浅析虚拟现实技术在高校计算机课程中的应用

来源:用户上传      作者: 卫永强

　　【摘 要】 目前，虚拟现实技术已在各个领域被广泛应用，高新科技的发展推动高校教育的发展。如何利用现代高新科技手段， 最终服务高校计算机教育，加快实现理论实践教学一体化进程。对我们高校教育工作者来说，就显得尤为重要了。
　　【关键词】 虚拟现实技术 计算机 教学
　　虚拟现实技术作为一项高新尖端技术，已在人们日常生活及学习中被越来越广泛的应用，其应用于高校计算机教学也已经成为一种发展方向。作为一项改革创新型的教学手段，虚拟现实技术在高校计算机教学中的应用，使传统的理论教学与实践教学模式发生改变，为高校计算机教学改革提供了新的发展方向。虚拟现实技术的应用改变了计算机教育中教与学的关系，提高了教育手段，丰富了教学过程、改善了教学环境，使得理论教学与实践教学相统一，实现了高校计算机教育教学的一体化。同时改进学生学习方法、提升学生自学能力，提高学生学习创造性。
　　1 高校计算机教学面临的问题
　　当前，高校计算机课程的设置和教学已经相对滞后，新一轮的教学改革势在必行。高校计算机教学方式主要采用两种方式：一种是理论教学；另一种是实践教学。这两种方式既有区别又有联系。区别是，理论教学是在课堂上传授书本中的知识，实践教学是进行具体计算机操作，重在提高学生学习能力。联系是，理论教学辅助于实践教学，实践教学来源于理论教学。但是在传统的理论教学与实践教学中，理论与实践都是相对孤立的，缺乏统一性。一方面理论教学多采用传统多媒体形式，即幻灯片或flash的形式进行授课，虽然在多媒体中加入了相关素材元件，但是缺乏与学生互动，不能充分地调动学生学习的积极性，就无法提升学生上课热情，学生思想就会受到束缚，从而无法提高教学质量。另一方面计算机和其他工具一样，重在操作、掌握，计算机教学授课也是如此。在传统教学中，学生无法从教课中获得相应步骤，不能身临其境的感受到具体操作流程。因此，教师展示多媒体课件中的知识，很难被学生有效地吸纳，也就失去了使用多媒体技术的原有价值。使理论教学与实践操作发生脱节。在具体计算机操作中，学生的动手能力就得不到提高，在计算机实训中，计算机实物成本也需在逐年增加，并且在操作过程中，多次使用会产生实物的耗损，从而增加了教学资源的投入、提高了教育成本。
　　2 虚拟现实技术简介
　　虚拟现实，英文名为Virtual Reality，简称VR，有时也称三维虚拟现实、虚拟现实仿真。它包含多种技术，其中有计算机图形学、仿真技术、多媒体技术、人工智能、多传感器技术、并行处理技术、计算机网络技术等。当前，很多领域如医疗、军事科技、教育、农业、工业技术都已采用其相关技术。它利用计算机软硬件集成技术，给使用者营造一个虚拟真实的环境，在这个环境中，使用者利用其输出设备，可以在虚拟真实的三维空间，体会到沉浸的感觉，有真实感，可以进行互动，听到逼真的声效，甚至嗅到气味。总之，在视觉、听觉、触觉方面用户会有身临其境的感受。
　　3 虚拟现实技术在高校计算机教学中的应用
　　3.1 虚拟现实技术在计算机理论教学中的应用
　　以往计算机教学，传统多媒体占大部分，传统多媒体一般是由文字、图片、声音或视频资料相融合的幻灯片，抑或是直接观看教学录像，学生只能被动接受。教学时间和空间使得在课堂教学时无法使学生进行具体的实训操作，从而使教学与实训发生脱节，尤其是在计算机硬件教育过程中，这个矛盾尤为突出。学生也无法展开全面的使用或根本不能进行及时操作。如果在高校计算机教学中使用虚拟现实技术，可以使教学与实训很好的结合起来，在教学形式方面，使单一的幻灯片教学变成学生身临其境的教学，学生对计算机实物的认识也由感性变成了理性，这种生动、浸入式计算机授课，极大的提高了学生学习的兴趣，在教学中，学生参与度的提高有利于提高教学效率，为计算机实训打下了坚实的基础。
　　3.2 虚拟现实技术在计算机实训教学中的应用
　　高校计算机教育重在实训教学。实训教学主要是以培养学生动手能力、技能提升为主。在实训教学中，受实训条件、实训环境的限制，往往学生无法反复实训，多次实训，从而无法提高实际动手操作能力。如果使用虚拟现实技术建立计算机虚拟实验室，在虚拟实验室不消耗任何材料，无需考虑计算机实物成本的增加，无需考虑实训会产生实物的损耗，也不会增加实践教学成本，还可以使学生身临其境般的操作虚拟计算机硬件设备。在实际操作中，可以人为的设置多种硬件故障，学生可以在不受外界条件限制的情况下，可以反复实训，多次实训，直到结果满意为止。利用虚拟现实技术建立计算机虚拟实验室不但可以节约教学成本，还能提高学生的积极性、激发学生的创造力。有效地解决实训条件与实训要求、实训效果之间的矛盾。
　　3.3 虚拟现实技术实现了计算机的一体化教学
　　传统理论教学和实践教学都是相互孤立的，缺乏统一性。虚拟现实技术的应用使高校计算机教学模式发生改变，使理论教学与实践教学有效的结合在一起，组成有机整体。施教过程中，利用虚拟现实技术可以贯穿于学生培养的全过程，即将理论和实践教学的内容合二为一、环环相扣，有效避免二者的分离和脱节；打破了传统理论与实践教学由于人为划分而造成的时间和空间的差别。使用虚拟现实技术的先进手段教学，引导学生进行研究性学习和创新性实验，培养学生发现、分析和解决问题的兴趣和能力，提高了整体的教育教学质量，使教学完整、有效、可持续发展。虚拟现实技术为高校计算机教育提供了生动、逼真的教学环境，实现了教、学兼备，互动交流，学生在学习计算机技术过程中可以和直接计算机进行三维式交互，让学生积极的参与到学习当中，增加学生学习的热情度，提高学生学习的创造力，培养职业素养好，技能水平高的人才。同时也节约了教育教学成本。提高了教学质量，增加了教学效果。
　　参考文献：
　　[1]周涛.基于虚拟技术的汽车制动仿真系统实现[J].职业，2011（23）.
　　[2]刘凤强.让虚拟现实技术应用于中职课堂教学[J].学苑教育，2011（23）.
　　[3]李鉴，李源，冒东奎.基于虚拟现实的机器人仿真系统[J].宁夏工程技术，2008（02）.
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