虚拟现实技术在计算机专业教学中的应用思考

来源:用户上传      作者: 熊昱 彭昊

　　【摘要】虚拟现实技术在计算机教学中进行应用，其能够有效提高学生的学习兴趣，培养学生的探索能力和创新能力。本文对虚拟现实技术的概念和特点进行了阐述，并且分析了虚拟现实技术在计算机实践教学中的实践应用，从而有效提高计算机教学的效率。
　　【关键词】虚拟现实技术 计算机专业教学 应用
　　一、前言
　　随着科技的快速发展，一些新型的多媒体教学方法也在不断出现，虚拟现实技术作为一种综合的信息技术，其在教学领域得到了广泛的应用。虚拟现实技术能够改变使我们的教育思想，解决我们以前不能够解决的问题，其对教育领域带来了很大的改变。特别科技的研究、虚拟校园、虚拟教学等方面，给人们带来了前所未有的体验。
　　二、虚拟现实技术的概述
　　（一）虚拟现实技术的概念
　　虚拟现实技术是利用计算机来生成一个仿真环境，通过各种传感设备来使得用户能够“输入”到环境中，实现用户和环境之间进行自然交互的技术。这里所谓的仿真环境是由计算机生成的立体图形和表面的色彩，然后通过视觉、听觉、触觉等等给用户进行反馈，使得用户能够产生身临其境的可视化仿真感觉，它可以是一个特定的现实世界中，也可以是一个纯想象的环境中。
　　（二）虚拟现实系统的构成
　　虚拟现实系统包括计算机、输入输出设备、应用软件和数据库等。
　　（1）计算机：计算机是整个系统的核心，其是虚拟世界的引擎，它主要负责生成虚拟世界的生成，并且需要实现人在虚拟世界中的自然交互功能。
　　（2）输入和输出设备。在虚拟现实系统中，实现自然交互用户和虚拟世界之间的连接，必须采用输入和输出设备，来识别用户输入的各种形式，并且需要实时生成相应的反馈，将反馈信息输入到系统中。
　　（3）应用软件系统：应用虚拟现实系统软件主要是用来完成虚拟世界几何模型、物理模型、运动模型的构建和生成，并且对虚拟立体模型管理技术、实时显示技术和虚拟世界的数据库进行有效的管理。
　　（4）数据库：数据库主要是用于存储虚拟世界中的各种信息。
　　（三）虚拟现实技术的特点
　　虚拟现实技术主要有三个突出的特点：沉浸性、交互性和想象性。沉浸性主要指的是电脑操作员作为人机环境的主要操作者存在于一个虚拟环境中，并且需要通过多维的方式来建立虚拟环境和计算机进行交互，使参与者能够产生身临其境的感觉。交互性指的是运营商在各种各样的虚拟环境中遇到的对象交互的能力，这是人机中的关键因素。想象性指的是用户的感觉器官在接受到刺激后，并且结合固有的知识经验来产生一些创意，进入到一个幻想的环境中，能够在幻想的环境中充分发挥自身的想象力。
　　（四）虚拟现实技术的分类
　　虚拟现实系统有三类：桌面虚拟现实系统、沉浸虚拟显示系统和以及布式虚拟现实系统。桌面虚拟现实系统也被称为是窗口中的虚拟现实系统，使用个人电脑和工作站来进行模拟，这类系统由于主要是使用立体显示技术来进行显示，其分辨率更高，价格也相对比较便宜。浸入式虚拟现实系统是用户使用头盔显示器将自身的视觉、听觉等感官进行封闭，使得自己产生的幻觉，并且置身于虚拟环境中，不会和外部现实世界进行互动和交流。处于不同位置的用户可以不用受到物理时空的限制，其就好比进入到一个现实世界当中，通过姿势、声音或文字等进行交流，讨论，甚至可以完成困难任务的设计和一些艰难任务的演练操作。
　　三、虚拟现实技术在计算机专业实践教学中的应用
　　利用虚拟现实技术来进行计算机专业的教学，需要构建一个虚拟多媒体实验室，让学生可以进入虚拟实验室当中，使得他们能够身临其境来操作虚拟仪器。虚拟实验室是由虚拟现实技术创建一个能够在其中进行试验的虚拟环境，在这种环境下，学习者可以真正的接近实验室现场操作。
　　我们以电子电路实验教学为例，学生要想进行电路焊接实验，学校就需要购买大量的电子元器件，学生焊接不当就会造成很大的浪费。使用虚拟实验室能够模拟电路焊接实验，学校就不需要购买任何的电子元器件，学生可以在计算机软件仿真系统中模拟各种仪器、设备、组件、实验设备和实验条件，并且能够以文字、图形或动画等方法进行显示。学生在虚拟实验室环境下，他们能够充分利用虚拟实验仪器，并且根据实验的需要来设计实验过程，并且对实验设备、实验内容、实验结果进行统计分析等等，所有的实验过程都是通过计算机来完成。学生能够免费使用各种器材，然后连接到一个虚拟的开关和电源，以及信号发生器、测试量仪器如示波器虚拟仪器测试，并且需要观察记录实验数据和结果。用软件来模拟设备做实验，这样就可以得到真实实验设备相同的实验结果。所以，利用虚拟现实技术，不仅能够保证教学效果，还能够大大节省成本。
　　通过在虚拟实验室进行实验操作，这样不仅可以缩短实验的时间，还能够获得更加直观和真实的试验效果，其能够获得理想的实验结果。虚拟技术还能够利用一些不可见的结构原理和不能够进行重组的精密设备进行模拟训练。此外，这种拥有先进的和共享的虚拟实验，容易进行扩充，非常容易改变教学项目，这样就能够减少实际的实验可能带来的风险，并且能够减少设备的投资基金。在进行虚拟技术实现教学的过程中，学生能够切身体验到高新技术带来的全新体验，还能够通过自身的实践，掌握操作技能，使得自身的动手能力和操作能力得到有效的提升。教学内容和教学方法能够在虚拟环境中及时进行更新，使得实验教学能够跟上技术的发展步伐。
　　四、结论
　　虚拟现实技术应用于计算机专业实践教学中，这是现代教育发展领域的一个新的焦点，虚拟现实技术在教学中的应用具有非常广泛的发展前景。虚拟实验的普及，不仅能够让学生都能够体验的实践操作，他们通过模拟动手进行实践，这样不仅可以提高他们的动手操作能力，还能够有效提高教学效率，从而达到更好的教学效果。
　　参考文献：
　　[1]郭会茹.虚拟现实技术在计算机教学实验中的应用研究[J].江西教育学院学报，2013.
　　[2]李建忠.虚拟现实技术在采矿专业教学中的应用[J].河北联合大学学报（社会科学版），2012.
　　[3]张明，王淑英，郭涛.虚拟现实技术在计算机专业实践教学中的应用[J].才智，2011.
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