第一篇：虛擬現實技術在教學中的應用

虛擬現實技術在教學中的應用

虛擬現實技術在教學中的應用主要集中在桌面虛擬現實和分布式虛擬現實,沉浸型虛擬現實由于所需設備昂貴,在教學中的應用較少。虛擬現實技術在遠程教育中的應用主要有制作三維網絡課件、開設網絡實驗課程和建構虛擬教室。

1.制作三維網絡課件

在教學中,基于HTML的網絡課件在不斷地發展完善,但卻始終不能擺脫二維平面的約束。在課件中加入虛擬現實技術,能掙脫這一枷鎖。將虛擬現實和文字、聲音、圖片、視頻等各種媒體有機結合,可以彌補二維平面課件的不足。如,用VRML設計各種三維的模型、物質結構等,可以讓學生多角度地觀察和學習,更好地理解學習內容。虛擬現實技術還可以再現現實生活中無法觀察到的自然現象或事物的變化過程,為學生提供生動、逼真的感性學習材料,幫助學生解決學習中的知識難點。如學習物理知識時,利用虛擬現實技術,向學生展示原子核裂變、半導體導電等復雜的物理現象,供學生觀察學習。

2.開設網絡實驗課程

虛擬實驗在網絡教育中有著巨大的優勢,它可以彌補遠程教學條件的不足。虛擬現實實驗環境的開發可以真正打破空間、時間的限制,促進網絡實驗課程的開展。利用虛擬現實技術,還可以建立各種虛擬實驗室,如物理、化學、地理、生物等實驗室,在“實驗室”里,學生可以自由地做各種實驗,獲得真實的體驗。學生還可以通過虛擬實驗驗證所學的各種理論知識,提出各種假設模型進行虛擬,并通過虛擬系統觀察這一假設所產生的結果或效果。例如,在虛擬的化學系統中,學生可以按照自己的假設設計某一化學反應,通過虛擬實驗,可以看到相應的反應現象。通過這種探索式的學習方式,可以培養學生的學習興趣,有利于激發學生的創造性思維,培養學生的創新能力。

3.建構虛擬教室

目前,在網絡教育中,學生大部分是通過網絡課程來學習的。學習時,學生能在網頁上看到課程的相關文字材料和一些靜止的圖片。當然,好一點的網絡課程,還提供了教學視頻。但是不管是文本還是視頻,師生之間都缺乏一種靈活的交互。應用虛擬現實技術,構建虛擬教室,能使這個問題得到一定程度的解決。虛擬教室是指運用分布式虛擬現實技術構造的一個虛擬真實的教學環境,分布在各個不同地方的學生,可以通過網絡參與到虛擬課堂中。虛擬教室模擬了真實多媒體教室的整個場景,是師生共同活動的一個空間,在這里,可以完成教學、答疑等各種教學活動。借助網絡通訊技術,視音頻采集、處理技術以及交互代理等技術,參與到課堂的各個對象可以看到彼此,學生可以看到老師的板書,聽到他的講解。教師也能看到學生的表情和動作,可以聽到學生的提問,并隨時解答。這種教學方式,可以增強師生之間的實時互動,激發學生的學習興趣,提高教學效率。

第二篇：虛擬現實技術在景觀教學中的應用

虛擬現實技術在景觀教學中的應用

由于虛擬現實技術能夠滿足學習媒體的情景化及自然交互性的要求,從而在風景園林教學領域內有著極其廣闊的應用前景。利用虛擬現實技術可以改變高校景觀建筑設計專業傳統的教學模式,改善實驗環境,解決高校普遍存在的教學資源不足的問題,優化教學過程及培養具有創新意識和創新能力的人才。隨著教育改革的深入和虛擬現實技術理論的不斷完善和發展,虛擬現實技術在景觀建筑設計專業中的應用也將不斷的拓展。

(一)促進教學觀念的變化

傳統的教學觀念主要是“傳道、授業、解惑”,它決定了教學組織形式和教學方法,即以教為主,教師是教學的中心,由教師決定教學內容、結構、教學方法及教學進度,而學生始終處于被動的學習環境中。現代化的教學方法追求教與學的合作化,以講授引導思維,以教導激發創新,并賦予學生學習的主動性。虛擬現實教學有利于創造這樣的環境,以教師為中心的授課形式將會被改變,以學生為中心的個性化教學、合作化教學和虛擬現實環境中的自我探究得以真正實現。虛擬現實正是在現代教育思想指導下,使用新技術改進教學方法的嘗試。把虛擬現實技術引入到教學中,從多媒體虛擬現實系統的組織形式看,虛擬現實是非線性的網絡結構,逼真的虛擬環境可提供良好的人機交互功能,在這個基礎上教學內容的組織安排將特別強調由學生主動參與來構建知識結構,變學生的“被動聽講”為“主動學習”,由“要我學”轉變為“我要學”。在這種情況下,教材的意義也將由傳統的“教材控制”轉變為“學習者控制”,教學內容外在形式的生動化與內在結構的科學化將更緊密地結合起來,這種環境將極大地促進教學觀念發生變化。

(二)促進教學內容的變化

教學內容是教學過程中傳遞的教學信息,是學生獲取知識、掌握技術、發展能力的主要源泉。多媒體虛擬現實技術的引入使教學內容無論是外在形式還是內在結構都產生了很大的變化。

1.教學內容外在形式的變化

學生的技術水平和動手能力是在實驗、實訓中培養出來的,在傳統的實踐教學中,實驗課內容主要是學科性的理論驗證和學會使用設備、儀器,并從中歸納、總結出規律。這些年來,隨著教育技術的發展,從原來只是用錄音、錄像來輔助文字教材進行教學的方式發展為使用具有人機交互的多媒體技術。多媒體的信息類型有靜態的、運動的、超級鏈接的視覺和聽覺信息,媒體信息形式通過計算機的集成處理,提供了超文本、圖形、圖像、圖表、音頻、視頻和動畫。多媒體信息表現形式多樣,對于抽象的、概括的概念和原理,除了用文字和語音協同描述以外,還可以用三維實景虛擬現實過程,對于不可視的變化、無法觸摸的物體或有危險的場所,甚至自然界或現實生活中不可能存在的事件,也可以通過虛擬現實技術去展現。多媒體技術存貯信息量大,教學內容可以用最有效的方式來表現;而且,同一教學內容還可以用多種信息形式來表現,這就有利于克服單一媒體表現及難以協同表現的弊端。虛擬現實所提供的人機交互的特點尤其適用于個性化教育,因人施教、因材施教,培養高素質的綜合型景觀設計人才。

2.教學內容內在結構的變化

虛擬現實的應用將帶來教學內容結構的變化。教學內容的內在結構就是學科知識結構設計,知識結構是學科知識間的邏輯關系,是學科內含智力因素的信息源。傳統的教材及實驗指導材料都是以線性結構來組織學科知識結構的,知識內容的結構及順序都是以教為主,教學順序性很強,學生只能在教師的講授下獲得正確的概念、原理及邏輯關系。這種形式的學習,學生對教師的依賴性很大,教材也只是一種教授材料,學生利用它學習的自由度不大,靈活性不強,難以促使學生從已建立的知識結構向新知識結構遷移。使用虛擬現實技術以后,多種媒體的信息通過網絡化超鏈接,就可以接近人類認知特點的方式去組織和展示教學內容、構建知識結構,這種網狀的信息組織方式是一種非線性結構,鏈是知識之間的層級邏輯關系。虛擬現實與普通多媒體是多媒體信息處理的高度集成,把信息的組織形式與信息內容呈現的多樣性、復雜性結合起來,為學生提供了一種動態、開放的結構化認知形式,它既包括了學科的基本內容,又包括了學科內容之間的邏輯關系,既注重知識的形成過程,又注重知識的結構,憑借視覺、聽覺、觸覺信息的協調作用使教學內容的統一與靈活性得到了完善的結合。虛擬現實的這種非線性結構有利于學生進行擴散思維,聯想原有的知識,獲得新知識。

(三)促進教學手段的變化

1.互動啟發式教學

虛擬現實有助于啟發式教學的開展,在演示教學內容方面能以一種直接的信息傳遞方式,通過親臨其境的、自主控制的人機交互,由視覺、聽覺、觸覺獲取“外界”的反應,提供生動活潑的直觀形象思維材料、展現學生不能直接觀察到的事物等,形成知識點。學生則從思維、情感和行為3個方面參與教學活動。

2.發現式教學

發現式教學是以解決問題為中心的教學形式,虛擬現實在實訓教學中可以讓學生進入問題存在的環境,有針對性地建構虛擬情景,引導學生進行探究。虛擬現實教學提供良好的人機交互,還允許學生出錯時,自行了解錯誤的根由及后果,發現解決問題的方法。

3.協同工作式教學

虛擬現實教學不受空間位置和相互距離的限制,可讓遠距離的師生或位置分散的學生共處于一個虛擬空間中,通過共同參與,且必須具備協同操作能力才能完成某些項目的設計或訓練。

4.情境式教學

虛擬現實技術具有動畫虛擬現實的能力,能夠把教學中的抽象概念原理、真實的實驗過程等形象生動地表現出來,給學生創設真實的學習情境,幫助學生獲得示范性的知識,把握概念原理的實質。

（四）實際使用

虛擬現實技術最大的優勢在于場景的模擬與再現，一旦場景建成，不再受地理空間、時間的限制。可以隨時隨地調取已有場景信息。運用在景觀教學上，主要可以用在:

一、古建、古典園林教學板塊（適用課程中西方古典園林史、西方現代景觀的理論與實踐）

實用意義

中國古典園林是中國傳統園林的精髓，分布廣泛，各有各自的特色。包括北方園林，南方園林、嶺南園林、皇家園林、等眾多形式。但是由于地域原因、實地考察學習是一件非常困難的任務。費時費力費錢，并不是所有人都有機會實地考察，也不是所有人一次考察就能體會到精髓。

軟件功能構造

通過虛擬現實模擬可以

1）模擬現場建筑、植物、四時、季相變化，現場實際模擬出全部景觀。

2）頂視圖搭配結構分析、交通分析、功能分區、區域劃分、建筑名稱分布等。3）同時軟件搭配講解功能，講解現場石材、建筑由來、古建結構、園林造景手法講解（全面展示園林造景中的借景、透鏡、框景、障景等）、現場全景圖展示等。4）使用者可以通過各個角度，各個方向進行觀賞。實際使用過程中所觀賞不到的地方（比如鳥瞰、四時變化、）

優勢分析

1）可以經常性的游覽園內場景，體會古典園林的造景手法（以往講解僅僅局限于圖片展示，我們可以模擬現場實際景觀，感受體量關系）

2）模擬現場的四季，實時變化。感受陰晴雨雪、感受植物生長對整個環境空間帶來的改變。

3）恢復已被破壞的景觀，提高人們的參與性，提高可到達性。使人們不僅僅局限在人視點的觀察。

4）形象生動的講述平時口述難以講清的課程內容。如古建中的斗拱形式，就可以簡單生動的展示給學生。

5）提高學生的接受程度、提高課程興趣、提高學生的參與度。

二、景觀案例學習

實用意義：

現代景觀大師有相當一部分具有代表性的經典案例，而以往我們對這些案例的學習僅僅局限于平面圖、CAD、以及部分的效果圖。很難感受到實際的比例關系、尺度、景觀效果。更感受不到一個方案從其設計構思、到場地周邊環境分析、到基地分析、功能分區、再到方案形成的整個過程。軟件功能構造：

1）將完整的方案信息進行展示，以二維或者三維的方式。介紹場地周圍的大環境。同時可通過文字或者動畫形式展示整個方案的歷史環境，政治背景、以及其歷史意義。2）將整個設計的骨架信息一層一層展現，包括道路、水體、節點、植物、功能分等。讓學生更深入的了解。

3）方案經典介紹。將方案的經典之處進行展示與介紹。同時進行季相、時間變化。4）讓學生自行進行設計，之后與經典案例進行比較。優勢分析：

1）將經典案例通過三維方式進行展示，直觀形象。

2）整合資料，將案例周邊環境、歷史環境進行詳細敘述。3）深入的剖析方案的設計構思與形式。加深理解。

三、植物認知

1）通過動畫形式對植物的基礎知識進行介紹，包括樹葉、樹皮、樹干形式名稱介紹。2）建立植物庫，模擬植物的的生長過程，対植物的科屬，生長習性，搭配方式進行詳細介紹。

3）對不同科屬的植物進行分類，以便植物認知。

4）按照季相分類，常綠，落葉，觀花、觀果等進行詳細分類。以便植物認識學習，同時便于設計中隨時調取使用。

四、通過增強現實技術輔助設計

1）在設計領域，虛擬現實技術作為一種獨特的技術手段，可以有效的解決抽象思維與其所產生的實體間的聯系問題。設計師不僅能夠充分發揮其藝術想象力，更能夠在前期設計階段就與實際相結合，縮短設計周期，提高設計質量，節省投資。虛擬現實技術可應用于建筑和藝術信息模型項目全生命周期的信息化管理。

2）協助設計師科學準確分析設計信息可快速獲取復雜建筑模型進行分析，為建筑師提供全局、客觀的設計信息理解。

3）輔助設計在設計過程中，會提出不同的設計方案，對未來的設計形象做多種設想，利用虛擬現實技術建立一個全面、直觀、可交互、如實反映設計的三維虛擬模型，便于設計者更直觀、全面了解設計，也方便設計師對某個設計細節作局部修改，并實時地與修改前的方案進行分析比較。

2.探索學習

是指通過虛擬現實技術對學生在學習過程中所提出的各種假設進行模擬,直接觀察到這一假設所產生的結果或效果。這有利于激發學生的創造性思維,培養學生的創新能力。例如,利用虛擬技術,學生還可以進行溫室效應的探索學習,從而分析城市建設對周邊環境以及園林綠地和水體對城市小氣候的相互影響,探索景觀建筑設計新的研究方向。

3.實驗實訓

是指利用虛擬現實技術建立數字城市與風景園林技術平臺,進而方便地創建如規劃、建筑、照明、水景、工程機械等各種虛擬實驗室,方便師生實驗實訓。

在虛擬景觀建筑實驗室里,學生可以對自己設計的景觀建筑進行反復的修改和論證,并研究加入“時間因素”后的四維模擬,真實感受時間的藝術,也可以進行建筑環境的分析以及建筑物對周邊環境影響的研究。在虛擬照明實驗室里,學生可以研究不同電光源在不同配光方式和投光方法下的照明和景觀效果,進行道路、廣場、建筑、庭院、水景、樹木、雕塑、溶洞等各種照明實驗。在虛擬的水景工程實驗室里,學生可以組裝水循環系統,了解工藝流程,研究不同流量和揚程下各種噴頭組合的水型效果以及配上燈光后的夜景效果。

虛擬現實的沉浸性和交互性,使學生能夠在虛擬的學習環境中扮演一個角色,全身心地投入到學習環境中去,這非常有利于諸如園林工程機械操作、園林栽培和修剪等各種職業技能的訓練。例如,在虛擬的園林起重機訓練系統中,學員可以反復操作仿真控制設備,練習在各種用地環境下操作園林起重機的駕駛、起吊和準確落點等,達到熟練掌握相關技能的目的。而虛擬修剪系統也可以低成本地模擬修剪,掌握各類植物修剪的關鍵,并可直觀地評價修剪后的效果。

虛擬現實技術在規劃設計領域的運用已得到國內外學者的重視,在景觀規劃設計方面,國內研究主要集中在景觀建模、可視化表達以及技術運用的介紹性研究成果。在歷史文化景觀再現研究中,景觀所包含的歷史和文化的內涵,最終都通過人們的感知而傳遞。作為一種利用人們的感知和構想,具有三維表現力并且富于交互性,從而可以很好地模擬現實的技術,虛擬現實技術在歷史文化景觀中的應用將會是激動人心的。

虛擬現實技術改變了人們只能從現實生活中獲得感知的方式,通過計算機模擬人類的感知,從而制造一個虛擬世界。如果說虛擬現實技術拓展了人們的感知能力,這樣一個虛擬世界則增加了人們的生存空間,改變了人們的生活方式。虛擬現實技術還提供了一種超越時間和空間約束,提供人們逼真體驗的手段。從時間上說,虛擬現實技術不僅可以模擬現在存在的,再現以前有而現在不存在的,而且可以通過構想,模擬以后可能有的,甚至可以構造現實生活中不可能有的現象和體驗。而從空間上來說,虛擬現實可以在甲地模擬乙地的風景,從而用戶在甲地就可以體驗到身處乙地的感受。這使得人們生活的空間擴大,可以得到的實踐和體驗增加,如果說人生的價值在于一種實踐和體驗,這無疑增加了人生所具有的價值。虛擬現實技術還提供了一種超越時空進行信息傳遞的方式,分布式虛擬現實中,人們可以與來自地球另外一端的用戶相遇在一個虛擬世界中,看到彼此的表情和動作,相互進行語言溝通等。

一虛擬現實與虛擬世界 一個虛擬現實系統具有以下三個基本特征,通常稱為虛擬現實的特征:(1)沉浸感(Immersion);(2)交互性(Interaction);(3)構想性(Imagination)。根據虛擬現實系統所傾向的特征的不同,虛擬現實系統一般分為四類:桌面虛擬現實系統,沉浸式虛擬現實系統,增強現實系統及分布式虛擬現實系統。虛擬現實技術主要提供給用戶一個直觀并具有很強交互性的與計算機系統交互的界面。所以其本質是一種人機界面技術,它使人們與計算機打交道的方式產生了革命性變化,使人們的生活方式隨之發生變革,它同時是一種影響了或即將影響普通用戶生活的特殊文化現象。

第三篇：虛擬現實技術及其教學應用

虛擬現實技術及其教學應用

2011-04-07 10:17:55 作者：李志剛 張超

摘 要 本文對虛擬現實技術的定義及特征進行了描述，對虛擬現實技術應用于教學的作用意義進行了分析探討。

關鍵詞 虛擬現實；教育技術；教學應用

2010年的上海世博會，參觀人數超過7200萬，創歷屆世博會參觀人數之最，而同時推出的上海世博會的網上展館，則創出了2.8億次的點擊訪問量。網上世博會和電影《阿凡達》讓虛擬現實技術展示了巨大的吸引力，正如澳大利亞新南威爾士大學教授羅伯特·路易斯(Robert Louise)所說:“它的作用遠不只展示和娛樂”，虛擬現實技術的觸角已經滲入到了人類生活的方方面面。

一、虛擬現實技術簡述

虛擬現實(VirtualReality，簡稱VR，又譯作靈境、幻真)是近年來出現的高新技術，也稱靈境技術或人工環境。該技術集成了計算機圖形(CG)技術、計算機仿真技術、人工智能、傳感技術、顯示技術、網絡并行處理等技術的最新發展成果，是一種由計算機技術輔助生成的高技術模擬系統。

虛擬現實中的“現實”是泛指在物理意義上或功能意義上存在于世界上的任何事物或環境，它可以是實際上可實現的，也可以是實際上難以實現的或根本無法實現的。而“虛擬”是指用計算機生成的意思。因此，虛擬現實是指用計算機生成的一種特殊環境，人可以通過使用各種特殊裝置將自己“投射”到這個環境中，并操作、控制環境，實現特殊的目的，即人是這種環境的主宰。

虛擬現實技術具有多感知性（Multi-Sensory）、交互性（Interactivity）、浸沒感（Immersion）和構想性（Imagination）四個重要特征。

所謂多感知是指除了一般計算機技術所具有的視覺感知之外，還有聽覺感知、力覺感知、觸覺感知、運動感知，甚至包括味覺感知、嗅覺感知等。理想的虛擬現實技術應該具有一切人所具有的感知功能。由于相關技術，特別是傳感技術的限制，目前虛擬現實技術所具有的感知功能僅限于視覺、聽覺、力覺、觸覺、運動等幾種。

交互性指用戶對模擬環境內物體的可操作程度和從環境得到反饋的自然程度（包括實時性）。例如，用戶可以用手去直接抓取模擬環境中虛擬的物體，這時手有握著東西的感覺，并可以感覺物體的重量，視野中被抓的物體也能立刻隨著手的移動而移動。

浸沒感又稱臨場感，指用戶感到作為主角存在于模擬環境中的真實程度。理想的模擬環境應該使用戶難以分辨真假，使用戶全身心地投入到計算機創建的三維虛擬環境中，該環境中的一切看上去是真的，聽上去是真的，動起來是真的，甚至聞起來、嘗起來等一切感覺都是真的，如同在現實世界中的感覺一樣。構想性強調虛擬現實技術應具有廣闊的可想像空間，可拓寬人類認知范圍，不僅可再現真實存在的環境，也可以隨意構想客觀不存在的甚至是不可能發生的環境。

如今，虛擬現實技術的應用已大步走進軍事航天、工業仿真、游戲動漫、教育培訓、城市規劃、醫療救治等領域。虛擬現實技術已經和理論分析、科學實驗一起，成為人類探索客觀世界規律的三大手段。

二、虛擬現實技術的教學應用

在以往的教育中，學習者始終生活在兩個世界的時空環境中，一個是經驗世界（實踐中學習），另一個是語言文字的世界（書本中學習），兩者往往相互脫節，即理論脫離實際。而由多媒體與仿真技術相結合產生的虛擬現實技術，創造出了第三個世界-----虛擬現實世界，它將成為溝通前兩個世界的重要橋梁。我國學者桑新民教授在探索信息化環境下高校學習新模式的過程中，率先提出：必須把“三個世界”的學習經驗綜合起來，促成三者的有機結合。指出要充分利用虛擬現實情境之獨特優勢，去引導和促進學習者在經驗世界和語言文字世界中實現學習活動與學習經驗的整合，不斷激勵和提高學習者在“三個世界”中學習的自主性、協作性和創造性。

⒈拓寬視野，激發學習熱情

通過虛擬現實技術，一方面可以再現實際生活中無法觀察到的自然現象或事物的變化過程，為學習者提供生動、逼真的感性學習材料，使抽象的概念理論直觀化、形象化，方便學習者對抽象概念的理解；另一方面虛擬現實技術使學習者能夠按自己的需要來進行實時的交互式學習，主動地獲取所需要的知識，由被動式的接受轉化為主動式的發現。虛擬現實技術還可讓學習者學習到和體驗到現實生活中具有微觀性、瞬變性、危險性、長期性且用別的方法很難觀察和驗證的各種事物，從而提高這類特殊知識的可接受性。在課堂上，教員可以陪同學習者一起經歷虛擬境界，一邊觀察一邊講解；也可以讓學習者自己利用虛擬景物、虛擬環境等進行仔細觀察自主學習進而理解有關的概念及知識。通過這種對虛擬景物和虛擬環境的交互式學習，能有效發揮學習者的主觀能動性，使學習者真正參與到教學活動中去，成為學習過程中的主體，變被動為主動，并激發出較高的學習熱情和空間想象力。

⒉便于探究，培養創新能力

虛擬現實技術允許學習者對模擬的環境可交互、可操縱、可建構，可直觀地觀察到學習過程中所提出的各種假設所產生的結果或效果，適合開展探究性的學習。例如，有一個名叫“電子工作臺”(Electronic Workbench;EWB)的軟件系統，允許學習者利用它提供的元件構造各種模擬電路和數字電路，并能動態測試電路的性能；還有一個名叫“交互性物理”(Interactive Physics;IP)的軟件系統，允許學習者構造屬于經典力學系統的大部分實驗；在虛擬的化學系統中，學習者可以按照自己的假設，將不同的分子組合在一起，電腦便虛擬出組合的物質來。利用虛擬現實技術進行探究性學習，更有利于激發學習者的創造性思維，培養學習者的創新能力。⒊突破瓶頸，提高實驗效益

利用虛擬現實技術進行虛擬實驗教學，可以有效地突破時間、空間、經費和危險性等現實條件的制約，大到宇宙天體，小至原子粒子，學習者都可以進入其內部進行觀察。一些需要幾十年甚至上百年才能觀察的變化過程，通過虛擬現實技術，可以很快地呈現出來。例如生物中的孟德爾遺傳定律，用果蠅做實驗往往要幾個月的時間，而虛擬現實技術在一堂實驗課內就可實現。在虛擬實驗室里，學習者通過各種感覺（視覺、聽覺、動覺和觸覺等）與虛擬的學習情境相互聯系并交互作用，進一步加深了對事物現象和規律的認識，有效地促進了學習者在經驗世界和語言文字世界中實現學習活動與學習經驗的整合，大大提高了學習者的學習興趣和學習效果。

⒋模擬訓練，輕松掌握技能

虛擬現實的沉浸性和交互性，使學習者能夠在虛擬的學習環境中扮演一個角色，并全身心地投入到該學習環境中去，這非常有利于學習者達到動作技能類教學目標要求。例如空軍某學院研制的Su27駕駛模擬器，采用多通道圖形生成技術，建立了大視野視景環境，配合接近實物的駕駛艙，使學習者可以完成基本駕駛技術、編隊飛行以及部分空戰戰術的訓練；澳大利亞新南威爾士大學模擬出礦坑內的常見問題，讓礦工們針對瓦斯管理、煤層自燃、危險預警、隔離程序、自主逃生等各種環節進行訓練等等。在這些既與現實條件相符又無任何危險的虛擬訓練系統中，學習者可以不厭其煩地反復練習，直至掌握操作技能為止。⒌攜手網絡，改革教學結構

隨著網絡技術和虛擬現實技術的日趨成熟，教學活動不再局限于有形的教室中，而向虛擬課堂、虛擬大學、虛擬學習社區發展，基于網絡的虛擬化學習，將會成為未來教育的一種全新的教學方式。虛擬現實技術不僅能向學習者提供一種可在實際生活中找到的情境和經驗，還可以再現特定的環境。利用虛擬現實技術與網絡結合，可以打破時間和空間的限制，進行交互式的、圖文并茂的、智能型的、分布式的教學，并通過網絡傳輸逼真的教學和學習環境，從而使學習方式由傳統的“獨學”變為“群學”，使學習結構從“封閉”變為“開放”，最終可以使教學從“知識傳授”轉變為“知識建構”。例如，在基于共享型虛擬現實系統設置的網上協同實驗室中，身處不同位置的學習者組成一個個學習小組，所有學習小組構成一個學習型社區。他們一起設計實驗，并通過模擬軟件觀看實驗結果，直到認為方案成熟，才轉移到真實實驗環境中去完成實驗。教師在整個實驗過程中監控每一個成員的表現并及時進行個別化的輔導。

虛擬現實技術應用于教學的最成功案例，莫過于哈佛大學克里斯·德迪博士率領開展的一項為期十年的基于多用戶虛擬環境（Multi—User Virtuai Environment, MUVE）的中學科學教育項目：River City。正如德迪博士在2009年《科學》雜志上對River City總結的那樣，與傳統教學相比，大部分學生在這種沉浸式的模擬環境中都獲得了更多的關于科學探究的知識和技能；學生能夠形成一種深度參與，非常有利于發現復雜問題的技能與發展；有利于那些成績差的學生建立起學業上的自信。River City在北美地區產生了廣泛影響，被作為新型數字化學習及評價方式的典型選入美國《2010年教育技術規劃》，也受到了具有“數字未來學家”之稱的唐·泰普斯科特的推崇。

由于虛擬現實所依托的軟硬件技術科技含量和開發費用高、技術復雜、實現難度大等原因，目前在教育領域還只是運用于少數的教學、培訓、實驗、參觀等方面，且尚沒有形成完善的運用模式。然而虛擬現實技術作為一種新涌現的教育技術，具有令人鼓舞的美好前景。有遠見的教育工作者把虛擬現實看做是基于計算機的教學系統的下一個合乎邏輯的發展步驟。人們必將應用虛擬現實技術來進一步改進學習過程和創造新的學習系統。

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第四篇：虛擬現實技術在博物館中的應用探討

虛擬現實技術在博物館中的應用探討

摘要：虛擬現實技術是利用計算機科技，將編輯好的三維數據通過各種不同的傳輸途徑呈現在人們面前的新興科技。博物館是征集、典藏、陳列和研究代表自然和人類文化遺產的實物的場所，是對公眾開放的非營利的，為社會發展提供服務，以學習、教育、娛樂為目的的永久性機構。本文將從虛擬現實技術的特點和博物館應用方面探析二者的結合。關鍵詞：虛擬現實技術；博物館；技術應用

一、虛擬現實技術

虛擬現實技術（簡稱VR），又稱靈境技術，是以沉浸性、交互性和構想性為基本特征的計算機高級人機界面。將編輯好的三維數據輸入到虛擬現實軟件的程序中，然后用直觀的方式將信息展現到人們眼前，使人們能夠沉浸在計算機生成的虛擬境界中，讓人們可視、可知、可感，甚至是可嗅。

虛擬現實技術可跨越地域的限制，將人們無法親臨的景物呈現在人們的眼前，更可直觀的剖析很多無法拆卸和展示的事物。使人們更深入的了解事物的本質和內涵。

二、虛擬現實技術的應用

虛擬現實技術已經廣泛應用在我們生活的各個角落。應用在商業上，可以縮短開發周期，減少投資費用。應用在醫學研究上，可以數字化人體結構，虛擬手術過程，很好的解決了人體實驗對象資源匱乏的問題。應用在娛樂行業，虛擬滑雪場、4D電影等更是豐富了消費者的娛樂生活。

現在虛擬現實技術更進一步深入到了教育行業。虛擬校園、虛擬教學、虛擬博物館的出現，改善了傳統語言教學的略顯枯燥的教育方式。使人們更直觀、更深刻的獲取知識信息。

三、虛擬現實技術在博物館中的應用

博物館是人們學習知識、參觀文物、感受文化的地方，其社會意義強、教育功能直接，國家重視博物館建設，主張更多的博物館向社會開放。把虛擬現實技術應用到博物館中，不僅能夠加強博物館的社會功能和教育功能，同時也為博物館新的運作模式提供了可實踐的方式，轉變傳統博物館隨走隨看、走不到看不見的情況。故宮文化資產數字化應用研究所利用虛擬現實技術制作了四部大型虛擬現實作品，利用虛擬現實打造的互動展示、自主選取視角等技術，讓人們感受到了虛擬現實博物館的奇妙。

虛擬現實技術可以應用到博物館數字技術的各個層面，它可用于館內展品和古建筑的數字展示與數字保存、也可用于展品和古建筑的虛擬修復與文化遺產監測、還可用于博物館展品隨展以及博物館之間的展覽合作。虛擬現實技術應用到博物館中意義重大，能夠在保護文化遺產不受損害的同時，更好的滿足觀眾和游人的參觀游覽需求。

（一）.基于文物保護目的的虛擬現實技術應用

基于文物保護的目的，博物館內的展品都收藏在展柜中，受到展柜空間的限制，觀眾無法近距離觀看展品細節，也看不到文物被展柜遮擋的部分，虛擬現實技術解決了這一難題。它將文物的信息利用計算機數據化展示，逼真的呈現在觀

眾面前。更可外接感應終端，模擬文物形態、重量等外部特征。觀眾可通過對感應終端的操作，實現對虛擬文物的旋轉、放大縮小等操作。從而實現了真實文物無法提供的新穎的交互式參觀模式。

（二）.基于古建筑保護與內部展示的虛擬現實技術應用

基于古建筑保護的目的，很多時候，觀眾只能在圍欄外或者隔著玻璃參觀古建筑內景，受到室內光線和參觀距離的限制，室內陳設模糊不清，往往無法達到理想的參觀效果。虛擬現實技術引入后，可將文物古跡用數字化形式展現給觀眾，故宮博物院出品的《天子的宮殿》系列大型虛擬現實作品可帶領觀眾在太和殿、中和殿、保和殿、養心殿和倦勤齋等實際游覽中無法進入的著名宮殿建筑中無憂暢游，讓觀眾零距離觀賞宮殿內部陳設和古建筑原貌，在保護文物古跡不被損傷的同時滿足了人們的求知欲。

（三）.基于文化內涵展示的虛擬現實技術應用 內涵是指事物內部包含的實質和意義，在眾多博物館中文物古跡中蘊涵的是中華上下五千年的歷史積淀。利用虛擬現實技術可以將文物古跡背后的歷史背景、宗教文化、傳統制作工藝等文化內涵傳達給觀眾。利用虛擬現實技術的特點，將這些文化內涵形象化、具體化，并配合動畫、解說等后期效果，帶給觀眾超越視覺感受的文化體驗。

（四）.基于博物館合作的虛擬現實技術應用 隨著我國國際地位的提升，越來越多的外國友人了解并癡迷于中國的傳統文化。我國各大博物館也與許多國際知名博物館建立了友好的往來關系。在共同探討研究相關文物保護知識，交換展覽展示經驗的同時，博物館之間會定期舉辦專題性的借展展覽，以此來滿足廣大觀眾對異國文化的渴望。但是受到時間、距離以及相關條例的限制，每次參展的文物等級和數量都受到嚴格的控制，大型展品和宮殿建筑更是無法參展。虛擬現實技術掙脫上述種種束縛，它能將不可移動的宮殿建筑帶到展覽現場，也可以把宮殿建筑的建造過程和文物的制造工藝以交互式方式傳遞給觀眾。虛擬現實技術在隨展中的應用豐富了借展內容，把更多的知識信息帶給觀眾，吸引了更多參觀者，更好的完成了博物館文化傳播的社會職能。

（五）.基于文物虛擬修復與數據保存的虛擬現實技術應用

光陰荏苒，博物館中的大量文物古跡都出現脆化、脫色、剝落等現象。保護和修復這些文物古跡也是博物館日常工作的重中之重。利用虛擬現實技術可以數字化記錄文物古跡的現實狀態，跟蹤監測受損程度，還可以制定出相應的虛擬修復方案，預先模擬修復過程，檢驗修復技術和手段的可行性，從而避免直接人工操作帶來的不必要的文物損傷。同時，這些高精度的數據可以保持起來，以便日后開展更精密的研究工作。總結：

虛擬現實技術的發展前景十分樂觀，它在博物館界的應用也會越來越廣泛，越來越深入。它能更好的發揮博物館的社會功能和教育功能，不斷為博物館的發展注入新的活力。參考文獻：

[1]呂曉剛.從文化遺產地的表象還原到內涵表達[J].中國傳媒大學出版社，2012 [2]姜學智，李忠華.國內外虛擬現實技術的研究現狀[J].遼寧工程技術大學學報（自然科學版），2004(23)

第五篇：虛擬現實技術在風景園林設計中的應用

摘要：風景園林設計中運用虛擬現實技術，可以為民眾帶來極大方便，提高工作效率，還可以為風景園林設計帶來新的發展模式。因此，本文深入探究了風景園林設計中虛擬現實技術的具體應用，希望能夠為廣大的風景園林設計人員提供一定的理論參考和借鑒。

關鍵詞：風景園林；設計；虛擬現實技術；研究

1風景園林設計中，虛擬現實技術的運用特征

第一，全方位展現風景園林的設計空間。現存的二維空間和三維空間的表現方式，只能夠向人們傳達出風景園林空間要素中的部分訊息。而虛擬現實技術則可以將風景園林的整體空間精準地展現出來，即使是極小的部分和微小的要素，也絕不會被遺漏。第二，利用網絡技術，進行遠程瀏覽。通過虛擬現實技術，風景園林設計師可以先在自身的計算機設備上創建出設計作品，然后通過vrml的方式發送給建筑施工單位，施工單位接收以后便可在網絡上進行遠程作品瀏覽。第三，極大地方便了風景園林設計師的作品設計。利用虛擬現實技術，設計師能夠在每一設計階段，創建虛構的風景園林環境。并且通過漫游觀察的方式，體驗自身的作品，預先感受空間要素、尺度要素、材料要素，有利于風景園林設計師及時發現作品中存在的問題和不足，并實時修改和調整。第四，方便公眾參與，實施輔助性決策。要想風景園林的設計和建設能夠順利完成，需要設計、建設、管理及決策部門與公眾有效合作，虛擬現實技術就為其提供了一個極佳的合作平臺。

2風景園林設計中，虛擬現實技術的具體應用

2.1開始階段的可操作性分析

首先，明確設計條件，實地勘察現場情況。了解現場的基地情況、氣候情況、環境情況、業主造價情況等。通過收集資料、分析資料，列出設計中可能遭遇的困難和難題。其次，將收集到的文字信息輸入到虛擬現實系統中進行初步的模擬和探索，讓設計師在思維上對該場地形成總體認識。最后，利用gis技術，根據現實環境進行模擬，分析場地中的各個道路情況、樹木情況、河流情況等，為形成設計概念提供科學的判斷。在這一過程中主要利用虛擬現實技術中的模型建構技術，對現場情況進行綜合分析和整體規劃。

例如，在建造園林水景時，首先，設計師就必須調查選址地的水文情況，做出相關的水文調查表。其次，設計師結合其它重要因素信息，利用虛擬現實技術對其進行綜合分析，將選址區域劃分成不同的屬性。再次，根據區域本身的特性，利用auto技術完成園林水景的平面圖設計，接著再將其導入到3dmax技術中，針對彎曲起伏的地形，可以對其進行線形彎曲的水體模型。

2.2概念設計階段中的概念設計分析

設計師在通過現實虛擬技術建構模型以后，就可擺脫二維圖紙的制約性。設計師可以沉浸和漫游在自身構建的虛擬環境中，從而全方位地研究和分析相關情況，獲得感官信息。在多重感官信息的刺激性，設計師的思維處于活動狀態，就能夠不斷地對場地形成設計概念。如果此時設計師的思維形成的是不穩定的圖形信息，那么將其輸入到虛擬現實系統中，就可以實時地修改和調整相關設計元素，讓設計師抓住一瞬即逝的設計靈感，有利于設計師篩選和深化各種設計概念。對于計算機三維造型經驗豐富的設計師來說，利用虛擬現實技術，還有利于通過計算機的視覺體驗，產生新的設計思想，形成新的圖像情景。

2.3設計發展階段的主體構思工作

一方面，通過虛擬現實技術，設計師可以準確地刻畫場景，實時成為三維圖像。通過改變場景中的各項特征、造型，刺激設計師的感官和創作思維。另一方面。風景園林設計內容具有復雜性和多維復合性。設計師在進行方案設計時，不僅要考慮物體造型本身，還要對周圍的文化因素、社會因素、自然因素、空間因素等緊密結合，從空間環境和社會環境的大背景下，進行風景園林的設計。利用虛擬現實技術中的交互功能，有利于設計師實時控制場景，為其提供更有效的交互平臺，方便設計師及時調整和更換園林中的要素模型，通過比較與審查，使設計出來的方案更加合理。

例如，在建設某城市展覽館時，將選址定于體育場北邊，緊靠繁華路口的坡地邊，并且市政府要求展覽館的高度不得高于20m。在設計方案時，設計師首先摘選出來模擬該區域的重要建筑物。其次，將設計好的方案置入到虛構場景中進行模擬。再次，根據建設進度，將設計師設計好的2個方案再次置入虛擬場景中進行模擬和調整。最后，把多個設計方案整合在一個場景中進行比較。最終經過方案比較，確定采用方案二進行展覽館的建設。

3結語

風景園林設計中，虛擬現實技術的具體應用主要表現在模型的建構、三維圖像的實時生成以及交流和互動的方便性3方面。將虛擬現實技術廣泛應用到風景園林設計中，將是未來設計行業發展的必然趨勢。