虚拟现实技术(Virtual Realty,简称VR),是一种可以创建和体验虚拟世界的计算机仿真系统,主要包括模拟环境、感知、自然技能和传感设备等方面。它利用计算机生成一种三维动态视景和实体行为的系统仿真,使用户沉浸到该环境中,是人们对计算机的数据进行可视化以及交互操作的一种方法。虚拟现实已然开始走向教育领域,通过呈现逼真的现实嘲,来构建学习的高沉浸式和教学的有机交互性,以打造“自主学习”的全景体验和构想空间。
在科学类相关知识的教学中,可以利用虚拟现实相关技术来建设多种STEAM“虚拟实验室”。通常我们由于设备、场地、经费等硬件的限制,许多实验都无法进行。而利用虚拟现实系统,学生足不出户便可以做各种实验,获得与真实实验一样的体会,在保证教学效果的前提下,极大的节省了成本 。
学生能够比实际操作方便的多地调整各项参数和某些流程,来切入观察和分析,从而更深刻地、形象地理解科学原理。
同时可以不使用实际实验中不可避免的危险化学品或某些危险操作流程和环节从而杜绝安全隐患。
利用虚拟现实技术构建的虚拟实验室,还可以打破空间、时间的限制。大到宇宙天体,小至原子粒子,学生都可以进入这些物体的内部进行微观观察和研究分析。另外一些需要几十年甚至上百年才能观察的变化,通过虚拟现实技术,可以以很短的时间呈现。
另外,基于交互性,学生能够在虚拟的学习环境中扮演一个角色,全身心地投入到学习环境中去,这非常有利于学生的技能训练。
美国zSpace公司是一家为VR教育提供解决方案的典型公司。在美国本土已有上万的学生正使用zSpace STEAM实验室课件进行学习。zSpace为实现技术革新,如今开发了全新的一体机产品。通常情况下,学校都会采购一套zSpace STEAM实验室课件,包括12台学生使用的虚拟现实工作站和一台教师使用的工作站,每个工作站都有配备一个互动操作笔和不同的教育软件。 zSpace教育解决方案包括:
高速头部追踪,让学生和3D物体之间能够进行顺畅的互动; 世上 的虚拟现实操作笔,让学生可以通过操作进行学习; 全新的触屏,让zSpace和Windows应用使用起来更直观。
国内很多教育云平台上也使用了虚拟现实的相关技术。比如教师可对平台上的所有虚拟仿真实验教学资源进行增加、删除或修改,并可上传、下载教学课件、习题和题库等内容,也可对虚拟仿真实验项目进行自由定制。
学生不仅可在云平台上学习具有三维互动可视化、直观、形象的理论知识,还可以亲自动手完成具有物理属性、逼真的三维互动虚拟仿真实验。平台具有三维互动虚拟仿真实验智能指导和反馈,所操作的设备零部件功能、规格、性能指标或工作原理以及人物动作、实验嘲和仿真单据等人机互动提示(包括字幕、语音和动画特效)。
在社会科学教学领域,也是新意百出,比如谷歌提出了“远征计划”(Expeditions Pioneer Program),提供包括VR设备GoogleCardboard、路由器、智能手机和平板电脑。使用教师和学生处在同一wifi环境中,前者作为“指导”建立一个“实景教学”嘲,后者“跟随”进入嘲,老师使用手机或者平板电脑可以对学生设备中的画面进行讲解,并可以使用谷歌提供的全套讲解文案和提问问题,让学生得以在教室中就可以深度领略世界 古迹和当代建筑的风姿与历史文化的厚重等。
同时,在谈到虚拟现实时候,我们也必须意识到,它并不是现实世界的替代品,不是因为虚拟现实技术还不完善。而是因为它是一种艺术形式,歌颂人类特有的感知能力:我们的大脑、神经、身体和感觉器官,它是享受感知奇迹的一种方式。虚拟现实技术让人类体验、进入到自己的意识里。这跟很多数字媒体技术形式是相反的。交互性和扩展的人机对话,是其艺术性的关键所在。是艺术思维与科技工具相结合所产生全新的认知体验的一种新型艺术语言形式。这或许也恰恰是虚拟现实得以延长技术生命的宏观视角。
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