虚拟现实技术在现代高校教育系统建设中的应用
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作者:王洋洋
[摘 要]随着社会经济的快速发展和科学技术的不断进步，在高校教育系统建设中，许多较为先进的技术都得到了广泛应用，其中就包括虚拟现实技术。近年来，虚拟现实技术成为一种迅速发展的高新技术，在社会各个领域中都得到较为普遍的应用，尤其是随着当前信息技术迅速发展的态势，现代高校教育领域信息化建设变得越来越重要，而在现代高校教育系统建设中，虚拟现实技术发挥着十分重要的促进作用，有效推动了教学质量提高，信息技术的应用对高校实验教学质量有着十分紧密的联系。本文主要对虚拟现实技术进行了相关概述，分析了虚拟现实技术在高校教育系统建设中的应用，同时探讨了影响该技术在高校教育教学中应用的因素及应对策略。
[关键词]虚拟现实技术;现代高校;教育系统建设
doi：10.3969/j.issn.1673 - 0194.2019.22.099
[中图分类号]G434 [文献标识码]A [文章编号]1673-0194（2019）22-0-02
0 引 言
在当今信息时代环境下，计算机技术在社会各个领域发挥着极其重要的作用，在现代高校教育领域中扮演着十分重要的角色。同时依托于计算机设备的虚拟现实技术也逐渐发展了起来，起初被创建应用于军事领域，在不断发展中开始应用于社会其他领域，在高校教育系统建设领域中也逐渐得到了较多重视。虚拟现实技术融合了图形图像技术、仿真技术、人工智能、传感技术以及显示技术等多种先进技术，在虚拟现实系统中，用户可以通过视觉、听觉和触觉来感知虚拟的环境。随着信息技术发展，虚拟现实技术已经成为提高教学质量的重要手段，尤其是在高校实践教学中，不仅能够模拟真实实验的全过程，也能够有效克服真实实验中存在的各种弊端，从而提供高质量的教学，促进高校教育系统建设。虚拟现实技术的发展越来越成熟，具有沉浸性、交互性、互动性和构想性等特点，将会有力推动现代高校教育系统建设。
1 虚拟现实技术相关概述
1.1 概念
虚拟现实技术也可以称为灵境技术，在当前环境下是一种十分先进的仿真技术手段，具有沉浸性、交互性和構想性等特点。虚拟现实技术综合了图形图像技术、计算机网络、仿真等多种较为先进的技术，能够对相应的真实环境进行很好模拟，用户通过视觉、听觉和触觉，并利用多种交互设备与虚拟环境中的对象进行相应交互，能够让用户感受到一种身临其境的感觉。当前在高校教育系统建设中，虚拟现实技术逐渐得到越来越多的重视，随着高校信息化建设不断发展，虚拟现实技术会在高校教育系统建设中发挥出十分重要的促进作用。
1.2 层次分析
虚拟现实技术具有沉浸、交互、构想等3个基本特征，而沉浸、交互是其中重要的特征。在当前社会各个领域中都有应用到虚拟现实技术，不同场景的需求形成的虚拟现实系统不同，一般可以划分为4个层次，其中包括桌面式虚拟现实系统、沉浸式虚拟现实系统、分布式虚拟现实系统以及增强式虚拟现实系统。桌面式虚拟现实系统使用普通的计算机就可以模拟出虚拟环境，可以直接利用计算机屏幕让参与者感受，在交互上也只是使用键盘或者鼠标与系统进行相应控制;沉浸式虚拟现实系统通过利用高档工作站、高性能图形加速卡以及相应交互设备，能够将参与者真正与外界环境进行隔离，使用户完全沉浸在虚拟环境中;分布式虚拟现实系统能够将不同位置的虚拟现实系统进行有效连接，从而充分利用不同的资源，为达到某一个目的而创造出相应虚拟环境;让用户看见现实环境中的物体，将真实的环境和虚拟的环境进行相应融合。
2 虚拟现实技术在高校教育系统建设中的应用
2.1 在高校教学中的应用
虚拟现实技术在高校医学、建筑、机械等学科领域中得到了较为广泛的应用，通过使用虚拟现实技术能够为学生提供一个模拟真实学习环境的场所，学生能够在交互式的学习环境中更加深刻理解所学知识，并提升自身实践操作能力。在虚拟现实技术的支持下，学生还可以与其他学生很好地进行交流，增强自身的体验感和学习兴趣。
2.1.1 在课堂教学方面
在课堂教学过程中遇到较为抽象难懂的知识点时，传统的教学方式是采用板书的形式进行相应讲解，但是往往得不到较好的教学效果。通过使用虚拟现实技术，教师在课堂教学过程中可以模拟三维的场景或者物体，不但丰富了教学内容，也能够很好地提高学生的学习兴趣和教学效果。比如在高校的医学领域中，通过应用虚拟现实技术可以创造出一个“虚拟人”，学生通过相关设备就能够从各个角度立体观察人体组织结构;在高校计算机应用课程教学中，教师将虚拟系现实技术引入“计算机硬件”教学环节中，以便提高教学效果。同时在其他学科的教学中，虚拟现实技术也有较为广泛的应用。
2.1.2 实验教学方面
在高校教育系统中，课程实验教学是其中十分重要的环节，但对于一部分高校来说，在经费、场地、设备、人数等因素限制下，高校不能很好地为学生提供多次练习的机会，甚至有一些实验无法开展。为了改善高校实验教学的效果，高校开始尝试使用虚拟现实技术完善实验教学条件，比如对于医学领域的课程而言，许多医学知识需要经过相应实验操作进行掌握，在传统的实验教学中，大多利用小动物进行实验操作，这不仅增加了学校实验教学的成本，而且学生进行实验操作的机会也非常少，通过利用虚拟现实技术可以模拟相应标本、病体和设备，学生通过对虚拟对象进行实验操作，能够达到比实际实验更加真实的体验，从而更加有助于掌握学科知识，提高学习效率。同时，学生可以进行反复实验操作，进而达到熟练掌握的地步。
2.1.3 虚拟实训方面 随着我国政府对职业教育的重视，职业教育得到了快速发展，高职院校也在加快实训场地建设来满足实训教学需要。但是实训场地建设往往会受到较多因素影响，具有较长的建设周期，而且实训设施的先进性也会跟不上时代发展的潮流。随着高职院校学生人数不断增加，实训器材的消耗量也在不断增加，应用和维护成本也在不断上升，并且学生也不能进行自主实训，实训内容比较单一。而利用虚拟现实技术结合计算机技术、网络技术，与实训仪器进行有效配合，能够很好地提升实训的整体性能，而且虚拟实训还表现出较强的交互性，学生可以根据自己的想法进行大胆创新和探索，不断提高学生的动手能力、创新能力等。
2.2 在高校数字图书馆建设中的应用
利用虚拟现实技术需要投入大规模的资金，且对硬件的要求比较高，图书馆应用虚拟现实技术的研究刚刚起步，我国目前环境下，在图书馆中应用虚拟现实技术创建了新馆漫步系统，在图书馆相应虚拟现实体验区，学生可以在虚拟环境中参观图书馆建设和阅览室分布。随着高校教育系统建设不断推进以及科学技术的不斷发展，虚拟现实技术一定会在高校图书馆中得到普遍应用。
3 影响虚拟现实技术在高校教育系统建设中应用的因素及其应对策略
3.1 应用虚拟现实技术的成本及其应对策略
虚拟现实技术通常能够划分为桌面式虚拟现实系统、沉浸式虚拟现实系统、分布式虚拟现实系统以及增强式虚拟现实系统4个层次，在这些虚拟现实系统中，桌面式虚拟现实系统是一种较为低级的虚拟现实系统，通过使用普通的计算机就可以模拟出虚拟环境，可以直接利用计算机屏幕让参与者进行感受，在交互上也只是使用键盘或者鼠标与系统进行相应控制，虽然具有较差的沉浸性，但具有相对较低的成本，能够满足高校教学相关需求。面对虚拟现实技术较高的应用成本，想要充分发挥虚拟现实技术在高校教育系统中的应用作用，高校需要对虚拟现实技术的成本和体验感进行综合考虑，进而进行相应决定。但相对来说，使用桌面虚拟现实技术具有更高的性价比。对于高校教育系统建设工作而言，虚拟现实技术具有十分重要的作用，高校需要进行相应顶层设计，合理支持虚拟现实技术的应用。
3.2 传统教学平台的影响及其应对策略
在传统教学模式和教学体系下，传统教学平台已经不能适应社会发展，也无法更好地满足高校教学的需求，同时也不能满足虚拟现实技术对教学平台的需求，所以高校应该针对传统教学平台进行相应升级改造，从而满足开展虚拟教学的相关需求。建设相应虚拟教学平台，需要依靠虚拟现实技术的软硬件平台，软硬件平台可以是工作站也可以是个人计算机设备。在构建虚拟教学平台时，要借助一定的虚拟现实教学开发工具，同时也要综合考虑多方面的内容。
3.3 传统教学模式的影响及其应对策略
传统的教学模式过于注重知识体系的系统性，教师在教学过程中处于主导地位，教学方式过于单一，缺少对新技术的使用，教学效率也不高，学生处于被动接受知识的状态，自身的主观能动性得不到有效发挥，不能很好地激起学生的学习兴趣。随着教育信息化建设，新技术的应用需要有相应教学模式来引导，从而适应虚拟现实技术的应用。通过积极构建相应虚拟教学平台和系统，开展基于虚拟现实技术的教学模式，可以有效实现教学过程的虚拟化，改变教师在教学过程中的主体地位，突出学生的主体作用。在虚拟教学模式下可以充分共享和及时更新相应教学资源，设置更加多元化的教学目标，同时也有助于学生进行动态学习。
4 结 语
随着社会经济的快速发展和科学技术的不断进步，虚拟现实技术在高校教育系统建设中发挥着越来越重要的作用。虚拟现实技术融合了图形图像技术、仿真技术、人工智能、传感技术以及显示技术等多种先进技术，具有沉浸性、交互性和构想性等特点。本文分析了虚拟现实技术在高校教育系统建设中的应用，同时探讨了影响该技术在高校教育教学中应用的因素及其应对策略，从而为虚拟现实技术在高校教育系统建设中的应用提供一定参考。
主要参考文献
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