虛擬現實技術在計算機教學的應用

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摘要：近年來，利用虛擬現實技術在教育領域開發了一種新的教學模式。通過相關研究，設計與實現關于計算機課程教學的一些功能模塊，可以幫助學生掌握和鞏固教學中的難、重點，提高學生的自主性、積極性和創造性。筆者以計算機教學為例，探討基于VRP的虛擬現實技術在輔助計算機課堂教學中的應用。

關鍵詞：VRP；虛擬現實技術；計算機教學

1引言

虛擬現實技術應用于教育領域中，實踐了建構主義、情景學習的思想，可為學生提供一個逼真的學習環境。提高學生的學習興趣，讓學生獲得真實的學習體驗，熟練掌握和鞏固教學中的重、難點，以取得更好的教學效果。

2虛擬現實技術簡介

虛擬現實（VirtualReality，VR）是20世紀末提出的一項多學科綜合技術。它以計算機技術為核心，通過計算機仿真，生成具有視覺、聽覺、觸覺等多種感官的逼真的三維虛擬環境。用戶可以通過專業的傳感器設備進入虛擬環境，與虛擬場景中的對象進行交互，從而獲得身臨其境的體驗，被認為是21世紀最有潛力的技術。虛擬現實有三種特性，即沉浸感、交互性和想象力（又稱創造性），使虛擬現實技術在教育領域具有獨特的、明顯的應用優勢?；谔摂M現實創建的教育和教學環境，為學習者營造了自主學習的環境，從傳統的“以教促學”的學習模式，轉入一個新的學習方式，學習者通過自我互動和信息環境，獲取知識和技能。但在實際教學中，有些基本概念、原理和方法是很難用實物來演示?？山柚摂M現實技術制作三維演示程序，解決教學中的難點，提高學生的學習興趣。

3虛擬現實技術在計算機教學中的應用

計算機這門學科，邏輯性和實踐性較強，教材上的一些知識點學生較難理解。教師可以用VRP結合3DsMax開發制作VR課件，更好輔助課堂教學。例如《操作系統》這門課，內容上更具理論性和相對抽象性。在講解進程管理中的生產者-消費者問題以及處理機調度中的死鎖等問題時，學生理解起來非常困難。因此，教師可以用VR課件，將動畫、聲音、圖片等表現形式有機結合起來，將生產者-消費者問題以及死鎖等問題的原理，通過動畫生動形象地展現出來，學生理解起來就更加容易。且老師還可以設計開發《計算機操作系統重難點案例解析》的VR課件，此課件不是教材內容的堆砌，而是用來解決教材的難重點。又如在《計算機基礎》課程中，講解信息編碼、二進制、十進制等基本概念時，可用VR課件開發一些游戲案例。既能激發學生的興趣，又能在課件中設置相應的問題，讓學生思考問題，培養學生的主動思考和解決問題的能力，并有助于培養學生的計算思維能力。再如，在講解《計算機組裝與維修》課程時，由于無法提供足夠的硬件設備來滿足學生的實驗需求，傳統的教學主要采用播放PPT課件的方式，給學生展示相應的圖片和組裝流程，或通過播放組裝的視頻方式來教學。學生只能獲得感官上的認識，而實際動手操作的體會不深刻。為此，借助虛擬現實技術，利用其創建的虛擬場景，可使知識更形象化、直觀化，便于理解和增強學生的實踐操作能力。學生在虛擬場景中，可進行交互學習，具有較強的沉浸感和交互性，極大提高了學生實踐能力。虛擬現實技術創設的教學環境相對其他教學媒體創建的學習情境更有真實性、獨特性和優越性。在計算機學科的理論教學和實驗教學中，可借助虛擬現實技術，通過3DsMax軟件創建教學中所需的硬件模型，構建三維模型庫，結合VRP虛擬現實軟件，開發出適合各門計算機課程教學的虛擬學習環境，能很好降低教學成本，提高教學效率。

4基于VRP的虛擬現實課件設計流程

4.1VR-Platform虛擬現實平臺

VRP是VR-Platform的簡稱，是國內第一款自主研發的虛擬現實平臺軟件。該軟件實用性強、操作簡單、高度可視化，所見即所得?？蓮V泛應用于城市規劃、房產開發、工業仿真、文物古跡、電子商務、教育以及娛樂游戲等行業。該軟件打破了被國外軟件壟斷虛擬現實領域的現狀。以極高的性價比獲得了國內廣大客戶的青睞，并已成為一個國內應用非常廣泛的虛擬現實和三維制作工具。許多理工科重點院校，購買了VRP虛擬現實平臺及其相關產品（如清華大學電機系、中國傳媒大學動畫學院等），在高等學校的教學科研工作中發揮了重要作用。

4.2基于VRP的虛擬現實課件制作

在制作VRP作品前，必須先通過相關的三維建模軟件（如3DsMax）進行基礎建模，并設定對象的材質、燈光、動畫等。大致分為以下幾步。4.2.1模型建立。大多數虛擬現實場景中的模型，都是由3DsMax等三維軟件制作完成。VRP對建模階段的模型沒有太多的限制，只要它符合3DsMax標準即可。但在建模時，模型數量不要太多，刪除看不見的面，對于較復雜的造型，可用貼圖或照片來表現，以簡模原則優化模型。4.2.2材質和燈光設置。完成場景模型的建立之后，可為模型添加材質?？墒褂脴藴什馁|，也可添加紋理貼圖。具體根據所要創建的場景來設置。VRP對3DsMax場景中的燈光設置也沒有特殊要求，根據需求設置合理的燈光即可。4.2.3烘焙。通過烘焙操作，可將3DsMax場景中的模型光影，以貼圖的方式導入VRP中，從而獲得一個真實光影效果的虛擬場景。4.2.4導入。VRP進行后期制作虛擬現實場景中的模型制作完成并經過烘焙后，通過VrpForMax插件導出模型到VRP-Builder，即可在VRP-Builder中進行編輯，根據教學需求，編輯具有交互功能的VR作品。4.2.5輸出。在完成場景中所有模型的交互功能后，可運行、預覽效果，進行修改、調試，最后可編譯輸出*.EXE的可獨立執行文件或是可網絡的*.VRPIE文件。

5結語

虛擬現實技術在教育領域有著廣闊的應用前景。不僅適用于科學技術研究、虛擬學習環境、虛擬實驗室、虛擬實訓，還可應用于虛擬仿真校園及虛擬遠程教育等。隨著虛擬現實技術的發展和完善以及硬件設備成本的不斷降低，虛擬現實技術作為新的教學媒體，以其強大的教學優勢和潛力，將會逐步吸引教育工作者的關注和青睞，最終在教育領域被廣泛應用并發揮其重要作用。

作者:趙麗琴 袁紅萍 單位:成都學院（成都大學）信息科學與工程學院

參考文獻

[1]王靜蕾.淺談虛擬現實技術在計算機教學中的應用[J].太原城市職業技術學院學報,2014(10):119.

[2]喻曉和.虛擬現實技術基礎教程[M].北京:清華大學出版社,2015.

[3]徐新新.虛擬現實技術VR在計算機教學中的應用[J].信息與電腦,2016(21):254.

[4]朱姝.VRP虛擬現實技術在實訓教學中的應用效果研究[J].中國教育技術裝備,2017(6):15.