武虹

摘 要：VR虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)作為當(dāng)下最為先進(jìn)的一種計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)，自出現(xiàn)以來，就備受人們的關(guān)注和重視，在各行各業(yè)都得到了有效的應(yīng)用。將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用到高等教育教學(xué)工作中，能夠進(jìn)一步促進(jìn)教育教學(xué)水平的提高，幫助高等教育事業(yè)突破現(xiàn)有教學(xué)層次，豐富教學(xué)的手段，增強(qiáng)教學(xué)的質(zhì)量。因此文章就對現(xiàn)階段高等教育中虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行了探究，并對進(jìn)一步分析了現(xiàn)階段高等教育中最現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用所面臨的挑戰(zhàn)，以供借鑒。

關(guān)鍵詞：VR虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù);高等教育;應(yīng)用

中圖分類號：G642 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-2064（2020）02-0046-02

1虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)概況

1.1虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)概念分析

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)也就是VR技術(shù)，其英文全稱為VirtualReality，該技術(shù)是建立在傳感器技術(shù)、人工智能、人機(jī)交互、計(jì)算機(jī)等多項(xiàng)技術(shù)的基礎(chǔ)之上，它能夠構(gòu)建出極其逼真的三維空間。使用者就能夠借助相關(guān)設(shè)備的幫助，在三維空間內(nèi)獲得聽覺、觸覺、視覺等各個(gè)方面真實(shí)感官感受。并且使用者在所模擬的空間環(huán)境中，并不僅僅是處于旁觀地位，并且還可以借助相關(guān)設(shè)備來實(shí)現(xiàn)在三維空間內(nèi)的行為活動(dòng)，同時(shí)在使用者產(chǎn)生行為活動(dòng)時(shí)，空間內(nèi)產(chǎn)生相應(yīng)的動(dòng)作和反饋。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)幫助人機(jī)對話突破了新的層次，為人們的生活工作提供了新的方法和新的模式。與以往的視頻音頻傳輸技術(shù)不同，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)能夠帶給使用者更加真實(shí)的感官感受和場景體驗(yàn)，這是以往其他技術(shù)完全不可比擬的。在現(xiàn)階段無論是工業(yè)生產(chǎn)、軍事，還是在日常娛樂生活中，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用都非常廣泛，但是在高等教育事業(yè)中，對于該技術(shù)的應(yīng)用還有待研究和加強(qiáng)，在今后必須強(qiáng)化虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在高等教育事業(yè)中的研究和應(yīng)用[1]。

1.2虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)特點(diǎn)分析

最現(xiàn)實(shí)技術(shù)的最大特點(diǎn)主要包括以下幾個(gè)方面：（1）沉浸感。由于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)能夠創(chuàng)造一種非常真實(shí)的虛擬環(huán)境，這就會(huì)使使用者在進(jìn)入到所創(chuàng)建的虛擬環(huán)境中時(shí)，會(huì)沉浸其中，難以辨別真實(shí)和虛擬之間的界限，從而就會(huì)沉浸到虛擬空間內(nèi)，出現(xiàn)沉浸感。（2）交互性。交互性指的是使用者在虛擬環(huán)境中的可操作性以及虛擬環(huán)境所能夠給予其的反饋程度。在虛擬空間內(nèi)，使用者不僅僅可以聽到和看到相關(guān)的聲音圖像，并且使用者還可以行操作，然后虛擬空間就會(huì)根據(jù)使用者的操作來進(jìn)行反饋，這樣就能夠?qū)⑹褂谜咭踩谌氲教摂M空間內(nèi)部。（3）構(gòu)想性。利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，既可以將現(xiàn)實(shí)中的場景進(jìn)行還原和重塑，同時(shí)還可以根據(jù)人們的想象來建立一個(gè)不存在的虛擬場景和虛擬空間。

2虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)對高等教育的影響

通過應(yīng)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，能夠結(jié)合具體教學(xué)創(chuàng)造各種各樣的情景，這樣就可以使學(xué)生在情景中體驗(yàn)更加真實(shí)的教學(xué)實(shí)例，直接直觀的接觸相關(guān)知識和技能和進(jìn)行鍛煉實(shí)踐。（1）對教學(xué)理念的影響。在以往的教育教學(xué)中，教師在課堂中主導(dǎo)一切，學(xué)生在課堂學(xué)習(xí)中只是被動(dòng)的接受，整體的參與度積極性都相對較差。但是通過運(yùn)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，就能夠改變這一教育理念，能夠進(jìn)一步加強(qiáng)學(xué)生在學(xué)習(xí)中的主導(dǎo)性，使學(xué)生占據(jù)課堂的主體，直接直觀的參與到課堂學(xué)習(xí)之中，將所有學(xué)生有效連接到一起，提高學(xué)生的課堂體驗(yàn)感，使教學(xué)效率和有效性得到進(jìn)一步提高。（2）實(shí)現(xiàn)體驗(yàn)式教學(xué)。在生活中存在許多無法直接接觸或者看到的事物或者變化，但是通過虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)就可以為這些變化和事物進(jìn)行模擬具象，然后教師就可以將這些變化事物以更加直觀生動(dòng)的形象傳遞給學(xué)生和講解給學(xué)生，增強(qiáng)學(xué)生對于相關(guān)知識的感官體驗(yàn)。此外，通過虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，還可以進(jìn)一步促進(jìn)學(xué)生探索能力和思維邏輯能力的增強(qiáng)，因?yàn)槔锰摂M現(xiàn)實(shí)技術(shù)能夠組建虛擬場景，對于實(shí)驗(yàn)研究、實(shí)踐操作等方面有著非常重要的幫助。（3）對教學(xué)內(nèi)容的影響。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)不僅可以將具體教學(xué)內(nèi)容詳細(xì)細(xì)致的告知學(xué)生，構(gòu)建出更加有層次性和興趣性的教學(xué)內(nèi)容，吸引學(xué)生主動(dòng)進(jìn)行相關(guān)教學(xué)內(nèi)容的學(xué)習(xí)，增強(qiáng)課堂教學(xué)的有效性[2]。

3 VR虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)計(jì)制作流程

3.1 前期策劃

根據(jù)具體設(shè)計(jì)目的和設(shè)計(jì)要求，開展相關(guān)實(shí)地測試和調(diào)研分析，采集相關(guān)的數(shù)據(jù)和規(guī)劃資料，然后完成對平面圖、場景尺寸、風(fēng)格、交互功能分化等方面的確定，為后續(xù)工作的開展奠定基礎(chǔ)。

3.2 CAD 制圖及 UV 拆分

在當(dāng)下基本都會(huì)采用CAD制圖軟件來完成工程圖的制作，該軟件具備非常強(qiáng)大的功能，并且操作方便，在當(dāng)下建筑、機(jī)械、設(shè)計(jì)等多領(lǐng)域都得到了廣泛應(yīng)用。利用該軟件來完成對初期設(shè)計(jì)構(gòu)想的進(jìn)一步加工處理，準(zhǔn)確確定相關(guān)場景的尺寸、物體大小、材料規(guī)格等等。

3.3 三維建模

在當(dāng)下有許多軟件都可以進(jìn)行三維建模，比如3DMAX、MAYA等等，但是不同軟件的適用范圍和優(yōu)勢領(lǐng)域是有所不同的，在進(jìn)行電影動(dòng)畫等三維制作時(shí)，一般都會(huì)采用MAYA軟件，而在進(jìn)行工程或者室內(nèi)外情景等方面的三維鍵模式一般都會(huì)采用3DMAX軟件。在具體模型構(gòu)建時(shí)需要注意以下幾點(diǎn)：首先，盡可能縮減模型面數(shù)，在滿足預(yù)期效果的基礎(chǔ)上，減少模型面數(shù)量;其次，對于同類型物體，在完成一次制作后，應(yīng)采用工具來進(jìn)行復(fù)制，加快工作效率;再者，刪除隱蔽部位的面片數(shù)據(jù)，對模型進(jìn)行進(jìn)一步優(yōu)化;最后，合理布線，優(yōu)化物體結(jié)構(gòu)。在進(jìn)行UV拆分時(shí)，要保持VU點(diǎn)均勻，避免產(chǎn)生貼圖畫面變形拉扯等問題[3]。

3.4 虛幻引擎UE4虛擬現(xiàn)實(shí)制作

在UE4軟件中導(dǎo)入將已完成的FBX格式模型，并對其按照設(shè)計(jì)計(jì)劃進(jìn)行貼圖和燈光設(shè)置。對互動(dòng)部分按照要求和尺度來進(jìn)行合理規(guī)劃，比如互動(dòng)方式、碰撞類型等等。同時(shí)，程序編輯人員要根據(jù)設(shè)計(jì)要求來完成相應(yīng)的程序數(shù)據(jù)編寫。

在當(dāng)下一般采用C語言編程、藍(lán)圖編程兩種，前者一般適合專業(yè)計(jì)算機(jī)人員，后者則適合美工方面的相關(guān)人員。同時(shí)藍(lán)圖編程的可視化效果更好，并且在工作效率和功能方面也可以達(dá)到C++的水準(zhǔn)。在材質(zhì)、燈光、互動(dòng)等環(huán)節(jié)的工作完成后，就可以開展渲染構(gòu)建和測試。在經(jīng)過測試無問題后，就可以按照既定終端環(huán)境打包輸出。

4 VR虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在高等教育的應(yīng)用

4.1 VR教育應(yīng)用于三維物體展示與事件還原

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在三維成像方面具備非常強(qiáng)大的功能，通過虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)能夠幫助在具體學(xué)科教學(xué)中構(gòu)建出更加真實(shí)直觀的物體模型，幫助學(xué)生更好的理解相關(guān)抽象知識，尤其在當(dāng)下物理、化學(xué)、生物等理工科教育教學(xué)中，有許多知識都非常抽象，結(jié)構(gòu)極其微小，在以往教學(xué)中不僅課堂枯燥，而且學(xué)習(xí)難度較大，但是在應(yīng)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)后，就可以構(gòu)建出一個(gè)真實(shí)直觀的分子結(jié)構(gòu)或者生物組織結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)學(xué)生在課堂中的趣味性，降低學(xué)習(xí)難度。同時(shí)，在歷史、考古、文學(xué)音樂等相關(guān)學(xué)科的教學(xué)中，也可以利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)來對以往的事件或者平常難以觸摸或者接觸的事物進(jìn)行重建，使學(xué)生通過虛擬現(xiàn)實(shí)模型來直接直觀的感受到這些經(jīng)典事物、經(jīng)典文化、名勝古跡等等，增強(qiáng)學(xué)生的感觀感，促進(jìn)教育教學(xué)效果的增強(qiáng)。比如在歷史教學(xué)中，教師就可以利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)來構(gòu)建故宮模型，從而使學(xué)生可以直觀直接的感受到故宮的規(guī)模宏大和歷史悠久，體會(huì)古代王朝的更迭交匯，增強(qiáng)學(xué)生在學(xué)習(xí)中的趣味性，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性[4]。

4.2 VR教育應(yīng)用于技能訓(xùn)練與場所模擬

在高等教育中最為重要的就是實(shí)踐教學(xué)，但是由于受到教學(xué)場地、資金、設(shè)備設(shè)施等方面的限制，在現(xiàn)階段的高等教育教學(xué)中實(shí)踐訓(xùn)練的機(jī)會(huì)相對較少，但是只有通過實(shí)踐鍛煉，才可以促進(jìn)學(xué)生技能水平的增強(qiáng)和知識掌握程度的加深。而通過虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)就可以模擬相應(yīng)的實(shí)訓(xùn)場所，為學(xué)生提供更多更真實(shí)的實(shí)踐訓(xùn)練機(jī)會(huì)。并且在應(yīng)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)來模擬相應(yīng)的實(shí)訓(xùn)空間后，還可以直接在空間內(nèi)指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行實(shí)踐訓(xùn)練，使學(xué)生沉浸到虛擬實(shí)現(xiàn)空間中，提高學(xué)習(xí)的有效性和學(xué)習(xí)的積極性。同時(shí)，利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)做模擬的實(shí)訓(xùn)空間不會(huì)因?yàn)樘鞖鈭龅鼗蛘邘熧Y力量等方面因素影響而阻礙學(xué)生的學(xué)習(xí)時(shí)間，使學(xué)生可以得到充分的實(shí)踐鍛煉。在具體的教育教學(xué)中，教師通過語言和相關(guān)課件根本無法將課程內(nèi)容詳細(xì)直觀、全面的展示給學(xué)生，但是通過虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，就可以直接將課程內(nèi)容具體化和實(shí)物化，使學(xué)生可以感同身受，身臨其境。比如在當(dāng)下手術(shù)實(shí)訓(xùn)中，應(yīng)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)就可以幫助學(xué)生創(chuàng)建手術(shù)模擬場景，使學(xué)生在模擬場景中體會(huì)如何進(jìn)行手術(shù)，增強(qiáng)自身實(shí)際操作水平，完善自身的缺點(diǎn)和不足。

5虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在教育應(yīng)用中將面臨的挑戰(zhàn)

雖然虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在高等教育中有著非常良好的應(yīng)用前景和應(yīng)用效果，但是在具體應(yīng)用中還會(huì)受到以下幾方面因素的影響，阻礙虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在高等教育中的推廣和應(yīng)用。首先，在現(xiàn)階段虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備的便攜性較差，整體設(shè)備體積也相對較大，給使用者會(huì)帶來較多的不便，所以在今后需要盡可能提高設(shè)備的便攜性和縮小設(shè)備體積。其次，雖然在現(xiàn)階段虛擬與現(xiàn)實(shí)技術(shù)可以應(yīng)用到高等教育教學(xué)中，但是必須對具體的學(xué)習(xí)環(huán)境和教學(xué)范圍進(jìn)行確定后，才可以通過虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)來進(jìn)行相應(yīng)環(huán)境情景的構(gòu)建。但是在當(dāng)下學(xué)習(xí)環(huán)境要求相對較高，相關(guān)的設(shè)備設(shè)施價(jià)格昂貴，有許多高校都不具備大規(guī)模采購設(shè)備設(shè)施的實(shí)力，并且對于場地要求也相對較高，這就給虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在高等教育中的應(yīng)用帶來了阻礙，所以在今后需要不斷降低設(shè)備儀器成本[5]。

6結(jié)語

在當(dāng)下高等教育中VR虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)具有非常好的應(yīng)用效果和應(yīng)用前景，通過應(yīng)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)不僅能夠提高教育教學(xué)的生動(dòng)性和課堂趣味性，激發(fā)學(xué)生的注意力和學(xué)習(xí)興趣，并且還可以進(jìn)行實(shí)訓(xùn)基地等的建設(shè)，為學(xué)生提供更多更有效的實(shí)踐鍛煉機(jī)會(huì)，進(jìn)學(xué)生的全方位發(fā)展。但是在具體的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用過程中，必須做好對相關(guān)技術(shù)的分析研究，結(jié)合自身實(shí)際情況來進(jìn)行虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用。此外，還需要重視對虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的進(jìn)一步研究和完善，使其更加符合高等教育的現(xiàn)狀和實(shí)際情況。

參考文獻(xiàn)

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