输速度”［1］.
2虚拟现实技术的发展历程
2.1国外的发展
20世纪90年代,虚拟现实技术在美国的应用已经不限于教育领域,在军事领域,虚拟现实技术也大放异彩.欧洲国家紧随其后,加紧对虚拟现实系统的的开发和研制.当时,欧共体投入大量人力物力来支持有关虚拟现实系统的研究,英国、德国、瑞典等多个国家都积极参与,虚拟现实技术在欧洲各国发展迅猛,居于欧洲领先地位的是英国.建立于英国纽卡斯尔中学的教育虚拟现实技术工程是英国乃至欧洲第一项真正成熟的虚拟现实技术,自建立以来便久负盛誉.其主要研究目标为桌面虚拟现实技术中的输入、输出设备,这为虚拟现实技术装备小型化和可推广性做出了一定贡献［2］.
2.2国内的发展
我国虚拟现实技术的研究相对起步较晚,直到20世纪90年代才开始,因此在技术上与其他国家有一定差距.国内一些重点院校和科研院所积极投入到虚拟现实技术的研究,很多虚拟现实系统现在已经实现,主要研究方向为虚拟仿真校园.我国这一领域的先驱是天津大学.在1996年的SGI硬件平台上出现了最早开发的基于VＲML国际标准的虚拟校园,自此之后,掀起一股虚拟校园研究热潮.
3虚拟现实技术在教育中的应用
3.1模拟训练
模拟训练系统是虚拟现实技术在教育中应用非常成功的案例之一.当时,国家每年在空间探索领域和军队战争训练投入高昂的费用,而这些领域需要非常高的安全性与稳定性.虚拟现实技术在这些领域投入使用之后,产生了巨大的实用价值.随着社会的发展,虚拟现实技术逐渐延伸到了重视操作技能培养的领域,如医学教学、汽车驾驶等.在动作技能的学习中,学习者接收到虚拟现实系统的反馈后继续进行学习,才能起到积极的学习作用.因此,在运用虚拟现实技术研制模拟训练系统时应综合考虑学习的产生条件以及教学的最终效果等问题.比如：怎样提供更加真实的模拟训练的情景？如何跟踪学习者的学习过程？
3.2虚拟现实技术与实验教学
在传统的实验教学课堂上,由于资金短缺或者仪器设备不足等问题,学生很难通过真正的实验来进行学习,实验效率低下,不能很好地发展学生的能力.而且,由于某些学科的实验中存在安全隐患,学生如果操作不规范很容易受到伤害.将虚拟现实技术引入实验教学中,会让学生产生真实的感受,印象更为深刻,同时这项技术支持多人共享实验设备,可以极大地提高实验效率.与此同时,这个过程中的安全隐患问题也可以解决,可谓一举多得.
3.3虚拟现实技术与职业教育
相对于普通教育,我国的职业教育可以说是就业教育,对学生的技术性和实践性有着更高的要求.传统的职业教育,对实训场地和实习基地的依赖程度比较重,缺乏实训场地、实习基地情况下,学生的实习机会减少,学生的实践能力必然大打折扣,不利于职业人才的培养.如果将虚拟现实技术引入职业教育,实训场地、基地的匮乏问题会得到极大的缓解,也可以促进教育资源的合理配置,同时,因为虚拟现实技术的趣味性和沉浸性,可以极大激发学生的学习兴趣,促进技术熟练速度.
3.4虚拟现实技术与特殊教育
我国的特殊教育起步较晚,这些年虽然取得一定的发展,但还有很大的上升空间.虚拟现实技术的出现为我国特殊教育的发展带来了契机.特殊教育的对象主要是视力、听力等有欠缺的人群,根据缺陷补偿理论,这些人在其他感知方面的能力比普通人会更强,这为虚拟现实技术提供了用武之地.比如,对于视力有欠缺者,他们的触觉和听觉都会有所加强,可以通过虚拟现实技术,加强对触觉和听觉的反馈,促进他们对知识的理解,提高学习效率.
3.5虚拟现实技术与虚拟校园
虚拟校园是指从因特网、虚拟现实技术、网上虚拟社区和3S技术的发展角度,对现实校园三维景观和教学环境的数字化和虚拟化,是基于现实校园的一个三维虚拟环境,用于支持对现实校园的资源管理、环境规划和学校发展［3］.目前,虚拟校园主要以实现浏览功能为主,比如中山大学利用VRML建立的虚拟校园展示高校教学设施、宣传校园学习环境,为其他高校提供了很好的示范作用.但是现在这种三维虚拟化校园的建设离真正意义上的虚拟化校园还有一段距离.
第1期马吉庄：虚拟现实技术在教育中的应用
马吉庄：虚拟现实技术在教育中的应用第1期
4存在的问题
4.1硬件方面
虚拟现实技术对硬件设备的要求比较高,特别是沉浸式的体验过程中,设备的好坏直接关系到沉浸式体验的效果.而目前,相关硬件设备存在使用不方便、效果不理想的情况,难以达到虚拟现实系统所需的要求,影响了学习者的体验.而且,这些设备的比较贵,需要大量资金支持后续的研究.
4.2软件方面
我国虚拟现实技术处于发展前期,很多技术尚不成熟,亟待完善.相关软件五花八门,但这些软件的语言专业性比较强,通用性和易用性比较差.同时,由于硬件设备的限制,软件开发成本昂贵,而且软件所能实现的效果受空间和时间影响很大.
4.3应用方面
如何实现传统教学和虚拟现实技术的有效整合仍然是一个亟待解决的问题.我国的虚拟现实技术在教育中的应用目前正处于尝试阶段,很多问题都需要积极探索,才能得到答案.比如,虚拟现实技术融入传统教学后,教学环境怎样设置才能符合学生的认知过程,引导学生对知识的主动建构？只有结合我国学生的学情,结合国外虚拟现实应用教育的实例,积极探索,才能找到真正有效的将传统教学与教育虚拟现实技术相整合的策略［4］.
参考文献：
［1］黄晓萍.Web3D技术及新一代标准X3D［J］.计算机与现代化,2003(10)：1012.
［2］李建荣,孔素真.虚拟现实技术在教育中的应用［J］.实验室科学,2014(6)：68.
［3］杨建强.虚拟现实认识问题研究［D］.重庆：重庆大学,2006(5)：1518.
［4］孙倩娜.虚拟现实技术的发展及其在教育中的应用［J］.科技信息,2007(6)：2023.
（编辑：潘静）
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参考文献：
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