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对于教育的意义还是很大的,比如做一些虚拟的危险操作,模拟一些高危的实验,都可以通过虚拟显示技术有效的规避这些风险,从而能锻炼学生的技能,
虚拟现实,英文名为virtual reality,简称vr技术。这一名词是由美国vpl创建人拉尼尔(jaron lanier)在年代初提出的,也称灵境技术或人工环境。作为一项尖端科技,虚拟现实集成了计算机图形技术、计算机仿真技术、人工智能、传感技术、显示技术、网络并行处理等技术的最新发展成果,是一种由计算机生成的高技术模拟系统,它最早源于美国军方的作战模拟系统,九十年代初逐渐为各界所并且在商业领域得到了进一步的发展。这种技术的特点在于计算机产生一种人为虚拟的环境,这种虚拟的环境是通过计算机图形构成的三维数字模型,并编制到计算机中去生成一个以视觉感受为主,也包括听觉、触觉的综合可感知的人工环境,从而使得在视觉上产生一种沉浸于这个环境的感觉,可以直接观察、操作、触摸、检测周围环境及事物的内在变化,并能与之发生“交互”作用,使人和计算机很好地“融为一体”,给人一种“身临其境”的感觉。
●虚拟现实的特点与重要意义
虚拟现实是发展到一定水平上的计算机技术与思维科学相结合的产物,它的出现为人类认识世界开辟了一条新途径。虚拟现实的最大特点是:用户可以用自然方式与虚拟环境进行交互操作,改变了过去人类除了亲身经历,就只能间接了解环境的模式,从而有效的扩展了自己的认知手段和领域。另外,虚拟现实不仅仅是一个演示媒体,而且还是一个设计工具,它以视觉形式产生一个适人化的多维信息空间,为我们创建和体验虚拟世界提供了有利的支持。
由于虚拟现实技术的实时三维空间表现能力、人机交互式的操作环境以及给人带来的身临其境的感受,它在军事和航天领域的模拟和训练中起到了举足轻重的作用。近年来,随着计算机硬件软件技术的发展以及人们越来越认识到它的重要作用,虚拟技术在各行各业都得到了不同程度的发展,并且越来越显示出广阔的应用前景。虚拟战场、虚拟城市、甚至“数字地球”;无一不是虚拟现实技术的应用。虚拟现实技术将使众多传统行业和产业发生革命性的改变。
●虚拟现实系统的组成
一般的虚拟现实系统主要由专业图形处理计算机、应用软件系统、(interaction).为了实现人机之间的充分交换信息,必须设计特殊输入工具和演示设备,以识别人的各种输入命令,且提供相应反馈信息,实现真正的仿真效果。不同的项目可以根据实际的应用可以有选择的使用这些工具,主要包括:头盔式显示器、跟踪器、传感手套、屏幕式、房式立体显示系统、三维立体声音生成装置。
虚拟现实技术在教育领域的应用请详见参考资料网站
国际上虚拟现实的教育应用
首先,从国际上来看,科技盯上教育市场不是一天两天的事情了。Google和苹果都在努力往学校卖设备和软件,Google推便宜的Chromebook笔记本,苹果在卖硬件的同时曾经还想用iBooks取代教科书。不仅如此,去年,Google宣布了Expeditions
Pioneer项目,向老师们提供所需的全部设备,利用虚拟现实技术带领学生们展开各种各样的冒险之旅,例如进入海底或外太空等;随后又与加州顶尖公立学校合作,免费推广虚拟现实的教室系统。
日本某地小学则与三星合作,利用Gear R免费为学生提供礼仪教学,在日本国内引起虚拟现实教育的热议。
当前,将电子游戏用于教育有很大的潜力。知名模拟和教学游戏,例如《模拟城市》和Math
Blaster已被应用于美国的小学教育。又比如,近期,软除了给教师配置的教育工具类应用外,同时,增加了一项新的玩具沙盒游戏Minecraft的教育版本,希望让学生们上课玩游戏。以MindcraftEdu为例,这款工具通过三维环境帮助学生们探索吉萨大金字塔,以及理解最基本的电子工程原理。
相对于以往的给教师的教育工具,对于软来说,用游戏来做教育是新的方法。在美国,人们对于能帮助学生学习的游戏的观念正在改变,教育界也有不少人看好Minecraft给学生补充知识的能力,而软也想借助这款游戏将订阅Office
Edition做起来。
此外,美国zSpace也是一家为R教育提供解决方案的典型。zSpace由一台单独电脑和R显示器组成,并配备有触控笔,帮助学生操纵虚拟3D物体,加强学习体验。
在这场教育R的盛宴里,连“虚拟现实技术鼻祖”也摩拳擦掌。比如,全球第一款R显示设备的发明者Tom
Furness,近日启动了事业新阶段R教育。Furness目前正在借助AR/R应用交流社区irtualWorld
Society建立R内容创造者和金融支持联盟,把大众的客厅变成教室。通过irtual World
Society订阅用户的支持,Furness希望建立基础设施,以支持教育虚拟现实体验。
那么,我们用虚拟现实能带来怎样的感受呢?署名为“IT之家”的作者撰文写到,“通过某些UGC(用户制作内容)平台,我们可以初步看到,虚拟现实能带来什么样的教育体验。这些平台支持除游戏以外,其他能带来沉浸感的体验。在新平台上,内容制作者可以帮助学生了解,小鸟如何在自己的生态环境中生存(Bird
Simulator),以及管理一家餐厅有多么复杂(Workat a Pizza Place)。数百家教学机构利用Second
Life向学生提供机会,在虚拟环境中参观大学、访问名胜古迹。”
有部分国外院校开始使用R技术。比如,国外一些高校利用R技术吸引生源,推广校园文化。位于美国佐治亚州的Savannah艺术设计院校成为第一个大规模使用R技术的高校,录制好校园介绍并寄给已被录取但尚未入学的学生。
此外,位于加州圣何塞的科格斯韦尔大学(TheCogswell
College)已经正式开办R和AR专业,该学校也成为全球首家创办R和AR行业人才认证的高校。
高校的一些课程也加入虚拟现实技术。据近期的新闻报道,一群来自加州大学戴维斯分校和洛杉矶分校的研究人员发明了一种可以应用在教育领域的虚拟现实技术,通过3D立体的方式展示地形图沙盘。而这种基于“增大化现实”技术的沙盘甚至还可以让参观者用双手来移动山丘。
据悉,这套增强现实沙盘的想法来自于想要给本科生进行时间学习科学的目的,然后加州大学戴维斯分校的研究人员就开发出了这种基于“增大化现实”技术的沙盘,随后洛杉矶分校负责建立模型和教育示范实验室,将这项技术转化为了成品。而这种方法可以让学生们自己塑造景观,团队希望可以利用这种沙盘让学生更好地理解各种地形地貌,而不用亲自到户外去。
国内虚拟现实的教育应用
目前,我国形成了以北京航空航天大学、清华大学、工业和信息化部电子工业标准化研究院、浙江大学等各大高校、研究院所和高科技联合研究开发制作,产学研密切结合的发展局面。
从国内的企业来看,目前国内提出把R技术应用在教育领域的包括:新东方、、安妮股份、厦门创壹软件等。其中,新东方和乐视在年在贫困山区的学校构建一些R教室。
同时,许多高校都在积极研究虚拟现实技术及其应用,并相继建起了虚拟现实与系统仿真的研究室,将科研成果迅速转化实用技术,如北京航空航天大学在分布式飞行模拟方面的应用;浙江大学在建筑方面进行虚拟规划、虚拟设计的应用;清华大学对临场感的研究等都颇具特色;哈尔滨工业大学在人机交互方面的应用。
从虚拟现实的体验来看,利用虚拟现实技术,可以建立各种虚拟实验室,如地理、物理、化学、生物实验室等等,拥有传统实验室难以比拟的优势。利用虚拟现实技术建立起来的虚拟实训基地,其“设备”与“部件”多是虚拟的,可以根据随时生成新的设备。教学内容可以不断更新,使实践训练及时跟上技术的发展。同时,虚拟现实技术能够为学生提供生动、逼真的学习环境,如建造人体模型、电脑太空旅行、化合物分子结构显示等,在广泛的科目领域提供无限的虚拟体验,从而加速和巩固学生学习知识的过程。虚拟现实的沉浸性和交互性,非常有利于学生的技能训练。包括军事作战技能、外科手术技能、教学技能、体育技能、汽车驾驶技能、果树栽培技能、电器维修技能等各种职业技能的训练。
据媒体综合报道,清华大学、北京航空航天大学、上海交通大学等高等学府已在校内建立了虚拟现实技术实验室,主要从事R的科学研究和技术开发。清华大学在计算机基础课程中,还增加了虚拟现实相关的内容。清华大学利用虚拟仪器构建了汽车发动机检测系统;北京师范大学教育部虚拟现实应用工程研究中心就主要从事这项技术在文化遗产保护和医学上的应用,先后开发了北京胡同虚拟现实游览交互系统、秦兵马俑阵列运动模拟、虚拟内窥镜等程序;华中理工大学机械学院工程检测实验室将其虚拟实验室成果在网上公开展示,供远程教育使用;复旦大学、上海交通大学、广州暨南大学等一批高校也开发了一批新的虚拟仪器系统用于教学和科研。由上可知,虚拟现实技术虽然在国内外的教育教学中有所应用,但在我国教育中的使用仅局限于高校的研究性和探索性教学当中,而对广大普通大、中、小学生的普及则远远不够。
让他们设身处地地在这样的场景下接受我们的经验传承,那样应该是事半功倍的。教育者需要一种工具虚拟现实技术是利用三维图形生成技术、多传感交互技术以及高分辨率显示技术,生成三维逼真的虚拟环境,用户需要通过特殊的交互设备才能进入虚拟环境中。人类在教育过程中,是一个知识、技术传承的过程,也可以说是一种经验的传承过程,可以为受教育者直观地展示他们所要学习的经验场景
虚拟现实技术是利用三维图形生成技术、多传感交互技术以及高分辨率显示技术,生成三维逼真的虚拟环境,用户需要通过特殊的交互设备才能进入虚拟环境中。人类在教育过程中,是一个知识、技术传承的过程,也可以说是一种经验的传承过程。教育者需要一种工具,可以为受教育者直观地展示他们所要学习的经验场景,让他们设身处地地在这样的场景下接受我们的经验传承,那样应该是事半功倍的。上有很多关于虚拟现实技术用于教学的案例,回复辛苦,忘啦。