摘?要：虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)作為現(xiàn)代教育技術(shù)的重要組成部分，在許多教學(xué)領(lǐng)域都起著重要作用。由于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)能夠突破時(shí)間和空間的限制，營(yíng)造逼真的、具有立體感的環(huán)境。因此對(duì)于大學(xué)的物理教學(xué)改革也有著重大意義。本文將通過對(duì)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的簡(jiǎn)單介紹以及虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在物理教學(xué)中的發(fā)展方向提出基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的大學(xué)物理教學(xué)改革措施。

關(guān)鍵詞：虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù);高等教育;物理教學(xué)改革;教學(xué)策略與方法

一、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的概念及構(gòu)成

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)又被稱為“靈境技術(shù)”，是一種包括信息技術(shù)在內(nèi)的多種技術(shù)營(yíng)造模擬環(huán)境的中高端技術(shù)。在信息技術(shù)飛速發(fā)展的今天，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)也出現(xiàn)了長(zhǎng)足的發(fā)展。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)一般包括相應(yīng)的虛擬現(xiàn)實(shí)處理器和軟件系統(tǒng)、跟蹤設(shè)備、傳感器、語(yǔ)音識(shí)別系統(tǒng)等。它通過多種設(shè)備為使用者提供視覺、聽覺、觸覺上的綜合性體驗(yàn)。而使用者在虛擬環(huán)境中，可以通過相應(yīng)的作用器將人體動(dòng)作轉(zhuǎn)化為數(shù)據(jù)信息，進(jìn)而使得虛擬環(huán)境發(fā)生相應(yīng)的改變。在這種虛擬環(huán)境中，使用者的動(dòng)作可以被環(huán)境捕捉到，環(huán)境所形成的影像跟隨變化會(huì)產(chǎn)生逼真的體驗(yàn)。在臨床醫(yī)學(xué)、軍事訓(xùn)練等多個(gè)領(lǐng)域，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用。尤其是在教育領(lǐng)域，虛擬現(xiàn)實(shí)不僅不受時(shí)間、地點(diǎn)、天氣等多方面因素的影響，也能減少相應(yīng)活動(dòng)耗材的損失，受到了廣泛的關(guān)注。與傳統(tǒng)教學(xué)方法相比，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)存在較大的優(yōu)勢(shì)。例如較為抽象的數(shù)理邏輯關(guān)系、危險(xiǎn)實(shí)驗(yàn)發(fā)生過程、立體化的建筑模型都可以借助虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)來提高學(xué)生認(rèn)識(shí)，使抽象的理論內(nèi)容以更加直觀、逼真的方法展現(xiàn)出來，并減少相應(yīng)的浪費(fèi)。

二、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在物理教學(xué)中的發(fā)展方向

（一）虛擬實(shí)驗(yàn)室

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)對(duì)于學(xué)生的學(xué)習(xí)方式、教師的教學(xué)理念的改變具有很大的作用。在大學(xué)物理教學(xué)中，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)主要表現(xiàn)在虛擬實(shí)驗(yàn)室和虛擬課堂教學(xué)上。虛擬實(shí)驗(yàn)室作為虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在教學(xué)中常見的方式，對(duì)于學(xué)生學(xué)習(xí)方式的改變具有重要作用。在大學(xué)物理教學(xué)過程中，實(shí)驗(yàn)室教學(xué)是學(xué)生掌握相應(yīng)能力的重要過程。但是傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)室教學(xué)受制于環(huán)境、設(shè)備等多重因素，往往所需時(shí)間較長(zhǎng)。當(dāng)面對(duì)一些較為精密的器械設(shè)備時(shí)，學(xué)生的不當(dāng)操作容易造成設(shè)備損壞和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的不準(zhǔn)確。因此，實(shí)驗(yàn)往往不能如期展開。但是，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)可以通過相應(yīng)的設(shè)備構(gòu)建一個(gè)虛擬實(shí)驗(yàn)室。在這個(gè)虛擬實(shí)驗(yàn)室中，實(shí)驗(yàn)所用的器材與設(shè)備都會(huì)虛擬化。但是由于有相應(yīng)傳感設(shè)備和跟蹤設(shè)備的支持，實(shí)驗(yàn)的過程和操作手法不會(huì)受到影響。在這種虛擬實(shí)驗(yàn)室中，尤其是面對(duì)一些危險(xiǎn)系數(shù)較高的實(shí)驗(yàn)，可以在有效保證學(xué)生安全的情況下促進(jìn)學(xué)生能力的提高。同時(shí)由于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)可以將實(shí)物虛化，因此除了虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備的投入，大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)室的各種設(shè)備、耗材支出將有所下降。

（二）虛擬課堂教學(xué)

在虛擬實(shí)驗(yàn)室之外，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在大學(xué)物理教學(xué)的發(fā)展方向還有虛擬課堂教學(xué)。虛擬課堂教學(xué)包括兩層內(nèi)涵。其一是與遠(yuǎn)程教學(xué)類似的虛擬課堂教學(xué)。教師可以通過提前錄制的方式將課程內(nèi)容上傳到相應(yīng)的學(xué)習(xí)平臺(tái)，學(xué)生僅需通過身邊的設(shè)備就可進(jìn)行學(xué)習(xí)。這種方式不但提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)效率和便利程度，更可以為學(xué)生營(yíng)造一種舒適逼真的學(xué)習(xí)環(huán)境。

虛擬課堂教學(xué)的另一層含義是在物理課堂上使用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)。在物理的學(xué)習(xí)中，視覺理解是一個(gè)很有爭(zhēng)議性的話題。也就是人們絕大多數(shù)是通過可視化的方式理解世界。但很多物理學(xué)知識(shí)具有高度抽象性，很難被學(xué)生掌握和理解。因此，如何使物理的學(xué)習(xí)具有可視化的特征就成為了一個(gè)經(jīng)久不衰的問題，而虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)給出了一個(gè)很好的答案。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)和其他教育技術(shù)相比所具有的特征是沉浸式學(xué)習(xí)、具有較強(qiáng)的互動(dòng)性，同時(shí)學(xué)習(xí)者是以主人公的視角參與到學(xué)習(xí)中去的。這種教學(xué)方式可以有效提高學(xué)生在學(xué)習(xí)中的主觀能動(dòng)性。在大學(xué)物理教學(xué)中，教師可以通過虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)創(chuàng)設(shè)直觀的教學(xué)情境，促進(jìn)學(xué)生對(duì)于抽象理論的學(xué)習(xí)。

三、基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的大學(xué)物理教學(xué)改革

（一）保障硬件設(shè)備的建設(shè)

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的使用是教育一大進(jìn)步。而要充分發(fā)揮虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的作用，首先就必須保障相應(yīng)硬件設(shè)備的建設(shè)。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)目前已經(jīng)在多個(gè)領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了應(yīng)用，在市場(chǎng)中也廣受消費(fèi)者喜愛。但是同時(shí)也存在設(shè)備價(jià)格高昂、設(shè)備維護(hù)復(fù)雜的問題。因此，要以虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)促進(jìn)大學(xué)物理教學(xué)的改革，就必須把前起高昂的設(shè)備投入和后期的設(shè)備維護(hù)考慮進(jìn)去，加強(qiáng)對(duì)于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)硬件設(shè)備的建設(shè)。

（二）充分開發(fā)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在教學(xué)中的資源

其次，在大學(xué)物理教學(xué)中應(yīng)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)還要考慮對(duì)于這種技術(shù)的充分開發(fā)，將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在整個(gè)教學(xué)過程中的作用充分利用起來。除了本文針對(duì)大學(xué)物理教學(xué)提到的虛擬實(shí)驗(yàn)室和虛擬課堂教學(xué)之外，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)還支持虛擬圖書館、遠(yuǎn)程教育、虛擬體育館的多方應(yīng)用。

（三）積極看待和應(yīng)對(duì)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的弊端

最后，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在教學(xué)中的應(yīng)用還存在許多弊端。例如，部分學(xué)生對(duì)于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)所創(chuàng)設(shè)的虛擬情境會(huì)訊在3D暈眩問題。這種情況往往會(huì)影響學(xué)生的正常使用。除了學(xué)生自身身體素質(zhì)因素，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)所營(yíng)造的虛擬情境分辨率較低也會(huì)造成這種問題。因此，在使用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)時(shí)，教師還應(yīng)當(dāng)注意其中存在的弊端。

總的來說，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)作為新型教育技術(shù)的重要代表，對(duì)于大學(xué)物理教學(xué)的改革具有重要作用。一線教師應(yīng)當(dāng)立足于本學(xué)科實(shí)際充分開發(fā)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的可行性，促進(jìn)教學(xué)的改革。

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科研課題：2019年度遼寧省現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育學(xué)會(huì)科研課題《新媒體新技術(shù)在高?；鶎狱h建中的應(yīng)用研究》2019XH-23