2023年12月12日

VR眼镜和VR虚拟现实技术的应用将对教育行业产生多大的影响

作者 admin

过去几年,虚拟现实技术发展迅速。 它提供了一个“真实的物体和模型”的环境,这与戴尔的“体验塔”的底部不谋而合。 虚拟现实在展示和提供直接目的体验方面是最有效的。 有效,可以为学习者提供最真实的学习模式。 本文是在对虚拟现实内涵有一定认识的基础上,与教育相结合,让虚拟现实技术在教育中发挥更大的作用。

 

1. 虚拟现实简介

1. 虚拟现实的定义

虚拟现实(简称VR)是近年来兴起的一项高科技技术,又称人工环境。虚拟现实是利用计算机模型

旨在生成一个三维虚拟世界,为用户提供视觉、听觉、触觉等感官的模拟,让用户

观看者可以及时、不受限制地观察三维空间中的事物,仿佛身临其境。

2.虚拟现实的基本特征

(1) 浸没

沉浸感是指用户在模拟环境中感觉与主角一样真实的程度。理想的环境应该让用户难以产生沉浸感。

辨别真假。让用户全身心地沉浸在模拟环境中。 环境中的一切看起来、听起来、移动和感觉都是真实的。

是的,就像现实世界中的感觉一样。

(2)互动性

用户可以在模拟环境中操纵对象的程度以及他们从环境中接收反馈的自然程度。例如,用户可以手动

直接抓取模拟环境中的虚拟物体。 这时,手感觉像握着什么东西,并能感觉到该物体的重量,视觉上

在野外捕获的物体也可以随着你手的移动而立即移动。

(3) 构思

强调虚拟现实技术具有广阔的想象空间,可以拓展人类认知的范围,而且不仅可以再现真实的存在

环境,你也可以任意想象客观上不存在甚至不可能发生的环境。

3. 虚拟现实的类型

(1)沉浸式VR系统

它是一种先进的虚拟现实系统,提供完全身临其境的体验,给用户带来身临虚拟世界的感觉。 它利用头戴式显示器和其他设备来关闭参与者的视觉、听觉和其他感官,并提供一种身临其境、全神贯注和沉浸的感觉。 这是一个相当复杂的系统。

(2)增强的VR系统

它是一个结合了真实环境和虚拟环境的系统。 它不仅可以让用户看到现实世界,还可以看到叠加在现实世界上的虚拟物体。 该系统可以降低真实环境的复杂性。 可以计算,还可以对实际物体进行操作,真正达到了既真实又虚幻的境界。

(3)桌面级VR系统

又称简单虚拟现实系统,它利用计算机创建虚拟环境,并以计算机屏幕作为用户观察虚拟领域的窗口。 用户可以通过键盘和鼠标与虚拟环境进行交互。

2、虚拟现实与教育的结合

1、虚拟现实与教育理论的结合

从教育的发展过程来看,任何新技术、新媒体的出现都会引起教育的革命; 纸张和印刷术的出现,广播电视技术的发展,计算机和网络技术的发展,都引起了教育的革命。 教育质量和数量的飞跃。 毫无疑问,虚拟现实与教育的结合,必将在教育领域产生质与量的飞跃。

(一)认知理论

认知主义学习理论对学习的基本解释是:学习是一个内在发展的过程,是一个同化和适应的循环过程,导致生理和心理状态从平衡到不平衡。 相应地,认知主义的教学理念就是为学生提供特定的情境和特殊的过程进行自身的认知加工,从而在促进学生认知结构形成的过程中促进学生的认知发展。 虚拟现实与教育的结合必须从学生的认知心理出发,注重学生的具体体验和对情境的理解,这样学习者新旧知识的同化才能顺利完成,其自身的认知结构才能得以顺利完成。旨在促进认知发展。 知识发展。

(2)构建理论

建构主义理论认为,知识不是通过教师的传授而获得的,而是由学习者在一定的情境即社会文化背景下,在其他人(包括教师和学习伙伴)的帮助下,利用必要的知识而获得的。学习材料,并通过意义建构。 由于学习是在一定情境即社会文化背景下,在他人的帮助下,通过人际活动实现的意义建构过程,因此建构主义学习理论认为,“情境”、“协作”、“对话”和“对话” “意义建构”是学习环境中的四个要素或四个属性。 虚拟现实技术的特点有利于这四个特点的充分体现,从而能够有效地营造一个建构主义的学习环境,让学习者在其中自由地学习。 探索和自主学习激发了学生的学习热情,帮助学生构建了当前所学知识的意义。事实证明,虚拟现实技术有效地创造了

创造建构主义的学习环境。

建构主义为发展VR在教育中的应用提供了最好的理论基础。 建构主义认为知识的建构来源于个人经验。 VR 的沉浸式特性消除了参与者和计算机之间的界限,创造了一种个人理解世界的体验,并促进了材料的学习。 VR为学生创造了一个学习非符号系统的环境,从而防止学生在学习基于符号系统的科目时失败。

(3)模拟情况

虚拟现实与教育的结合主要是物理模拟,即通过设计与原型(自然现象或过程)类似的模型,利用模型间接研究原型的规律:模拟没有简单的实验以及有效的论证手段:模拟那些不易观察或从外部直接观察其内部状态规律的系统:重视转瞬即逝的自然现象或过程等。

虚拟现实构建的环境应从学习者的角度出发,使其感觉像真实世界一样,为他们提供直观有效的交互,使他们能够从空间和现象的内部视角观察事物,更好地理解和掌握他们所获得的。 信息并提高抽象思维能力。

2.虚拟现实对教育的影响

(一)对传统教学模式的影响

改变教师主导课堂的传统模式,改变学生被动接受知识、缺乏创新思维和创新能力的现象。 多媒体、网络、虚拟现实技术快速发展。 这些技术可以提供一个界面友好、图像直观的交互式学习环境; 可以提供图形、文字、音频、视频等多种感官综合刺激。

(2)对教学方法的影响

互动启发式教学。 通过视觉、听觉、触觉获取的沉浸式、自主控制的人机交互,提供生动直观的形象思维材料,展示学生无法直接观察到的事物等,形成知识点。 学生从思维、情感、行为等多个方面参与教学活动。

发现式教学。 这是一种以解决问题为中心的教学形式。 在实践训练中,虚拟现实可以让学生进入存在问题的环境,有针对性地构建虚拟情境,引导学生探索。 它可以提供良好的人机交互,也可以让学生犯错误,了解错误的根本原因和后果,找到问题的解决方案。

(三)对教学实验的影响

实验是大多数教学活动的重要组成部分。 弥补教学设备的不足。 在远程教学实验中,一些教学实验因实验设备、生产场地、经费等原因而无法开展。 虚拟现实可以弥补这一缺陷。 学生足不出户就能进行实验,获得真实体验,从而丰富感性认识。

避免真实实验或操作带来的各种危险。

(4)对学习方式的影响

虚拟现实系统可以创建历史人物、伟人、名人、教师、学生、医生等人物的虚拟形象,营造人性化的学习环境,使远程教育的氛围更加活跃、自然、友好。 例如:英语学习,让学生与他人交谈,达到训练学生英语口语的目的。

(五)对角色的影响

虚拟现实的沉浸性和交互性使学生能够在虚拟学习环境中扮演角色,沉浸在学习环境中,非常有利于学生的技能训练。 如:驾驶培训。

3、虚拟现实在教育中的应用

1. 课堂教学

课堂教学是教学的主要方式,也是虚拟现实应用于教学的主战场。 根据不同的学科,虚拟现实扮演着不同的角色。 主要有以下应用:三维物体的展示、三维空间的展示、展品的介绍、虚拟空间的创建与构建、虚拟场景的构建等。

(1)三维物体的显示

通过虚拟现实,我们可以构造出与真实事物一样的三维物体。 例如,高中立体几何的三垂定理是立体几何教学的重点和难点。 这时,如果我们用VRML语言画出问题中的线条,然后让学生通过各种视觉方式观察,一来可以省掉实物的制作,二来学生可以根据他们自己的愿望。 还有一些关于空间中直线之间的位置、平面之间的位置关系以及二面角的教导。 教师可以轻松创建更复杂的桌面虚拟现实来辅助数学教学。

(2)三维空间的显示

立体空间是指现实世界中存在的空间或者根据历史资料在历史上实际存在过的空间。 在教学中,我们可能需要向学生展示这些空间,但由于条件的限制,不可能让学生进入这些空间。 在以往的教学中,可能只能通过老师的描述来激发学生的想象力,在学生的脑海中创造出这个虚拟的空间。 利用虚拟现实,我们不仅可以在学生的脑海中创造这些空间,还可以让他们看到、听到、甚至触摸到。 例如:在中学历史教学中,古罗马在人类文明发展史上占有重要地位。 如何向学生介绍古罗马等失落的外来古代文明,让他们学习建筑、艺术史、古代历史和古代文学? 进入这个完全虚拟的世界,学生会感觉自己置身于一个陌生的异国环境中。 古罗马的各种人文景观历历在目。 你可以跟随拉丁语或英语的导游在虚拟世界中漫游,同时扮演不同的角色。 虚拟演员与角色交谈。 可想而知,这种古罗马的娱乐方式对学生的吸引力。 学生可以身临其境地观察各种艺术奇观、雕塑、绘画,体验当时的人文环境,观察古罗马的各种建筑特色,并与后来的建筑进行比较。 受到文化复兴的影响,观察房子的建筑网格,从各个方向看都是那么美丽、匀称。

2. 科学实验

在普通学校目前的条件下,有很多实验是根本做不到的,比如核反应实验。 还有一些实验是不允许学生做的,比如涉及放射性物质或有毒物质的实验。 利用VR技术可以有效解决实验条件与实验结果之间的矛盾。 在教学中,许多昂贵的实验和实训设备因价格限制而无法普及。 如果利用VR技术在多媒体计算机上建立一个虚拟实验室,学习者可以走进这个虚拟实验室,身临其境地操作虚拟仪器。 操作结果可以通过仪器显示身体感觉反馈给学生进行判断。 操作是否正确。 这种实验既不消耗设备,也不受场地等外部条件的限制,可以重复进行,直到得到满意的结果。 VR实验室的一大优势就是绝对安全,不会因为操作失误而造成人身事故。

4、虚拟现实在教育中存在不足

(一)弥补远程教学条件的不足。 在远程教学中,一些本应设立的教学实验往往因实验设备、实验场地、教学经费等原因而无法进行。 虚拟现实系统的使用可以弥补这些缺陷。 学生足不出户即可进行各种实验,获得与真实实验相同的体验,从而丰富感性认识,加深对教学内容的理解。 (2)避免真实实验或操作带来的各种危险。 过去,对于有危险或危害人体健康的实验,一般采用电视录音来代替实验。 学生无法直接参与实验并获得感性认识。 利用虚拟现实技术进行虚拟实验可以消除这种顾虑。 在虚拟实验环境中,学生可以安全地进行各种对人体有危险或有害的实验。 例如,虚拟化学实验可以避免化学反应引起的燃烧和爆炸带来的危险; 虚拟手术可以避免因学生失误导致“患者”死亡的医疗事故; 虚拟飞机驾驶教学系统可以避免因学员操作失误和飞机失事而造成的严重事故。

(3)彻底打破空间和时间的限制。 利用虚拟现实技术,学生可以进入天体般大的宇宙,观察原子粒子的内部甚至与之互动。 这是电视视频媒体无法比拟的。 虚拟技术还可以突破时间的限制。 一些需要几十年甚至上百年才能观察到的变化过程,可以通过虚拟现实技术在极短的时间内呈现给学生观察。 例如,生物学中的孟德尔遗传规律实验通常需要几个月的时间,但通过虚拟技术可以在一节课中实现。

(4)可以使用虚拟人物。 虚拟现实系统可以创建历史人物、伟人、名人、教师、学生、医生等人物的虚拟形象,营造人性化的学习环境,使远程教育的氛围更加活跃、自然、友好。 例如,在虚拟课堂学习氛围中,远程教育学生可以与虚拟老师和学生进行交流和讨论,共同探讨学习中的各种问题,进行协作学习。 在思想品德课程教学中,学生可以与虚拟的先进人物讨论、交流,通过先进人物的言行影响学生,从而达到思想品德教育的目的。 在外语教学中,可以利用计算机虚拟出学生出国旅行的情况,让学生与他人交谈,达到训练学生英语口语的目的。 虚拟现实技术可以为学生提供生动逼真的学习环境。 学生可以成为虚拟环境的参与者,并在虚拟环境中发挥作用。 这对于调动学生的学习积极性、突破教学重点、难点、培养学生技能将起到积极的作用。

5. 虚拟现实在教育领域的未来前景

教育专家指出:全新的技术将为我们带来新的教育思维,解决我们以前无法解决的问题,会给我们的教育带来一系列重大变革。 亲身体验、亲身感受比空洞抽象的说教更有说服力。 主动互动和被动观看是有质的区别的。在教育技术领域,虚拟现实技术更广泛地应用于科技研究、虚拟仿真校园、虚拟教学、虚拟实验、教育娱乐等方面。