虛擬現實(shí)技術(shù)在遠程教育中的應用論文

　　摘要：虛擬現實(shí)技術(shù)具有獨特的技術(shù)優(yōu)勢，在現代遠程教育領(lǐng)域具有良好的應用前景。結合虛擬現實(shí)技術(shù)在現代遠程教育領(lǐng)域的應用，本文論述了該技術(shù)的主要優(yōu)勢和主要的應用模式，分析了應用過(guò)程中應該關(guān)注的若干問(wèn)題。

　　關(guān)鍵詞：虛擬現實(shí)；遠程教育；應用模式

　　一、引言

　　教育技術(shù)的發(fā)展緊緊伴隨著(zhù)技術(shù)進(jìn)步的步伐發(fā)展，隨著(zhù)信息技術(shù)的飛速發(fā)展現代教育技術(shù)也呈現出日新月異的局面。有研究表明，隨著(zhù)通信技術(shù)和信息技術(shù)的不斷發(fā)展，有關(guān)教育技術(shù)特別是遠程教育技術(shù)的研究呈現出由電視技術(shù)到計算機技術(shù)再到網(wǎng)絡(luò )技術(shù)的發(fā)展路徑。例如美國早期的教育技術(shù)研究集中在視聽(tīng)教育方面，對電視媒體比較關(guān)注。90年代以后，計算機逐漸普及應用，教育技術(shù)相關(guān)的新詞語(yǔ)，如“Courseware”“Hypermedia”和“ComputerSoftware”等大幅度出現。今天，隨著(zhù)新教育理念和教育技術(shù)的發(fā)展，特別是虛擬現實(shí)和數字媒體技術(shù)的發(fā)展，“遠程網(wǎng)絡(luò )教育平臺”“MOOC課程”“虛擬教室”“虛擬實(shí)驗”等新術(shù)語(yǔ)又不斷出現在現代教育技術(shù)研究的舞臺上，呈現出新的發(fā)展局面。我國是教育大國，發(fā)展現代遠程教育已成為我國教育發(fā)展的一項戰略措施。近年來(lái)，在我國教育技術(shù)主要的研究刊物中，包括《電化教育研究》《中國電化教育》《中國遠程教育》《開(kāi)放教育研究》《現代教育技術(shù)》《現代遠距離教育》，對包括虛擬現實(shí)技術(shù)在內的新的信息技術(shù)應用做了大量研究。本文在綜合分析相關(guān)文獻的基礎上，分別論述虛擬現實(shí)技術(shù)主要的應用特點(diǎn)、虛擬現實(shí)在教育技術(shù)中的應用模式和關(guān)鍵技術(shù)。

　　二、虛擬現實(shí)技術(shù)應用于遠程教育的主要優(yōu)勢

　　我國的遠程教育經(jīng)歷了三個(gè)發(fā)展階段：一是主要依靠郵政通訊手段進(jìn)行函授教育；二是利用廣播和電視開(kāi)展廣播電視教育；三是以信息為基礎開(kāi)展的現代遠程教育。特別是20世紀90年代以來(lái)，隨著(zhù)計算機網(wǎng)絡(luò )為代表的遠程傳輸技術(shù)和移動(dòng)計算技術(shù)的發(fā)展，隨著(zhù)多媒體、虛擬現實(shí)等新型媒體技術(shù)的發(fā)展和應用，現代遠程教育成功突破了傳統面授教育的局限，提供了一種突破時(shí)空界限、資源共享、交互沉浸式的學(xué)習環(huán)境。其中，虛擬現實(shí)技術(shù)發(fā)揮著(zhù)重要的作用�！疤摂M現實(shí)技術(shù)”是一種利用計算機為用戶(hù)生成模擬人物和場(chǎng)景的技術(shù)，該模擬的人物和場(chǎng)景非常相似于所對應的現實(shí)世界人物和場(chǎng)景，使用戶(hù)能夠得到一種類(lèi)似真實(shí)世界所能給與的感受和體驗。所以又稱(chēng)為虛擬現實(shí)技術(shù)可以虛擬出“一個(gè)真實(shí)的世界”。虛擬現實(shí)技術(shù)同時(shí)還具有鮮明的特色—3I特性：“沉浸(Immersion)”“交互(Interaction)”和“想象(Imagination)”。虛擬現實(shí)技術(shù)首先追求的是能夠達到沉浸的“真實(shí)”體驗，能夠提供有效的人機“交互”，能夠為用戶(hù)提供一種甚至超越現實(shí)意境的“想象”空間。虛擬現實(shí)技術(shù)是一門(mén)綜合性的技術(shù)，不僅包括圖形學(xué)、圖像處理、模式識別、網(wǎng)絡(luò )技術(shù)、并行計算技術(shù)、人工智能等特殊的信息技術(shù)，而且涉及數學(xué)、物理、通信，甚至與氣象、地理、美學(xué)、心理學(xué)和社會(huì )學(xué)等相關(guān)知識。如果真的能夠方便地生成各種虛擬的現實(shí)世界，同時(shí)又具有3I特性，必將在遠程教育中發(fā)揮重要的作用。

　　三、虛擬現實(shí)技術(shù)在遠程教育領(lǐng)域的主要應用模式

　　前一個(gè)時(shí)期，我國遠程教育技術(shù)大多還是基于網(wǎng)頁(yè)的遠程教育平臺，依靠文字和平面動(dòng)畫(huà)提供在線(xiàn)的教育服務(wù)。由于教育者和學(xué)習者的時(shí)空相對分離而無(wú)法提供身臨其境的學(xué)習環(huán)境，也由于教育內容更多屬于單向的線(xiàn)性播放模式而無(wú)法提供人機交互環(huán)境，還由于只是通過(guò)視頻進(jìn)行演示教學(xué)而無(wú)法提供真實(shí)的實(shí)驗教學(xué)環(huán)境，大大降低了學(xué)習的主動(dòng)性，已無(wú)法激起學(xué)生的學(xué)習興趣和積極性�，F代遠程教育的發(fā)展趨勢是網(wǎng)絡(luò )化、智能化、虛擬化。虛擬現實(shí)技術(shù)因其特有的多感知性、浸沒(méi)感、交互性和想象性等特點(diǎn)，在遠程教育中具有強大優(yōu)勢和潛力。虛擬現實(shí)技術(shù)本身也在發(fā)展之中，基于虛擬現實(shí)技術(shù)的應用也在實(shí)踐探索之中。從目前情況看，虛擬現實(shí)技術(shù)在遠程教育中的主要應用可以分為兩個(gè)層面：一是簡(jiǎn)單應用，基本上是在教室教學(xué)資料中運用虛擬現實(shí)技術(shù)制作課件，將抽象問(wèn)題和復雜問(wèn)題直觀(guān)化、可視化。例如醫學(xué)教育中的人體結構和各類(lèi)生命循環(huán)系統功能演示等。二是高級應用，所謂高級是用虛擬現實(shí)技術(shù)專(zhuān)門(mén)制作特殊功能的系統，并在遠程教育平臺上使用。這類(lèi)高級的虛擬現實(shí)應用主要包括三個(gè)方面：一是虛擬訓練場(chǎng)和虛擬實(shí)驗室。專(zhuān)門(mén)提供規模較大的分布式專(zhuān)業(yè)訓練和實(shí)驗環(huán)境。例如軍事訓練環(huán)境，運用軍事仿真技術(shù)、虛擬現實(shí)技術(shù)和分布計算技術(shù)，構建真實(shí)的軍事對抗訓練環(huán)境，這已經(jīng)是成功的應用模式了。同樣，在一般的學(xué)科專(zhuān)業(yè)教學(xué)中，可以通過(guò)建構虛擬實(shí)驗室，使得許多現實(shí)的實(shí)驗室功能可以虛擬化。二是虛擬教室和學(xué)習環(huán)境。這類(lèi)應用主要是提供虛擬的數字校園，在網(wǎng)絡(luò )化的數字校園里有著(zhù)許多不同授課內容的“教室”，有著(zhù)虛擬化的校園、圖書(shū)館和學(xué)科專(zhuān)業(yè)網(wǎng)站，甚至有著(zhù)同類(lèi)學(xué)員的學(xué)習“社區”。三是虛擬創(chuàng )新設計環(huán)境�，F代教育提倡的創(chuàng )新學(xué)習，隨著(zhù)虛擬現實(shí)技術(shù)的運用也逐漸成為了可能。利用虛擬現實(shí)技術(shù)可以建立實(shí)際動(dòng)手設計環(huán)境，學(xué)生可以開(kāi)展近乎真實(shí)的創(chuàng )新設計。如服裝設計、藝術(shù)設計和科技產(chǎn)品設計。如果再能夠利用產(chǎn)學(xué)研結合的機制，這樣的設計環(huán)境將會(huì )是非常有意義的�？傊�，運用虛擬現實(shí)技術(shù)人們可以虛擬出一個(gè)真實(shí)的校園環(huán)境或者構建一個(gè)虛擬的學(xué)習環(huán)境，經(jīng)過(guò)實(shí)時(shí)渲染的分布式虛擬現實(shí)環(huán)境將會(huì )讓學(xué)生在虛擬現實(shí)空間中學(xué)習的感受就如同在3D游戲中一樣，他們可以實(shí)時(shí)地進(jìn)行三維交互、實(shí)時(shí)地參與教學(xué)活動(dòng)、與教師進(jìn)行溝通。

　　四、虛擬現實(shí)技術(shù)應用于遠程教育應該重點(diǎn)關(guān)注的問(wèn)題

　　虛擬現實(shí)技術(shù)具有非常理想的發(fā)展前景，但是仍處于快速發(fā)展的階段。虛擬現實(shí)技術(shù)運用于遠程教育，應該分別從技術(shù)和應用兩個(gè)方面關(guān)注以下問(wèn)題。從技術(shù)的角度，要重點(diǎn)關(guān)注虛擬現實(shí)關(guān)鍵技術(shù)發(fā)展的動(dòng)態(tài)。要想理想地用計算機生成真實(shí)感很強的虛擬世界，并且能夠在廣域網(wǎng)范圍內交互使用，技術(shù)難度是很大的。目前大多數人認為有五項關(guān)鍵技術(shù)正在積極突破。

　�。ㄒ唬﹦�(dòng)態(tài)環(huán)境建模技術(shù)一般說(shuō)環(huán)境建模比對象個(gè)體建模復雜，而動(dòng)態(tài)的環(huán)境建模更具有挑戰。動(dòng)態(tài)環(huán)境建模目的是獲取實(shí)際環(huán)境的三維數據，并根據應用的需要，利用獲取的三維數據建立相應的虛擬環(huán)境模型。

　�。ǘ�）實(shí)時(shí)三維圖形生成技術(shù)目前三維圖形技術(shù)盡管已經(jīng)較為成熟，但是如何實(shí)現“實(shí)時(shí)”生成仍然是挑戰。

　�。ㄈ�）立體顯示技術(shù)目前虛擬現實(shí)的交互能力主要依賴(lài)于立體顯示和傳感器技術(shù)。但現有的虛擬現實(shí)還遠遠不能滿(mǎn)足需要，虛擬現實(shí)設備的跟蹤精度和跟蹤范圍也有待提高。

　�。ㄋ模┫到y開(kāi)發(fā)工具和運行平臺虛擬現實(shí)應用的開(kāi)發(fā)比較復雜，效率和質(zhì)量保證也很困難，網(wǎng)絡(luò )化的運行平臺也很難滿(mǎn)足廣域網(wǎng)環(huán)境。目前還必須重點(diǎn)研究虛擬現實(shí)的有效開(kāi)發(fā)工具和高效分布式運行平臺。

　�。ㄎ澹┫到y集成技術(shù)集成技術(shù)包括信息的同步技術(shù)、模型的標定技術(shù)、數據轉換技術(shù)、數據管理模型、識別和合成技術(shù)等等。由于虛擬現實(shí)中包括大量的感知信息和模型，因此系統的集成也非常復雜。從應用角度，要更新教育觀(guān)念并能夠有效運用建模技術(shù)構建學(xué)習環(huán)境。包括如何運用建模技術(shù)構建與教學(xué)相關(guān)的對象和場(chǎng)景，如何構建以學(xué)生為主體的自主學(xué)習過(guò)程，如何設計人機交互環(huán)節等等。當然熟練掌握虛擬現實(shí)技術(shù)和數字媒體技術(shù)是重要的應用基礎。正像高質(zhì)量的動(dòng)漫游戲制作非常不易一樣，好的虛擬現實(shí)教育作品的研發(fā)也是具有挑戰性的。

　　五、結語(yǔ)

　　現代教育技術(shù)的應用逐漸呈現出網(wǎng)絡(luò )化、智能化和虛擬化的重要趨勢。虛擬現實(shí)技術(shù)在現代遠程教育領(lǐng)域的主要應用模式包括：虛擬訓練場(chǎng)和虛擬實(shí)驗室、虛擬教室和學(xué)習環(huán)境、虛擬創(chuàng )新設計環(huán)境。當前相關(guān)的關(guān)鍵技術(shù)和新的應用模式都還在積極的發(fā)展之中，有著(zhù)良好的前景。

　　參考文獻

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