教育学-虚拟现实技术教学应用综述.docx

虚拟现实技术教学应用研究综述 【摘要】本文以中国知网作为数据源，以2011 年到 2021 年关于虚拟现实技术教育应用研究的文献作为研究对象，对虚拟现实的概念、虚拟现实技术的特点进行了梳理和总结。并对我国在虚拟现实技术教学应用方面的研究进行了分析，提出在实践方面可能遇到的一些问题，让读者对虚拟现实技术教学应用以及我国对其的研究能够有一定的了解。 【关键词】 虚拟现实技术；教学应用；虚拟学习环境； 引言 虚拟现实技术（英文名称为Virtual Reality,简称VR），是二十世纪发展起来的一项全新的实用技术。虚拟现实技术综合利用了图形渲染技术、仿真技术、多媒体技术、并行处理技术、屏显技术和定位技术等，其基本实现方式是生成具备真实模拟现实的三维互动沉浸式环境。 VR 概念由来已久，早在 1960年就开始萌芽，1989年美国JaronLanier正式提出虚拟现实概念。1990 年代，NASA 推出了实验性头盔、耳机、手套等VR初级设备，但受制于当时芯片技术和加工工艺，需要采用昂贵的专业设备实现，无法面向民用市场普及，主要应用于军事训练、飞机制造、航空航天等专业领域[1]。之后很长的一段时间内，虚拟现实技术产品由于其昂贵的成本都只被用于一些特殊领域，未能得到普及。直到2014年，芯片技术的发展和制造工艺水准的提升，使得消费级 GPU 图形渲染能力突飞猛进，而且具备基于 GPU 底层的编程能力，这使得虚拟现实技术的再次发展和普及成为了可能。 笔者基于对中国知网收录的近十年来虚拟现实技术教学应用相关文献的分析，整理了一些国内外学者对虚拟现实技术的定义与特点分析，以及对虚拟现实技术教学应用的国内研究现状进行了总结梳理。在此基础上并结合笔者的分析，列举了虚拟现实技术教育应用存在的一些问题。 虚拟现实技术的内涵与特点 虚拟现实的内涵 在《中国电力百科全书》中，将虚拟现实（简称VR）称为虚拟环境、灵境或人工环境，认为虚拟现实是利用计算机生成一种可对参与者直接施加视觉、听觉和触觉感受，并允许其交互地观察和操作的虚拟世界[2]。此定义的核心就是认为虚拟现实就是人为的创造一种环境，这种环境能够对参与者施加视觉、听觉、触觉上的感受，且其能与虚拟环境进行交互。 石宇航认为虚拟现实（VR）就是一种可以创建和体验虚拟世界的计算机仿真系统，它利用计算机生成一种模拟环境，使用户沉浸到该环境中[3]。 李小林认为虚拟现实（Virtual Reality Technology，VR）是利用电脑模拟产生一个三度空间的虚拟世界，提供用户关于视觉、听觉、触觉等感官的模拟，让用户如同身临其境一般，可以及时、没有限制地观察三度空间内的事物[4]。 对于虚拟现实的定义，以上几位学者们的理解都差不多。即都认为虚拟现实是利用计算机技术创造出的一个虚拟环境，在这个环境中用户能够有视觉、触觉、听觉上的感受，且用户能够与虚拟环境进行交互。 虚拟现实技术的特点 樊艺蕾、丁伟老师认为虚拟现实技术具有交互性、自主性、沉浸感的特点[5]，且认为虚拟现实技术制造的环境是以沉浸、交互为根本的。 尤巧巧学者认为虚拟现实技术的基本特征有沉浸性、交互性、想象性[6]。 苏绚学者认为虚拟现实技术是应具有沉浸性、交互性和构想性[7]。 笪旻昊认为虚拟现实技术具有沉浸性、想象性、交互性、多感知性、自主性特征[8]。 布尔代亚和夸弗托也将虚拟现实的重要特征归纳为“3I”，即沉浸性( Immer-sion) 、交互性( Interaction) 、想象性( Imagination) [9]。 总结上述学者的观点，大多数学者认为虚拟现实技术拥有“沉浸性、交互性、想象性”的特点，也有学者认为虚拟现实技术还具有自主性和多感知性的特征。 1、沉浸性 沉浸性是指让体验者感受到自己是计算机系统所创设出来的虚拟世界的一部分，感受到自己在其中的主动性，可以参与到其中。这来自于虚拟现实技术的多重刺激，使体验者产生心理共鸣，以为是一个真实存在的世界。 2、交互性 指用户感知与操作环境。传统的人机交互通过鼠标键盘与计算机交互，虚拟现实的交互通过传感器与虚拟环境的任何物体以最自然的方式进行交互。用户对虚拟环境内的物体进行操作体验，如在真实环境一样。 3、想象性 也指构想性，指用户能在虚拟环境中根据自己与物体的交互行为，通过联想、逻辑推断等思维过程，对未来进行想象的能力。虚拟环境的创建也是由设计者想象出来的，既可能是真实现象的重现，也可以是自身想象的结果。 4、自主性 是指虚拟环境中物体依据物理定律动作的程度。如当受到力的推动时，物体会向力的方向移动、或翻倒、或从桌面落到地面等。 5、多感知性 多感知性表示计算机技术应该拥有很多感知方式，比如听觉，触觉、嗅觉等等。理想的虚拟现实技术应该具有一切人所具有的感知功能。由于相关技术，特别是传