基于虚拟现实技术实验教学探究

《基于虚拟现实技术实验教学探究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、基于虚拟现实技术实验教学探究　　【摘要】虚拟现实技术作为近些年来产生的新技术，已经被应用于各个方面。本文阐述了虚拟现实技术在实验教学研究中的作用以及其自身的优势，并抛砖引玉介绍了一些具体的应用，以期为实验教学的研究提供借鉴和参考。【关键字】虚拟现实；实验教学；作用；实例1虚拟现实技术介绍虚拟现实技术是伴随着数字化信息技术迅速发展而产生的一门高新技术，涉及了计算机图形学、传感器技术、人机交互技术等领域。虚拟现实技术基本过程就是，通过在计算机中模拟出的三维空间和虚拟世界，让使用者能感受到模拟出的视觉、触觉、听觉，得到身历其

2、境般的感觉。由于该技术涉及面广、研究前沿，其发展和应用的水平是一个国家高新技术研究水平的综合体现，是接下来一段时间计算机技术发展的一个聚光点。7根据目前主流的观点，虚拟现实技术有以下三个特点：沉浸、交互、构想，它强调了虚拟系统中人的主导作用。沉浸是人沉浸在计算机生成的虚拟环境中，得到如真实环境一样的感官感受；交互体现了人与计算机的交互能力，如果用户做出一定的操作，虚拟环境会产生响应，充分体现了人机和谐的一面；构想是人沉浸在虚拟环境产生各种交互作用之后，产生新的认识、新的构思，是虚拟现实技术对人的创造性思维的开发。2虚拟

3、现实技术在实验教学中的作用基于虚拟现实技术的众多优势，在现代教育技术中，它已成为继常规教育、多媒体、网络之后又一实验教学模式。在实际应用中，主要体现在虚拟仪器上。虚拟仪器通过虚拟现实技术的人机交互功能控制仪器运行，它可以完成数据的采集、分析、存储、显示等功能，用虚拟仪器替代传统的仪器可以节省不少资源。还有很多丰富的软件应用在计算机上，以供实验教学使用，无论理工科还是文科的教学，都可以看到虚拟现实技术的身影。因为虚拟现实技术的三大特点，学生可以有身临其境的感觉，并且可以与模拟环境产生互动，从而能够更容易从实验中得到收获。

4、虚拟现实技术相当于营造了一个自主的学习环境，相对于传统的学生听老师讲课的方式有其独到的优势。具体的作用可归纳为以下几个方面。2.1充分发挥实验教学的特点7相对于传统教学，实验教学更注重学生的操作能力和探索能力的培养。通过实验法，可以使学生把直接知识同课本知识联系起来，获得比较全面的认知。传统上的教学中，学生潜意识认为老师讲的都是对的，很多实验都是走过场，难以起到应有的作用。由于交互的特点，学生能在虚拟实验中充分与机器互动，可以按自己所需在仪器上操作实验，并且迅速得到反馈，这比一些实物实验更快速更有效。学生可以充分发挥想

5、象力，探索实验中的各种情况，自主发现和解决相关问题。此外，通过虚拟实验可以有的放矢地进行模拟实验演示、模拟分析等工作，有些情况下这些工作是需要老师完成的，这时，虚拟设备便相当于一个“老师”，实验变成了一对一授课，省去了老师的很多时间。2.2节省实验教学成本实验教学中，往往需要很多实验设备，并且有时对实验场地要求也很高，这就需要学校进行很多的投入，在实验中引入虚拟现实技术可以在一定程度上解决这一问题。学生可以足不出户进行各种实验，得到与真实实验一样的结果和收获，从而加深对课程的理解。例如在电学实验中，需要很多常规的仪器，

6、比如万用表、函数发生器、示波器等，整套设备下来少则数千多则上万元，采购仪器对学校来讲是笔不小的投入。并且这些设备使用频繁，损耗快，维护成本高。如果采用相应的虚拟软件就能很好的解决这一问题，通过软件，学生只要在电脑上画好电路图，然后进行仿真就能得到结果。当模拟仿真结果成熟时再去实验室进行实物操作，这样同样可以达到应有的效果。另一方面，学生摆脱了对实验设备的依赖，可以在有电脑的地方随时随地进行实验，大大增加了效率。72.3扩大实验范围传统的实验只能在特定的范围进行，通常都是非理想情况下的现实模拟，但是通过虚拟现实技术，实验

7、范围得到大大的扩展。无论是宇宙天体还是分子原子，都可以通过模拟实验来探索其中的奥妙。学生可以通过虚拟实验看到平时无法接近的事物，比如学生可以进入模拟发动机内部，观察发动机每部分零件的工作过程和状态，了解发动机工作的原理，这要远比课本上的讲解形象生动的多。虚拟现实技术还可以突破时间的限制，将很多年才能观察到的变化过程在短时间内呈现给学生，例如生物中蝌蚪到青蛙的变化过程，真实的观察要持续很久，通过虚拟技术，十几分钟就能使学生看清全过程。2.4避免实验带来的危险有些实验是存在危险性的，很容易引发实验室事故，因此在教学中会采用

8、播放录像的形式，这样就无法让学生亲自参与实验，在虚拟的环境下则可以打消这种忧虑。在医学实验中，学生可以通过显示屏模拟手术，寻找手术方案；化学实验中，学生可以在虚拟环境下完成一些危险实验，避免腐蚀性物品或者爆炸燃烧带来的危害；虚拟的飞机驾驶教学系统则可以让学员安心操作，完全不必担心机毁人亡的后果，直到操作技术熟练为止。2.5增加实验