欧耶娱乐
当前位置:首页 - 拉丁舞 >

VR技术的教育应用

2019-10-01来源:黑龙江商业资讯

2017 年1 月19 日,国务院关于印发《国家教育事业发展“十三五” 规划》的通知里提到:“要全力推动信息技术与教育教学深度融合。综合利用互联网、大数据、人工智能和虚拟现实技术探索未来教育教学新模式。”VR技术(即虚拟现实技术)与教育的融合得到政府的大力支持。VR技术着眼于空间的搭建和多维度的视听体验,区别于传统的二维效果,多了身临其境的介入感,提供以往不可能的沉浸式与互动性体验,让传统教育真正有可能发生改变,目前VR作为教育工具已在全国多所学校的课堂上得到应用。

一、VR技术的认识

VR(Visual Reality)技术是一种高度仿真的模拟人在自然环境中视、听、动等行为的人机界面技术。VR 技术通过多媒体传感交互设备使人进入一种虚拟的环境,产生身临其境的感觉。通过 VR系统进行学习和教育,不光可以减少现实空间中某些训练操作的困难和危险,更可以使训练造价得到大幅度降低。虚拟现实技术继多媒体、计算机网络之后,是教育领域内最具有应用前景的一项技术。

VR系统按照不同的类别有不同的标准,通常情况下可以分为三类:

1.桌面虚拟现实系统

桌面虚拟现实系统是一款基于普通PC平台的小型的虚拟现实系统,它主要是利用图形工作站和立体显示器,产生虚拟情境,参与者可以使用数据手套、三维鼠标、力反馈器或者其他手控输入设备,实现虚拟现实技术。计算机的屏幕是参观者观察虚拟境界的一个窗口,立体显示器用来观看三维虚拟场景的立体效果,它所带来的立体感能够使参与者产生一定的投入感。  

桌面虚拟现实系统主要包括VR立体图形显示、效果显示、人机交互等几部分。桌面虚拟现实系统虽然没有完全沉浸式的效果和性能,但是因为成本相对较低,所以应用的比较普遍。因此,桌面虚拟现实系统被认为是初级的虚拟现实技术的应用,也是投入虚拟现实技术研究的初级阶段。

2.沉浸式虚拟现实系统

沉浸式虚拟现实系统提供参与者完全沉浸的体验,使用户有一种置身于虚拟世界中的感觉。它的特点就是:利用头盔显示器把用户的视觉、听觉封闭起来,产生虚拟视觉,同时,它利用数据手套把用户的手感通道封闭起来,产生虚拟触动感。系统采用语音识别器让参与者对系统主机下达操作命令,与此同时,头、手、眼均有相对应的头部跟踪器、手部跟踪器、眼睛视向跟踪器的追踪,能够使系统达到尽可能的实时性

3.分布式虚拟现实系统

分布式虚拟现实系统是基于网络虚拟环境,在这个环境中,多个用户同时参加一个虚拟现实环境,通过计算机和网络对这个虚拟环境进行观察和操作,从而实现与其他用户的交互,并共享信息。分布式虚拟现实系统的特点就是可以实现实时交互,资源共享,用户互动。

二、对VR课堂的认识

VR技术在教育领域的应用最常见的就是VR课堂,VR技术能将现实带进虚拟世界里,模拟出诸多学生们可能遇到的场景,从而达到教育训练、解决问题的目的。在VR课堂中让学生从体验中进行学习,也可以说VR课堂是VR技术和教育的有效完美结合。

1.VR课堂的内涵

基于网络环境下的数字化学习,平板电脑及相关app、教学平台、微信、微课这些数字化学习工具、平台和资源都成了课堂上的“常客”。随着这些数字化工具、平台、资源的进入,课堂不知不觉发生着改变,信息技术的应用拓展了教与学的时间和空间。而VR(即虚拟现实)技术是在虚拟仿真技术基础上进行升级的产物。使用者不仅能够通过虚拟现实系统感受到在客观物理世界中所经历的“身临其境”的逼真性,而且能够突破时间和空间以及其他客观的限制,感受到真实世界中无法亲身体验到的经历。虚拟现实技术可以广泛用于学习情景的创设,增加学习内容的形象性和趣味性,进而实现模拟训练。通过 VR 课堂的学习,不光可以减少现实空间中某些训练操作的困难和危险,更可以使训练造价得到大幅度降低。

2.VR课堂的优势

(1)化抽象为体验的沉浸式课堂

情境教育源于认知与情境学习的理论与实践,该理论指出学习者参与基于社会情境的一般文化实践是个人知识结构形成的源泉,在特定情境中获得的知识比所谓的一般知识更有力和更有用,因此,要将学习置于知识产生的特定的物理或社会情境中。VR技术能够呈现虚拟的学习环境,虚拟的学习环境中可以动态呈现不同的学习情境,为课堂学习情境创设真实的沉浸感和视觉动态。VR 技术的发展可以为学生创造课堂需要的虚拟教室、虚拟教学场景、虚拟实验等场景。学生只需在教学情境发生过程中头戴VR 虚拟设备,即可模拟参与虚拟场景,可以360°无死角观察每个细节动作,真正沉浸在虚拟场景当中。课堂中无论是静止的建筑物、博物馆、名胜的讲解场景,还是动态的历史轨迹和战争场景,还是具有危险发生的实验场景,甚至精妙的自然现象,如火山爆发、分子运动等,均可在课堂中一一呈现。这样虚拟现实的场景,打破了传统课堂学习环境的局限性。

——祁玲,朱自强.VR技术在旅游类课程教学中的应用研究[J].江苏科技信息,2018,35(12):69-71.

(2)化被动为主动的教学模式

基于VR的课堂教学模式,让学生在知识学习过程中,不断在虚拟场景中探索、实验,获得所需知识,真正做到做中学习,学习的方式变成他们自主获取的过程。学习的过程也是不受时空限制的,学习的过程是由学生在自主参与过程中通过意义建构产生的,教师在整个过程中承担的作用只是引导者、学生意义构建过程中的帮助者和刺激者。

因此,传统教学模式中固有顺序的教学设计在VR 技术的支撑下将被打破。基于VR 的课堂教学模式中,教学环境和教学过程都是非线性的,学习者主动的在VR 系统中随时随地无先后顺序地获取知识信息,教师同样如此。教师在整个VR 系统中的教学呈现也不止微课、慕课这样的简单二维呈现,还可以虚拟教学呈现,学生在虚拟环境教学中亲自参与学习过程。

三、VR课堂的问题

1.功能依然不够完善,用户体验需要加强

目前 VR 教育系统的研究仍旧处于初级阶段,它所包含的功能不够完善,我们看到目前国内的 VR 教育系统都是提供一些简单的三维场景,用来还原课程内容场景,让学生更好地融入到事件发生情境中,更好的理解一些公式及其原理。

2.缺乏庞大的资源库

一个完善的VR教育系统必须拥有庞大的资源库,才能够满足用户的需求。我们知道虚拟现实设备主要是通过对图像进行处理,然后通过从人体接受过来的感官信号对图像进行变换,然后利用显示设备展现出3维立体影像。这些都需要庞大的存储区域才可以实现,同时对于完善的虚拟现实教学设备而言,它不仅要存放一种学科的全部理论知识点,3维模拟场景影像,还包括学生的学习记录,学生查询的相关资源,教师考核试卷资源等等。由此可见,VR教育系统必须要建立一个庞大的资源库,但是目前对于一般的学校而言,还不能做到,但是未来,我相信科研者肯定会解决这个问题。

3.对网络通信带宽有较高的要求

虚拟现实系统是基于网络的虚拟环境,在这个环境中,位于不同物理环境位置的多个用户或多个虚拟环境通过网络相联结,这个特点正好满足多个学生和老师在虚拟情境中进行交互,共同学习。但是,在分布式虚拟现实系统中,网络带宽是虚拟世界大小和复杂度的一个决定因素。当参加者增加时,带宽需求也随着增加。因此,分布式虚拟现实系统对网络通信带宽有较高的要求,并且高度依赖于中心服务器。

四、VR课堂在国内外发展现状

1.国外现状

早在 1992 年,美国东卡罗琳那大学建立了虚拟现实技术与教育实验室,以确认虚拟现实技术适合教育应用的可能性,当时的虚拟现实技术软件和硬件,比较虚拟现实教学与其它教育媒体的效果,考察虚拟现实技术对教育的影响及其在真实世界中的应用。

在欧洲,英国在虚拟现实技术的研究与开发方面是领先的,英国非常重视虚拟现实技术在进行教育教学方面上的应用,在 Newcastle-Upon-Type 中学建立的教育虚拟现实技术工程是在英国的第一个,也久负盛誉。该工程以Dimension International技术为基础,并使用 Dimension 的VR即虚拟现实技术软件包。同时诺丁汉大学的 Virtual Reality Appli-cation Research Team ( VIRART) 项目在教育和学术方面对虚拟技术进行非常有益的研究和探索,其主要目标在于探索桌面虚拟现实技术的输入、输出设备,为虚拟现实技术装备小型化和可推广性做出了一定贡献。VIRART小组还和许多学校携手合作、共同开发了针对学习上有困难和身体严重残疾的孩子的基于桌面的虚拟现实技术系统。

——李建荣,孔素真.虚拟现实技术在教育中的应用研究[J].实验室科学,2014,17(03):98-100+103.

2.国内现状

VR教育早已走入各大公司例如微软、谷歌、百度和网易等。而新东方、泛美教育也已进军VR英语课堂。各大高校也已建立VR实验室,其中包括清华大学、北京航空航天大学、北京师范大学、山东大学、北京大学等。

将VR作为教育工具应用在校园课堂上,将为学生展现一个个模拟现实场景,VR课堂已走进了全国部分学校,例如2016年4月5日下午,北京中关村第二小学与北京微视酷科技有限责任公司合作的 VR 虚拟现实“IES 沉浸式教学系统”公开课正式开讲;2017 年6 月26 日,河南省第一间VR超级教室落地郑州市中原区伊河路小学,VR教育公开课正式启动。通过运用VR 技术,学生在虚拟的场景中获得真实感受,可与多种教学场景融合。北京,河北、广西、内蒙古、四川、广东、海南等相继开展了VR课堂体验。

五、VR课堂在通州区的实践探索

VR课堂在全北京市乃至全国都在缓慢推进,而在通州区也已经有学校开始着手尝试VR课堂。

北京小学通州分校致力于把虚拟现实技术与教学情景相融合,以沉浸式体验和互动探索这两类优质VR教学资源为核心,将抽象的知识、概念情景化,提供给教师轻松、便捷的智能化教学互动操作,为学生们打造高仿真、沉浸式、可交互的智慧学习空间。

北京教科院通州区第一实验小学则从另一个角度引入VR课堂,运用VR虚拟现实技术开展的一节创建和体验虚拟世界的课程。课堂上,学生根据教师的讲解和提示,在计算机VR-3D场景中动手实践来搭建自己的设计成果,在完成别墅主体结构的基础上,对室内外进行装修美化,提升了学生结合实际生活发挥想象的能力和创造实践能力。


                             (编辑 王心怡)


转载文章地址:http://www.peripheralsurveys.com/ladingwu/16847.html
(本文来自欧耶娱乐整合文章:http://www.peripheralsurveys.com)未经允许,不得转载!
标签:
网站简介 联系我们 网站申明 网站地图

版权所有:www.peripheralsurveys.com ©2017 欧耶娱乐

欧耶娱乐提供的所有内容均是网络转载或网友提供,本站仅提供内容展示服务,不承认任何法律责任。