基于虚拟现实技术的大学物理教学改革
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摘 要：虚拟现实技术作为现代教育技术的重要组成部分，在许多教学领域都起着重要作用。由于虚拟现实技术能够突破时间和空间的限制，营造逼真的、具有立体感的环境。因此对于大学的物理教学改革也有着重大意义。本文将通过对虚拟现实技术的简单介绍以及虚拟现实技术在物理教学中的发展方向提出基于虚拟现实技术的大学物理教学改革措施。
关键词：虚拟现实技术;高等教育;物理教学改革;教学策略与方法
一、虚拟现实技术的概念及构成
虚拟现实技术又被称为“灵境技术”，是一种包括信息技术在内的多种技术营造模拟环境的中高端技术。在信息技术飞速发展的今天，虚拟现实技术也出现了长足的发展。虚拟现实技术一般包括相应的虚拟现实处理器和软件系统、跟踪设备、传感器、语音识别系统等。它通过多种设备为使用者提供视觉、听觉、触觉上的综合性体验。而使用者在虚拟环境中，可以通过相应的作用器将人体动作转化为数据信息，进而使得虚拟环境发生相应的改变。在这种虚拟环境中，使用者的动作可以被环境捕捉到，环境所形成的影像跟隨变化会产生逼真的体验。在临床医学、军事训练等多个领域，虚拟现实技术已经得到了广泛的应用。尤其是在教育领域，虚拟现实不仅不受时间、地点、天气等多方面因素的影响，也能减少相应活动耗材的损失，受到了广泛的关注。与传统教学方法相比，虚拟现实技术存在较大的优势。例如较为抽象的数理逻辑关系、危险实验发生过程、立体化的建筑模型都可以借助虚拟现实技术来提高学生认识，使抽象的理论内容以更加直观、逼真的方法展现出来，并减少相应的浪费。
二、虚拟现实技术在物理教学中的发展方向
（一）虚拟实验室
虚拟现实技术对于学生的学习方式、教师的教学理念的改变具有很大的作用。在大学物理教学中，虚拟现实技术的优势主要表现在虚拟实验室和虚拟课堂教学上。虚拟实验室作为虚拟现实技术在教学中常见的方式，对于学生学习方式的改变具有重要作用。在大学物理教学过程中，实验室教学是学生掌握相应能力的重要过程。但是传统的实验室教学受制于环境、设备等多重因素，往往所需时间较长。当面对一些较为精密的器械设备时，学生的不当操作容易造成设备损坏和实验数据的不准确。因此，实验往往不能如期展开。但是，虚拟现实技术可以通过相应的设备构建一个虚拟实验室。在这个虚拟实验室中，实验所用的器材与设备都会虚拟化。但是由于有相应传感设备和跟踪设备的支持，实验的过程和操作手法不会受到影响。在这种虚拟实验室中，尤其是面对一些危险系数较高的实验，可以在有效保证学生安全的情况下促进学生能力的提高。同时由于虚拟现实技术可以将实物虚化，因此除了虚拟现实设备的投入，大学物理实验室的各种设备、耗材支出将有所下降。
（二）虚拟课堂教学
在虚拟实验室之外，虚拟现实技术在大学物理教学的发展方向还有虚拟课堂教学。虚拟课堂教学包括两层内涵。其一是与远程教学类似的虚拟课堂教学。教师可以通过提前录制的方式将课程内容上传到相应的学习平台，学生仅需通过身边的设备就可进行学习。这种方式不但提高了学生的学习效率和便利程度，更可以为学生营造一种舒适逼真的学习环境。
虚拟课堂教学的另一层含义是在物理课堂上使用虚拟现实技术。在物理的学习中，视觉理解是一个很有争议性的话题。也就是人们绝大多数是通过可视化的方式理解世界。但很多物理学知识具有高度抽象性，很难被学生掌握和理解。因此，如何使物理的学习具有可视化的特征就成为了一个经久不衰的问题，而虚拟现实技术给出了一个很好的答案。虚拟现实技术和其他教育技术相比所具有的特征是沉浸式学习、具有较强的互动性，同时学习者是以主人公的视角参与到学习中去的。这种教学方式可以有效提高学生在学习中的主观能动性。在大学物理教学中，教师可以通过虚拟现实技术创设直观的教学情境，促进学生对于抽象理论的学习。
三、基于虚拟现实技术的大学物理教学改革
（一）保障硬件设备的建设
虚拟现实技术的使用是教育一大进步。而要充分发挥虚拟现实技术的作用，首先就必须保障相应硬件设备的建设。虚拟现实技术目前已经在多个领域实现了应用，在市场中也广受消费者喜爱。但是同时也存在设备价格高昂、设备维护复杂的问题。因此，要以虚拟现实技术促进大学物理教学的改革，就必须把前起高昂的设备投入和后期的设备维护考虑进去，加强对于虚拟现实技术硬件设备的建设。
（二）充分开发虚拟现实技术在教学中的资源
其次，在大学物理教学中应用虚拟现实技术还要考虑对于这种技术的充分开发，将虚拟现实技术在整个教学过程中的作用充分利用起来。除了本文针对大学物理教学提到的虚拟实验室和虚拟课堂教学之外，虚拟现实技术还支持虚拟图书馆、远程教育、虚拟体育馆的多方应用。
（三）积极看待和应对虚拟现实技术的弊端
最后，虚拟现实技术在教学中的应用还存在许多弊端。例如，部分学生对于虚拟现实技术所创设的虚拟情境会讯在3D晕眩问题。这种情况往往会影响学生的正常使用。除了学生自身身体素质因素，虚拟现实技术所营造的虚拟情境分辨率较低也会造成这种问题。因此，在使用虚拟现实技术时，教师还应当注意其中存在的弊端。
总的来说，虚拟现实技术作为新型教育技术的重要代表，对于大学物理教学的改革具有重要作用。一线教师应当立足于本学科实际充分开发虚拟现实技术的可行性，促进教学的改革。
参考文献：
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[2]董楠楠，栾婷婷.基于虚拟现实技术的沈阳市社区教育——党建展览馆的设计与研究[C].第十六届沈阳科学学术年会论文集（理工农医），2019-10-10.
科研课题：2019年度辽宁省现代远程教育学会科研课题《新媒体新技术在高校基层党建中的应用研究》2019XH-23
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