第一篇：虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在景觀教學(xué)中的應(yīng)用

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在景觀教學(xué)中的應(yīng)用

由于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)能夠滿足學(xué)習(xí)媒體的情景化及自然交互性的要求,從而在風(fēng)景園林教學(xué)領(lǐng)域內(nèi)有著極其廣闊的應(yīng)用前景。利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)可以改變高校景觀建筑設(shè)計(jì)專(zhuān)業(yè)傳統(tǒng)的教學(xué)模式,改善實(shí)驗(yàn)環(huán)境,解決高校普遍存在的教學(xué)資源不足的問(wèn)題,優(yōu)化教學(xué)過(guò)程及培養(yǎng)具有創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新能力的人才。隨著教育改革的深入和虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)理論的不斷完善和發(fā)展,虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在景觀建筑設(shè)計(jì)專(zhuān)業(yè)中的應(yīng)用也將不斷的拓展。

(一)促進(jìn)教學(xué)觀念的變化

傳統(tǒng)的教學(xué)觀念主要是“傳道、授業(yè)、解惑”,它決定了教學(xué)組織形式和教學(xué)方法,即以教為主,教師是教學(xué)的中心,由教師決定教學(xué)內(nèi)容、結(jié)構(gòu)、教學(xué)方法及教學(xué)進(jìn)度,而學(xué)生始終處于被動(dòng)的學(xué)習(xí)環(huán)境中?，F(xiàn)代化的教學(xué)方法追求教與學(xué)的合作化,以講授引導(dǎo)思維,以教導(dǎo)激發(fā)創(chuàng)新,并賦予學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性。虛擬現(xiàn)實(shí)教學(xué)有利于創(chuàng)造這樣的環(huán)境,以教師為中心的授課形式將會(huì)被改變,以學(xué)生為中心的個(gè)性化教學(xué)、合作化教學(xué)和虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境中的自我探究得以真正實(shí)現(xiàn)。虛擬現(xiàn)實(shí)正是在現(xiàn)代教育思想指導(dǎo)下,使用新技術(shù)改進(jìn)教學(xué)方法的嘗試。把虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)引入到教學(xué)中,從多媒體虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的組織形式看,虛擬現(xiàn)實(shí)是非線性的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),逼真的虛擬環(huán)境可提供良好的人機(jī)交互功能,在這個(gè)基礎(chǔ)上教學(xué)內(nèi)容的組織安排將特別強(qiáng)調(diào)由學(xué)生主動(dòng)參與來(lái)構(gòu)建知識(shí)結(jié)構(gòu),變學(xué)生的“被動(dòng)聽(tīng)講”為“主動(dòng)學(xué)習(xí)”,由“要我學(xué)”轉(zhuǎn)變?yōu)椤拔乙獙W(xué)”。在這種情況下,教材的意義也將由傳統(tǒng)的“教材控制”轉(zhuǎn)變?yōu)椤皩W(xué)習(xí)者控制”,教學(xué)內(nèi)容外在形式的生動(dòng)化與內(nèi)在結(jié)構(gòu)的科學(xué)化將更緊密地結(jié)合起來(lái),這種環(huán)境將極大地促進(jìn)教學(xué)觀念發(fā)生變化。

(二)促進(jìn)教學(xué)內(nèi)容的變化

教學(xué)內(nèi)容是教學(xué)過(guò)程中傳遞的教學(xué)信息,是學(xué)生獲取知識(shí)、掌握技術(shù)、發(fā)展能力的主要源泉。多媒體虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的引入使教學(xué)內(nèi)容無(wú)論是外在形式還是內(nèi)在結(jié)構(gòu)都產(chǎn)生了很大的變化。

1.教學(xué)內(nèi)容外在形式的變化

學(xué)生的技術(shù)水平和動(dòng)手能力是在實(shí)驗(yàn)、實(shí)訓(xùn)中培養(yǎng)出來(lái)的,在傳統(tǒng)的實(shí)踐教學(xué)中,實(shí)驗(yàn)課內(nèi)容主要是學(xué)科性的理論驗(yàn)證和學(xué)會(huì)使用設(shè)備、儀器,并從中歸納、總結(jié)出規(guī)律。這些年來(lái),隨著教育技術(shù)的發(fā)展,從原來(lái)只是用錄音、錄像來(lái)輔助文字教材進(jìn)行教學(xué)的方式發(fā)展為使用具有人機(jī)交互的多媒體技術(shù)。多媒體的信息類(lèi)型有靜態(tài)的、運(yùn)動(dòng)的、超級(jí)鏈接的視覺(jué)和聽(tīng)覺(jué)信息,媒體信息形式通過(guò)計(jì)算機(jī)的集成處理,提供了超文本、圖形、圖像、圖表、音頻、視頻和動(dòng)畫(huà)。多媒體信息表現(xiàn)形式多樣,對(duì)于抽象的、概括的概念和原理,除了用文字和語(yǔ)音協(xié)同描述以外,還可以用三維實(shí)景虛擬現(xiàn)實(shí)過(guò)程,對(duì)于不可視的變化、無(wú)法觸摸的物體或有危險(xiǎn)的場(chǎng)所,甚至自然界或現(xiàn)實(shí)生活中不可能存在的事件,也可以通過(guò)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)去展現(xiàn)。多媒體技術(shù)存貯信息量大,教學(xué)內(nèi)容可以用最有效的方式來(lái)表現(xiàn);而且,同一教學(xué)內(nèi)容還可以用多種信息形式來(lái)表現(xiàn),這就有利于克服單一媒體表現(xiàn)及難以協(xié)同表現(xiàn)的弊端。虛擬現(xiàn)實(shí)所提供的人機(jī)交互的特點(diǎn)尤其適用于個(gè)性化教育,因人施教、因材施教,培養(yǎng)高素質(zhì)的綜合型景觀設(shè)計(jì)人才。

2.教學(xué)內(nèi)容內(nèi)在結(jié)構(gòu)的變化

虛擬現(xiàn)實(shí)的應(yīng)用將帶來(lái)教學(xué)內(nèi)容結(jié)構(gòu)的變化。教學(xué)內(nèi)容的內(nèi)在結(jié)構(gòu)就是學(xué)科知識(shí)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),知識(shí)結(jié)構(gòu)是學(xué)科知識(shí)間的邏輯關(guān)系,是學(xué)科內(nèi)含智力因素的信息源。傳統(tǒng)的教材及實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)材料都是以線性結(jié)構(gòu)來(lái)組織學(xué)科知識(shí)結(jié)構(gòu)的,知識(shí)內(nèi)容的結(jié)構(gòu)及順序都是以教為主,教學(xué)順序性很強(qiáng),學(xué)生只能在教師的講授下獲得正確的概念、原理及邏輯關(guān)系。這種形式的學(xué)習(xí),學(xué)生對(duì)教師的依賴(lài)性很大,教材也只是一種教授材料,學(xué)生利用它學(xué)習(xí)的自由度不大,靈活性不強(qiáng),難以促使學(xué)生從已建立的知識(shí)結(jié)構(gòu)向新知識(shí)結(jié)構(gòu)遷移。使用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)以后,多種媒體的信息通過(guò)網(wǎng)絡(luò)化超鏈接,就可以接近人類(lèi)認(rèn)知特點(diǎn)的方式去組織和展示教學(xué)內(nèi)容、構(gòu)建知識(shí)結(jié)構(gòu),這種網(wǎng)狀的信息組織方式是一種非線性結(jié)構(gòu),鏈?zhǔn)侵R(shí)之間的層級(jí)邏輯關(guān)系。虛擬現(xiàn)實(shí)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(nèi)容呈現(xiàn)的多樣性、復(fù)雜性結(jié)合起來(lái),為學(xué)生提供了一種動(dòng)態(tài)、開(kāi)放的結(jié)構(gòu)化認(rèn)知形式,它既包括了學(xué)科的基本內(nèi)容,又包括了學(xué)科內(nèi)容之間的邏輯關(guān)系,既注重知識(shí)的形成過(guò)程,又注重知識(shí)的結(jié)構(gòu),憑借視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、觸覺(jué)信息的協(xié)調(diào)作用使教學(xué)內(nèi)容的統(tǒng)一與靈活性得到了完善的結(jié)合。虛擬現(xiàn)實(shí)的這種非線性結(jié)構(gòu)有利于學(xué)生進(jìn)行擴(kuò)散思維,聯(lián)想原有的知識(shí),獲得新知識(shí)。

(三)促進(jìn)教學(xué)手段的變化

1.互動(dòng)啟發(fā)式教學(xué)

虛擬現(xiàn)實(shí)有助于啟發(fā)式教學(xué)的開(kāi)展,在演示教學(xué)內(nèi)容方面能以一種直接的信息傳遞方式,通過(guò)親臨其境的、自主控制的人機(jī)交互,由視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、觸覺(jué)獲取“外界”的反應(yīng),提供生動(dòng)活潑的直觀形象思維材料、展現(xiàn)學(xué)生不能直接觀察到的事物等,形成知識(shí)點(diǎn)。學(xué)生則從思維、情感和行為3個(gè)方面參與教學(xué)活動(dòng)。

2.發(fā)現(xiàn)式教學(xué)

發(fā)現(xiàn)式教學(xué)是以解決問(wèn)題為中心的教學(xué)形式,虛擬現(xiàn)實(shí)在實(shí)訓(xùn)教學(xué)中可以讓學(xué)生進(jìn)入問(wèn)題存在的環(huán)境,有針對(duì)性地建構(gòu)虛擬情景,引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行探究。虛擬現(xiàn)實(shí)教學(xué)提供良好的人機(jī)交互,還允許學(xué)生出錯(cuò)時(shí),自行了解錯(cuò)誤的根由及后果,發(fā)現(xiàn)解決問(wèn)題的方法。

3.協(xié)同工作式教學(xué)

虛擬現(xiàn)實(shí)教學(xué)不受空間位置和相互距離的限制,可讓遠(yuǎn)距離的師生或位置分散的學(xué)生共處于一個(gè)虛擬空間中,通過(guò)共同參與,且必須具備協(xié)同操作能力才能完成某些項(xiàng)目的設(shè)計(jì)或訓(xùn)練。

4.情境式教學(xué)

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)具有動(dòng)畫(huà)虛擬現(xiàn)實(shí)的能力,能夠把教學(xué)中的抽象概念原理、真實(shí)的實(shí)驗(yàn)過(guò)程等形象生動(dòng)地表現(xiàn)出來(lái),給學(xué)生創(chuàng)設(shè)真實(shí)的學(xué)習(xí)情境,幫助學(xué)生獲得示范性的知識(shí),把握概念原理的實(shí)質(zhì)。

（四）實(shí)際使用

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)最大的優(yōu)勢(shì)在于場(chǎng)景的模擬與再現(xiàn)，一旦場(chǎng)景建成，不再受地理空間、時(shí)間的限制?？梢噪S時(shí)隨地調(diào)取已有場(chǎng)景信息。運(yùn)用在景觀教學(xué)上，主要可以用在:

一、古建、古典園林教學(xué)板塊（適用課程中西方古典園林史、西方現(xiàn)代景觀的理論與實(shí)踐）

實(shí)用意義

中國(guó)古典園林是中國(guó)傳統(tǒng)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(shí)地考察學(xué)習(xí)是一件非常困難的任務(wù)。費(fèi)時(shí)費(fèi)力費(fèi)錢(qián)，并不是所有人都有機(jī)會(huì)實(shí)地考察，也不是所有人一次考察就能體會(huì)到精髓。

軟件功能構(gòu)造

通過(guò)虛擬現(xiàn)實(shí)模擬可以

1）模擬現(xiàn)場(chǎng)建筑、植物、四時(shí)、季相變化，現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際模擬出全部景觀。

2）頂視圖搭配結(jié)構(gòu)分析、交通分析、功能分區(qū)、區(qū)域劃分、建筑名稱(chēng)分布等。3）同時(shí)軟件搭配講解功能，講解現(xiàn)場(chǎng)石材、建筑由來(lái)、古建結(jié)構(gòu)、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(xiàn)場(chǎng)全景圖展示等。4）使用者可以通過(guò)各個(gè)角度，各個(gè)方向進(jìn)行觀賞。實(shí)際使用過(guò)程中所觀賞不到的地方（比如鳥(niǎo)瞰、四時(shí)變化、）

優(yōu)勢(shì)分析

1）可以經(jīng)常性的游覽園內(nèi)場(chǎng)景，體會(huì)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(xiàn)場(chǎng)實(shí)際景觀，感受體量關(guān)系）

2）模擬現(xiàn)場(chǎng)的四季，實(shí)時(shí)變化。感受陰晴雨雪、感受植物生長(zhǎng)對(duì)整個(gè)環(huán)境空間帶來(lái)的改變。

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

4）形象生動(dòng)的講述平時(shí)口述難以講清的課程內(nèi)容。如古建中的斗拱形式，就可以簡(jiǎn)單生動(dòng)的展示給學(xué)生。

5）提高學(xué)生的接受程度、提高課程興趣、提高學(xué)生的參與度。

二、景觀案例學(xué)習(xí)

實(shí)用意義：

現(xiàn)代景觀大師有相當(dāng)一部分具有代表性的經(jīng)典案例，而以往我們對(duì)這些案例的學(xué)習(xí)僅僅局限于平面圖、CAD、以及部分的效果圖。很難感受到實(shí)際的比例關(guān)系、尺度、景觀效果。更感受不到一個(gè)方案從其設(shè)計(jì)構(gòu)思、到場(chǎng)地周邊環(huán)境分析、到基地分析、功能分區(qū)、再到方案形成的整個(gè)過(guò)程。軟件功能構(gòu)造：

1）將完整的方案信息進(jìn)行展示，以二維或者三維的方式。介紹場(chǎng)地周?chē)拇蟓h(huán)境。同時(shí)可通過(guò)文字或者動(dòng)畫(huà)形式展示整個(gè)方案的歷史環(huán)境，政治背景、以及其歷史意義。2）將整個(gè)設(shè)計(jì)的骨架信息一層一層展現(xiàn)，包括道路、水體、節(jié)點(diǎn)、植物、功能分等。讓學(xué)生更深入的了解。

3）方案經(jīng)典介紹。將方案的經(jīng)典之處進(jìn)行展示與介紹。同時(shí)進(jìn)行季相、時(shí)間變化。4）讓學(xué)生自行進(jìn)行設(shè)計(jì)，之后與經(jīng)典案例進(jìn)行比較。優(yōu)勢(shì)分析：

1）將經(jīng)典案例通過(guò)三維方式進(jìn)行展示，直觀形象。

2）整合資料，將案例周邊環(huán)境、歷史環(huán)境進(jìn)行詳細(xì)敘述。3）深入的剖析方案的設(shè)計(jì)構(gòu)思與形式。加深理解。

三、植物認(rèn)知

1）通過(guò)動(dòng)畫(huà)形式對(duì)植物的基礎(chǔ)知識(shí)進(jìn)行介紹，包括樹(shù)葉、樹(shù)皮、樹(shù)干形式名稱(chēng)介紹。2）建立植物庫(kù)，模擬植物的的生長(zhǎng)過(guò)程，対植物的科屬，生長(zhǎng)習(xí)性，搭配方式進(jìn)行詳細(xì)介紹。

3）對(duì)不同科屬的植物進(jìn)行分類(lèi)，以便植物認(rèn)知。

4）按照季相分類(lèi)，常綠，落葉，觀花、觀果等進(jìn)行詳細(xì)分類(lèi)。以便植物認(rèn)識(shí)學(xué)習(xí)，同時(shí)便于設(shè)計(jì)中隨時(shí)調(diào)取使用。

四、通過(guò)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)輔助設(shè)計(jì)

1）在設(shè)計(jì)領(lǐng)域，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)作為一種獨(dú)特的技術(shù)手段，可以有效的解決抽象思維與其所產(chǎn)生的實(shí)體間的聯(lián)系問(wèn)題。設(shè)計(jì)師不僅能夠充分發(fā)揮其藝術(shù)想象力，更能夠在前期設(shè)計(jì)階段就與實(shí)際相結(jié)合，縮短設(shè)計(jì)周期，提高設(shè)計(jì)質(zhì)量，節(jié)省投資。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)可應(yīng)用于建筑和藝術(shù)信息模型項(xiàng)目全生命周期的信息化管理。

2）協(xié)助設(shè)計(jì)師科學(xué)準(zhǔn)確分析設(shè)計(jì)信息可快速獲取復(fù)雜建筑模型進(jìn)行分析，為建筑師提供全局、客觀的設(shè)計(jì)信息理解。

3）輔助設(shè)計(jì)在設(shè)計(jì)過(guò)程中，會(huì)提出不同的設(shè)計(jì)方案，對(duì)未來(lái)的設(shè)計(jì)形象做多種設(shè)想，利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)建立一個(gè)全面、直觀、可交互、如實(shí)反映設(shè)計(jì)的三維虛擬模型，便于設(shè)計(jì)者更直觀、全面了解設(shè)計(jì)，也方便設(shè)計(jì)師對(duì)某個(gè)設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)作局部修改，并實(shí)時(shí)地與修改前的方案進(jìn)行分析比較。

2.探索學(xué)習(xí)

是指通過(guò)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)對(duì)學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中所提出的各種假設(shè)進(jìn)行模擬,直接觀察到這一假設(shè)所產(chǎn)生的結(jié)果或效果。這有利于激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造性思維,培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。例如,利用虛擬技術(shù),學(xué)生還可以進(jìn)行溫室效應(yīng)的探索學(xué)習(xí),從而分析城市建設(shè)對(duì)周邊環(huán)境以及園林綠地和水體對(duì)城市小氣候的相互影響,探索景觀建筑設(shè)計(jì)新的研究方向。

3.實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)

是指利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)建立數(shù)字城市與風(fēng)景園林技術(shù)平臺(tái),進(jìn)而方便地創(chuàng)建如規(guī)劃、建筑、照明、水景、工程機(jī)械等各種虛擬實(shí)驗(yàn)室,方便師生實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)。

在虛擬景觀建筑實(shí)驗(yàn)室里,學(xué)生可以對(duì)自己設(shè)計(jì)的景觀建筑進(jìn)行反復(fù)的修改和論證,并研究加入“時(shí)間因素”后的四維模擬,真實(shí)感受時(shí)間的藝術(shù),也可以進(jìn)行建筑環(huán)境的分析以及建筑物對(duì)周邊環(huán)境影響的研究。在虛擬照明實(shí)驗(yàn)室里,學(xué)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(jìn)行道路、廣場(chǎng)、建筑、庭院、水景、樹(shù)木、雕塑、溶洞等各種照明實(shí)驗(yàn)。在虛擬的水景工程實(shí)驗(yàn)室里,學(xué)生可以組裝水循環(huán)系統(tǒng),了解工藝流程,研究不同流量和揚(yáng)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(xiàn)實(shí)的沉浸性和交互性,使學(xué)生能夠在虛擬的學(xué)習(xí)環(huán)境中扮演一個(gè)角色,全身心地投入到學(xué)習(xí)環(huán)境中去,這非常有利于諸如園林工程機(jī)械操作、園林栽培和修剪等各種職業(yè)技能的訓(xùn)練。例如,在虛擬的園林起重機(jī)訓(xùn)練系統(tǒng)中,學(xué)員可以反復(fù)操作仿真控制設(shè)備,練習(xí)在各種用地環(huán)境下操作園林起重機(jī)的駕駛、起吊和準(zhǔn)確落點(diǎn)等,達(dá)到熟練掌握相關(guān)技能的目的。而虛擬修剪系統(tǒng)也可以低成本地模擬修剪,掌握各類(lèi)植物修剪的關(guān)鍵,并可直觀地評(píng)價(jià)修剪后的效果。

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在規(guī)劃設(shè)計(jì)領(lǐng)域的運(yùn)用已得到國(guó)內(nèi)外學(xué)者的重視,在景觀規(guī)劃設(shè)計(jì)方面,國(guó)內(nèi)研究主要集中在景觀建模、可視化表達(dá)以及技術(shù)運(yùn)用的介紹性研究成果。在歷史文化景觀再現(xiàn)研究中,景觀所包含的歷史和文化的內(nèi)涵,最終都通過(guò)人們的感知而傳遞。作為一種利用人們的感知和構(gòu)想,具有三維表現(xiàn)力并且富于交互性,從而可以很好地模擬現(xiàn)實(shí)的技術(shù),虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在歷史文化景觀中的應(yīng)用將會(huì)是激動(dòng)人心的。

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)改變了人們只能從現(xiàn)實(shí)生活中獲得感知的方式,通過(guò)計(jì)算機(jī)模擬人類(lèi)的感知,從而制造一個(gè)虛擬世界。如果說(shuō)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)拓展了人們的感知能力,這樣一個(gè)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(xiàn)實(shí)技術(shù)還提供了一種超越時(shí)間和空間約束,提供人們逼真體驗(yàn)的手段。從時(shí)間上說(shuō),虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)不僅可以模擬現(xiàn)在存在的,再現(xiàn)以前有而現(xiàn)在不存在的,而且可以通過(guò)構(gòu)想,模擬以后可能有的,甚至可以構(gòu)造現(xiàn)實(shí)生活中不可能有的現(xiàn)象和體驗(yàn)。而從空間上來(lái)說(shuō),虛擬現(xiàn)實(shí)可以在甲地模擬乙地的風(fēng)景,從而用戶在甲地就可以體驗(yàn)到身處乙地的感受。這使得人們生活的空間擴(kuò)大,可以得到的實(shí)踐和體驗(yàn)增加,如果說(shuō)人生的價(jià)值在于一種實(shí)踐和體驗(yàn),這無(wú)疑增加了人生所具有的價(jià)值。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)還提供了一種超越時(shí)空進(jìn)行信息傳遞的方式,分布式虛擬現(xiàn)實(shí)中,人們可以與來(lái)自地球另外一端的用戶相遇在一個(gè)虛擬世界中,看到彼此的表情和動(dòng)作,相互進(jìn)行語(yǔ)言溝通等。

一虛擬現(xiàn)實(shí)與虛擬世界 一個(gè)虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)具有以下三個(gè)基本特征,通常稱(chēng)為虛擬現(xiàn)實(shí)的特征:(1)沉浸感(Immersion);(2)交互性(Interaction);(3)構(gòu)想性(Imagination)。根據(jù)虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)所傾向的特征的不同,虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)一般分為四類(lèi):桌面虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng),沉浸式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng),增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)及分布式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)主要提供給用戶一個(gè)直觀并具有很強(qiáng)交互性的與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)交互的界面。所以其本質(zhì)是一種人機(jī)界面技術(shù),它使人們與計(jì)算機(jī)打交道的方式產(chǎn)生了革命性變化,使人們的生活方式隨之發(fā)生變革,它同時(shí)是一種影響了或即將影響普通用戶生活的特殊文化現(xiàn)象。

第二篇：虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在教學(xué)中的應(yīng)用

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在教學(xué)中的應(yīng)用

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在教學(xué)中的應(yīng)用主要集中在桌面虛擬現(xiàn)實(shí)和分布式虛擬現(xiàn)實(shí),沉浸型虛擬現(xiàn)實(shí)由于所需設(shè)備昂貴,在教學(xué)中的應(yīng)用較少。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在遠(yuǎn)程教育中的應(yīng)用主要有制作三維網(wǎng)絡(luò)課件、開(kāi)設(shè)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)課程和建構(gòu)虛擬教室。

1.制作三維網(wǎng)絡(luò)課件

在教學(xué)中,基于HTML的網(wǎng)絡(luò)課件在不斷地發(fā)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(xiàn)實(shí)技術(shù),能掙脫這一枷鎖。將虛擬現(xiàn)實(shí)和文字、聲音、圖片、視頻等各種媒體有機(jī)結(jié)合,可以彌補(bǔ)二維平面課件的不足。如,用VRML設(shè)計(jì)各種三維的模型、物質(zhì)結(jié)構(gòu)等,可以讓學(xué)生多角度地觀察和學(xué)習(xí),更好地理解學(xué)習(xí)內(nèi)容。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)還可以再現(xiàn)現(xiàn)實(shí)生活中無(wú)法觀察到的自然現(xiàn)象或事物的變化過(guò)程,為學(xué)生提供生動(dòng)、逼真的感性學(xué)習(xí)材料,幫助學(xué)生解決學(xué)習(xí)中的知識(shí)難點(diǎn)。如學(xué)習(xí)物理知識(shí)時(shí),利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù),向?qū)W生展示原子核裂變、半導(dǎo)體導(dǎo)電等復(fù)雜的物理現(xiàn)象,供學(xué)生觀察學(xué)習(xí)。

2.開(kāi)設(shè)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)課程

虛擬實(shí)驗(yàn)在網(wǎng)絡(luò)教育中有著巨大的優(yōu)勢(shì),它可以彌補(bǔ)遠(yuǎn)程教學(xué)條件的不足。虛擬現(xiàn)實(shí)實(shí)驗(yàn)環(huán)境的開(kāi)發(fā)可以真正打破空間、時(shí)間的限制,促進(jìn)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)課程的開(kāi)展。利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù),還可以建立各種虛擬實(shí)驗(yàn)室,如物理、化學(xué)、地理、生物等實(shí)驗(yàn)室,在“實(shí)驗(yàn)室”里,學(xué)生可以自由地做各種實(shí)驗(yàn),獲得真實(shí)的體驗(yàn)。學(xué)生還可以通過(guò)虛擬實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證所學(xué)的各種理論知識(shí),提出各種假設(shè)模型進(jìn)行虛擬,并通過(guò)虛擬系統(tǒng)觀察這一假設(shè)所產(chǎn)生的結(jié)果或效果。例如,在虛擬的化學(xué)系統(tǒng)中,學(xué)生可以按照自己的假設(shè)設(shè)計(jì)某一化學(xué)反應(yīng),通過(guò)虛擬實(shí)驗(yàn),可以看到相應(yīng)的反應(yīng)現(xiàn)象。通過(guò)這種探索式的學(xué)習(xí)方式,可以培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,有利于激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造性思維,培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。

3.建構(gòu)虛擬教室

目前,在網(wǎng)絡(luò)教育中,學(xué)生大部分是通過(guò)網(wǎng)絡(luò)課程來(lái)學(xué)習(xí)的。學(xué)習(xí)時(shí),學(xué)生能在網(wǎng)頁(yè)上看到課程的相關(guān)文字材料和一些靜止的圖片。當(dāng)然,好一點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)課程,還提供了教學(xué)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(yīng)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù),構(gòu)建虛擬教室,能使這個(gè)問(wèn)題得到一定程度的解決。虛擬教室是指運(yùn)用分布式虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)構(gòu)造的一個(gè)虛擬真實(shí)的教學(xué)環(huán)境,分布在各個(gè)不同地方的學(xué)生,可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)參與到虛擬課堂中。虛擬教室模擬了真實(shí)多媒體教室的整個(gè)場(chǎng)景,是師生共同活動(dòng)的一個(gè)空間,在這里,可以完成教學(xué)、答疑等各種教學(xué)活動(dòng)。借助網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù),視音頻采集、處理技術(shù)以及交互代理等技術(shù),參與到課堂的各個(gè)對(duì)象可以看到彼此,學(xué)生可以看到老師的板書(shū),聽(tīng)到他的講解。教師也能看到學(xué)生的表情和動(dòng)作,可以聽(tīng)到學(xué)生的提問(wèn),并隨時(shí)解答。這種教學(xué)方式,可以增強(qiáng)師生之間的實(shí)時(shí)互動(dòng),激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,提高教學(xué)效率。

第三篇：虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)及其教學(xué)應(yīng)用

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)及其教學(xué)應(yīng)用

2011-04-07 10:17:55 作者：李志剛 張超

摘 要 本文對(duì)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的定義及特征進(jìn)行了描述，對(duì)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用于教學(xué)的作用意義進(jìn)行了分析探討。

關(guān)鍵詞 虛擬現(xiàn)實(shí)；教育技術(shù)；教學(xué)應(yīng)用

2010年的上海世博會(huì)，參觀人數(shù)超過(guò)7200萬(wàn)，創(chuàng)歷屆世博會(huì)參觀人數(shù)之最，而同時(shí)推出的上海世博會(huì)的網(wǎng)上展館，則創(chuàng)出了2.8億次的點(diǎn)擊訪問(wèn)量。網(wǎng)上世博會(huì)和電影《阿凡達(dá)》讓虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)展示了巨大的吸引力，正如澳大利亞新南威爾士大學(xué)教授羅伯特·路易斯(Robert Louise)所說(shuō):“它的作用遠(yuǎn)不只展示和娛樂(lè)”，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的觸角已經(jīng)滲入到了人類(lèi)生活的方方面面。

一、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)簡(jiǎn)述

虛擬現(xiàn)實(shí)(VirtualReality，簡(jiǎn)稱(chēng)VR，又譯作靈境、幻真)是近年來(lái)出現(xiàn)的高新技術(shù)，也稱(chēng)靈境技術(shù)或人工環(huán)境。該技術(shù)集成了計(jì)算機(jī)圖形(CG)技術(shù)、計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)、人工智能、傳感技術(shù)、顯示技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)并行處理等技術(shù)的最新發(fā)展成果，是一種由計(jì)算機(jī)技術(shù)輔助生成的高技術(shù)模擬系統(tǒng)。

虛擬現(xiàn)實(shí)中的“現(xiàn)實(shí)”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(huán)境，它可以是實(shí)際上可實(shí)現(xiàn)的，也可以是實(shí)際上難以實(shí)現(xiàn)的或根本無(wú)法實(shí)現(xiàn)的。而“虛擬”是指用計(jì)算機(jī)生成的意思。因此，虛擬現(xiàn)實(shí)是指用計(jì)算機(jī)生成的一種特殊環(huán)境，人可以通過(guò)使用各種特殊裝置將自己“投射”到這個(gè)環(huán)境中，并操作、控制環(huán)境，實(shí)現(xiàn)特殊的目的，即人是這種環(huán)境的主宰。

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)具有多感知性（Multi-Sensory）、交互性（Interactivity）、浸沒(méi)感（Immersion）和構(gòu)想性（Imagination）四個(gè)重要特征。

所謂多感知是指除了一般計(jì)算機(jī)技術(shù)所具有的視覺(jué)感知之外，還有聽(tīng)覺(jué)感知、力覺(jué)感知、觸覺(jué)感知、運(yùn)動(dòng)感知，甚至包括味覺(jué)感知、嗅覺(jué)感知等。理想的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)該具有一切人所具有的感知功能。由于相關(guān)技術(shù)，特別是傳感技術(shù)的限制，目前虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)所具有的感知功能僅限于視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、力覺(jué)、觸覺(jué)、運(yùn)動(dòng)等幾種。

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

浸沒(méi)感又稱(chēng)臨場(chǎng)感，指用戶感到作為主角存在于模擬環(huán)境中的真實(shí)程度。理想的模擬環(huán)境應(yīng)該使用戶難以分辨真假，使用戶全身心地投入到計(jì)算機(jī)創(chuàng)建的三維虛擬環(huán)境中，該環(huán)境中的一切看上去是真的，聽(tīng)上去是真的，動(dòng)起來(lái)是真的，甚至聞起來(lái)、嘗起來(lái)等一切感覺(jué)都是真的，如同在現(xiàn)實(shí)世界中的感覺(jué)一樣。構(gòu)想性強(qiáng)調(diào)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)具有廣闊的可想像空間，可拓寬人類(lèi)認(rèn)知范圍，不僅可再現(xiàn)真實(shí)存在的環(huán)境，也可以隨意構(gòu)想客觀不存在的甚至是不可能發(fā)生的環(huán)境。

如今，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用已大步走進(jìn)軍事航天、工業(yè)仿真、游戲動(dòng)漫、教育培訓(xùn)、城市規(guī)劃、醫(yī)療救治等領(lǐng)域。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)已經(jīng)和理論分析、科學(xué)實(shí)驗(yàn)一起，成為人類(lèi)探索客觀世界規(guī)律的三大手段。

二、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的教學(xué)應(yīng)用

在以往的教育中，學(xué)習(xí)者始終生活在兩個(gè)世界的時(shí)空環(huán)境中，一個(gè)是經(jīng)驗(yàn)世界（實(shí)踐中學(xué)習(xí)），另一個(gè)是語(yǔ)言文字的世界（書(shū)本中學(xué)習(xí)），兩者往往相互脫節(jié)，即理論脫離實(shí)際。而由多媒體與仿真技術(shù)相結(jié)合產(chǎn)生的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，創(chuàng)造出了第三個(gè)世界-----虛擬現(xiàn)實(shí)世界，它將成為溝通前兩個(gè)世界的重要橋梁。我國(guó)學(xué)者桑新民教授在探索信息化環(huán)境下高校學(xué)習(xí)新模式的過(guò)程中，率先提出：必須把“三個(gè)世界”的學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)綜合起來(lái)，促成三者的有機(jī)結(jié)合。指出要充分利用虛擬現(xiàn)實(shí)情境之獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，去引導(dǎo)和促進(jìn)學(xué)習(xí)者在經(jīng)驗(yàn)世界和語(yǔ)言文字世界中實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)活動(dòng)與學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)的整合，不斷激勵(lì)和提高學(xué)習(xí)者在“三個(gè)世界”中學(xué)習(xí)的自主性、協(xié)作性和創(chuàng)造性。

⒈拓寬視野，激發(fā)學(xué)習(xí)熱情

通過(guò)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，一方面可以再現(xiàn)實(shí)際生活中無(wú)法觀察到的自然現(xiàn)象或事物的變化過(guò)程，為學(xué)習(xí)者提供生動(dòng)、逼真的感性學(xué)習(xí)材料，使抽象的概念理論直觀化、形象化，方便學(xué)習(xí)者對(duì)抽象概念的理解；另一方面虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)使學(xué)習(xí)者能夠按自己的需要來(lái)進(jìn)行實(shí)時(shí)的交互式學(xué)習(xí)，主動(dòng)地獲取所需要的知識(shí)，由被動(dòng)式的接受轉(zhuǎn)化為主動(dòng)式的發(fā)現(xiàn)。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)還可讓學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)到和體驗(yàn)到現(xiàn)實(shí)生活中具有微觀性、瞬變性、危險(xiǎn)性、長(zhǎng)期性且用別的方法很難觀察和驗(yàn)證的各種事物，從而提高這類(lèi)特殊知識(shí)的可接受性。在課堂上，教員可以陪同學(xué)習(xí)者一起經(jīng)歷虛擬境界，一邊觀察一邊講解；也可以讓學(xué)習(xí)者自己利用虛擬景物、虛擬環(huán)境等進(jìn)行仔細(xì)觀察自主學(xué)習(xí)進(jìn)而理解有關(guān)的概念及知識(shí)。通過(guò)這種對(duì)虛擬景物和虛擬環(huán)境的交互式學(xué)習(xí)，能有效發(fā)揮學(xué)習(xí)者的主觀能動(dòng)性，使學(xué)習(xí)者真正參與到教學(xué)活動(dòng)中去，成為學(xué)習(xí)過(guò)程中的主體，變被動(dòng)為主動(dòng)，并激發(fā)出較高的學(xué)習(xí)熱情和空間想象力。

⒉便于探究，培養(yǎng)創(chuàng)新能力

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)允許學(xué)習(xí)者對(duì)模擬的環(huán)境可交互、可操縱、可建構(gòu)，可直觀地觀察到學(xué)習(xí)過(guò)程中所提出的各種假設(shè)所產(chǎn)生的結(jié)果或效果，適合開(kāi)展探究性的學(xué)習(xí)。例如，有一個(gè)名叫“電子工作臺(tái)”(Electronic Workbench;EWB)的軟件系統(tǒng)，允許學(xué)習(xí)者利用它提供的元件構(gòu)造各種模擬電路和數(shù)字電路，并能動(dòng)態(tài)測(cè)試電路的性能；還有一個(gè)名叫“交互性物理”(Interactive Physics;IP)的軟件系統(tǒng)，允許學(xué)習(xí)者構(gòu)造屬于經(jīng)典力學(xué)系統(tǒng)的大部分實(shí)驗(yàn)；在虛擬的化學(xué)系統(tǒng)中，學(xué)習(xí)者可以按照自己的假設(shè)，將不同的分子組合在一起，電腦便虛擬出組合的物質(zhì)來(lái)。利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)進(jìn)行探究性學(xué)習(xí)，更有利于激發(fā)學(xué)習(xí)者的創(chuàng)造性思維，培養(yǎng)學(xué)習(xí)者的創(chuàng)新能力。⒊突破瓶頸，提高實(shí)驗(yàn)效益

利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)進(jìn)行虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)，可以有效地突破時(shí)間、空間、經(jīng)費(fèi)和危險(xiǎn)性等現(xiàn)實(shí)條件的制約，大到宇宙天體，小至原子粒子，學(xué)習(xí)者都可以進(jìn)入其內(nèi)部進(jìn)行觀察。一些需要幾十年甚至上百年才能觀察的變化過(guò)程，通過(guò)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，可以很快地呈現(xiàn)出來(lái)。例如生物中的孟德?tīng)栠z傳定律，用果蠅做實(shí)驗(yàn)往往要幾個(gè)月的時(shí)間，而虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在一堂實(shí)驗(yàn)課內(nèi)就可實(shí)現(xiàn)。在虛擬實(shí)驗(yàn)室里，學(xué)習(xí)者通過(guò)各種感覺(jué)（視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、動(dòng)覺(jué)和觸覺(jué)等）與虛擬的學(xué)習(xí)情境相互聯(lián)系并交互作用，進(jìn)一步加深了對(duì)事物現(xiàn)象和規(guī)律的認(rèn)識(shí)，有效地促進(jìn)了學(xué)習(xí)者在經(jīng)驗(yàn)世界和語(yǔ)言文字世界中實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)活動(dòng)與學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)的整合，大大提高了學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)效果。

⒋模擬訓(xùn)練，輕松掌握技能

虛擬現(xiàn)實(shí)的沉浸性和交互性，使學(xué)習(xí)者能夠在虛擬的學(xué)習(xí)環(huán)境中扮演一個(gè)角色，并全身心地投入到該學(xué)習(xí)環(huán)境中去，這非常有利于學(xué)習(xí)者達(dá)到動(dòng)作技能類(lèi)教學(xué)目標(biāo)要求。例如空軍某學(xué)院研制的Su27駕駛模擬器，采用多通道圖形生成技術(shù)，建立了大視野視景環(huán)境，配合接近實(shí)物的駕駛艙，使學(xué)習(xí)者可以完成基本駕駛技術(shù)、編隊(duì)飛行以及部分空戰(zhàn)戰(zhàn)術(shù)的訓(xùn)練；澳大利亞新南威爾士大學(xué)模擬出礦坑內(nèi)的常見(jiàn)問(wèn)題，讓礦工們針對(duì)瓦斯管理、煤層自燃、危險(xiǎn)預(yù)警、隔離程序、自主逃生等各種環(huán)節(jié)進(jìn)行訓(xùn)練等等。在這些既與現(xiàn)實(shí)條件相符又無(wú)任何危險(xiǎn)的虛擬訓(xùn)練系統(tǒng)中，學(xué)習(xí)者可以不厭其煩地反復(fù)練習(xí)，直至掌握操作技能為止。⒌攜手網(wǎng)絡(luò)，改革教學(xué)結(jié)構(gòu)

隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的日趨成熟，教學(xué)活動(dòng)不再局限于有形的教室中，而向虛擬課堂、虛擬大學(xué)、虛擬學(xué)習(xí)社區(qū)發(fā)展，基于網(wǎng)絡(luò)的虛擬化學(xué)習(xí)，將會(huì)成為未來(lái)教育的一種全新的教學(xué)方式。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)不僅能向?qū)W習(xí)者提供一種可在實(shí)際生活中找到的情境和經(jīng)驗(yàn)，還可以再現(xiàn)特定的環(huán)境。利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)結(jié)合，可以打破時(shí)間和空間的限制，進(jìn)行交互式的、圖文并茂的、智能型的、分布式的教學(xué)，并通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳輸逼真的教學(xué)和學(xué)習(xí)環(huán)境，從而使學(xué)習(xí)方式由傳統(tǒng)的“獨(dú)學(xué)”變?yōu)椤叭簩W(xué)”，使學(xué)習(xí)結(jié)構(gòu)從“封閉”變?yōu)椤伴_(kāi)放”，最終可以使教學(xué)從“知識(shí)傳授”轉(zhuǎn)變?yōu)椤爸R(shí)建構(gòu)”。例如，在基于共享型虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)設(shè)置的網(wǎng)上協(xié)同實(shí)驗(yàn)室中，身處不同位置的學(xué)習(xí)者組成一個(gè)個(gè)學(xué)習(xí)小組，所有學(xué)習(xí)小組構(gòu)成一個(gè)學(xué)習(xí)型社區(qū)。他們一起設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，并通過(guò)模擬軟件觀看實(shí)驗(yàn)結(jié)果，直到認(rèn)為方案成熟，才轉(zhuǎn)移到真實(shí)實(shí)驗(yàn)環(huán)境中去完成實(shí)驗(yàn)。教師在整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中監(jiān)控每一個(gè)成員的表現(xiàn)并及時(shí)進(jìn)行個(gè)別化的輔導(dǎo)。

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用于教學(xué)的最成功案例，莫過(guò)于哈佛大學(xué)克里斯·德迪博士率領(lǐng)開(kāi)展的一項(xiàng)為期十年的基于多用戶虛擬環(huán)境（Multi—User Virtuai Environment, MUVE）的中學(xué)科學(xué)教育項(xiàng)目：River City。正如德迪博士在2009年《科學(xué)》雜志上對(duì)River City總結(jié)的那樣，與傳統(tǒng)教學(xué)相比，大部分學(xué)生在這種沉浸式的模擬環(huán)境中都獲得了更多的關(guān)于科學(xué)探究的知識(shí)和技能；學(xué)生能夠形成一種深度參與，非常有利于發(fā)現(xiàn)復(fù)雜問(wèn)題的技能與發(fā)展；有利于那些成績(jī)差的學(xué)生建立起學(xué)業(yè)上的自信。River City在北美地區(qū)產(chǎn)生了廣泛影響，被作為新型數(shù)字化學(xué)習(xí)及評(píng)價(jià)方式的典型選入美國(guó)《2010年教育技術(shù)規(guī)劃》，也受到了具有“數(shù)字未來(lái)學(xué)家”之稱(chēng)的唐·泰普斯科特的推崇。

由于虛擬現(xiàn)實(shí)所依托的軟硬件技術(shù)科技含量和開(kāi)發(fā)費(fèi)用高、技術(shù)復(fù)雜、實(shí)現(xiàn)難度大等原因，目前在教育領(lǐng)域還只是運(yùn)用于少數(shù)的教學(xué)、培訓(xùn)、實(shí)驗(yàn)、參觀等方面，且尚沒(méi)有形成完善的運(yùn)用模式。然而虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)作為一種新涌現(xiàn)的教育技術(shù)，具有令人鼓舞的美好前景。有遠(yuǎn)見(jiàn)的教育工作者把虛擬現(xiàn)實(shí)看做是基于計(jì)算機(jī)的教學(xué)系統(tǒng)的下一個(gè)合乎邏輯的發(fā)展步驟。人們必將應(yīng)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)來(lái)進(jìn)一步改進(jìn)學(xué)習(xí)過(guò)程和創(chuàng)造新的學(xué)習(xí)系統(tǒng)。

參考文獻(xiàn)：

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第四篇：虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在博物館中的應(yīng)用探討

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在博物館中的應(yīng)用探討

摘要：虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是利用計(jì)算機(jī)科技，將編輯好的三維數(shù)據(jù)通過(guò)各種不同的傳輸途徑呈現(xiàn)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(lèi)文化遺產(chǎn)的實(shí)物的場(chǎng)所，是對(duì)公眾開(kāi)放的非營(yíng)利的，為社會(huì)發(fā)展提供服務(wù)，以學(xué)習(xí)、教育、娛樂(lè)為目的的永久性機(jī)構(gòu)。本文將從虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的特點(diǎn)和博物館應(yīng)用方面探析二者的結(jié)合。關(guān)鍵詞：虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)；博物館；技術(shù)應(yīng)用

一、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)（簡(jiǎn)稱(chēng)VR），又稱(chēng)靈境技術(shù)，是以沉浸性、交互性和構(gòu)想性為基本特征的計(jì)算機(jī)高級(jí)人機(jī)界面。將編輯好的三維數(shù)據(jù)輸入到虛擬現(xiàn)實(shí)軟件的程序中，然后用直觀的方式將信息展現(xiàn)到人們眼前，使人們能夠沉浸在計(jì)算機(jī)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(xiàn)實(shí)技術(shù)可跨越地域的限制，將人們無(wú)法親臨的景物呈現(xiàn)在人們的眼前，更可直觀的剖析很多無(wú)法拆卸和展示的事物。使人們更深入的了解事物的本質(zhì)和內(nèi)涵。

二、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用在我們生活的各個(gè)角落。應(yīng)用在商業(yè)上，可以縮短開(kāi)發(fā)周期，減少投資費(fèi)用。應(yīng)用在醫(yī)學(xué)研究上，可以數(shù)字化人體結(jié)構(gòu)，虛擬手術(shù)過(guò)程，很好的解決了人體實(shí)驗(yàn)對(duì)象資源匱乏的問(wèn)題。應(yīng)用在娛樂(lè)行業(yè)，虛擬滑雪場(chǎng)、4D電影等更是豐富了消費(fèi)者的娛樂(lè)生活。

現(xiàn)在虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)更進(jìn)一步深入到了教育行業(yè)。虛擬校園、虛擬教學(xué)、虛擬博物館的出現(xiàn)，改善了傳統(tǒng)語(yǔ)言教學(xué)的略顯枯燥的教育方式。使人們更直觀、更深刻的獲取知識(shí)信息。

三、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在博物館中的應(yīng)用

博物館是人們學(xué)習(xí)知識(shí)、參觀文物、感受文化的地方，其社會(huì)意義強(qiáng)、教育功能直接，國(guó)家重視博物館建設(shè)，主張更多的博物館向社會(huì)開(kāi)放。把虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用到博物館中，不僅能夠加強(qiáng)博物館的社會(huì)功能和教育功能，同時(shí)也為博物館新的運(yùn)作模式提供了可實(shí)踐的方式，轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)博物館隨走隨看、走不到看不見(jiàn)的情況。故宮文化資產(chǎn)數(shù)字化應(yīng)用研究所利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)制作了四部大型虛擬現(xiàn)實(shí)作品，利用虛擬現(xiàn)實(shí)打造的互動(dòng)展示、自主選取視角等技術(shù)，讓人們感受到了虛擬現(xiàn)實(shí)博物館的奇妙。

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)可以應(yīng)用到博物館數(shù)字技術(shù)的各個(gè)層面，它可用于館內(nèi)展品和古建筑的數(shù)字展示與數(shù)字保存、也可用于展品和古建筑的虛擬修復(fù)與文化遺產(chǎn)監(jiān)測(cè)、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(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用到博物館中意義重大，能夠在保護(hù)文化遺產(chǎn)不受損害的同時(shí)，更好的滿足觀眾和游人的參觀游覽需求。

（一）.基于文物保護(hù)目的的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用

基于文物保護(hù)的目的，博物館內(nèi)的展品都收藏在展柜中，受到展柜空間的限制，觀眾無(wú)法近距離觀看展品細(xì)節(jié)，也看不到文物被展柜遮擋的部分，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)解決了這一難題。它將文物的信息利用計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)化展示，逼真的呈現(xiàn)在觀

眾面前。更可外接感應(yīng)終端，模擬文物形態(tài)、重量等外部特征。觀眾可通過(guò)對(duì)感應(yīng)終端的操作，實(shí)現(xiàn)對(duì)虛擬文物的旋轉(zhuǎn)、放大縮小等操作。從而實(shí)現(xiàn)了真實(shí)文物無(wú)法提供的新穎的交互式參觀模式。

（二）.基于古建筑保護(hù)與內(nèi)部展示的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用

基于古建筑保護(hù)的目的，很多時(shí)候，觀眾只能在圍欄外或者隔著玻璃參觀古建筑內(nèi)景，受到室內(nèi)光線和參觀距離的限制，室內(nèi)陳設(shè)模糊不清，往往無(wú)法達(dá)到理想的參觀效果。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)引入后，可將文物古跡用數(shù)字化形式展現(xiàn)給觀眾，故宮博物院出品的《天子的宮殿》系列大型虛擬現(xiàn)實(shí)作品可帶領(lǐng)觀眾在太和殿、中和殿、保和殿、養(yǎng)心殿和倦勤齋等實(shí)際游覽中無(wú)法進(jìn)入的著名宮殿建筑中無(wú)憂暢游，讓觀眾零距離觀賞宮殿內(nèi)部陳設(shè)和古建筑原貌，在保護(hù)文物古跡不被損傷的同時(shí)滿足了人們的求知欲。

（三）.基于文化內(nèi)涵展示的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用 內(nèi)涵是指事物內(nèi)部包含的實(shí)質(zhì)和意義，在眾多博物館中文物古跡中蘊(yùn)涵的是中華上下五千年的歷史積淀。利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)可以將文物古跡背后的歷史背景、宗教文化、傳統(tǒng)制作工藝等文化內(nèi)涵傳達(dá)給觀眾。利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的特點(diǎn)，將這些文化內(nèi)涵形象化、具體化，并配合動(dòng)畫(huà)、解說(shuō)等后期效果，帶給觀眾超越視覺(jué)感受的文化體驗(yàn)。

（四）.基于博物館合作的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用 隨著我國(guó)國(guó)際地位的提升，越來(lái)越多的外國(guó)友人了解并癡迷于中國(guó)的傳統(tǒng)文化。我國(guó)各大博物館也與許多國(guó)際知名博物館建立了友好的往來(lái)關(guān)系。在共同探討研究相關(guān)文物保護(hù)知識(shí)，交換展覽展示經(jīng)驗(yàn)的同時(shí)，博物館之間會(huì)定期舉辦專(zhuān)題性的借展展覽，以此來(lái)滿足廣大觀眾對(duì)異國(guó)文化的渴望。但是受到時(shí)間、距離以及相關(guān)條例的限制，每次參展的文物等級(jí)和數(shù)量都受到嚴(yán)格的控制，大型展品和宮殿建筑更是無(wú)法參展。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)掙脫上述種種束縛，它能將不可移動(dòng)的宮殿建筑帶到展覽現(xiàn)場(chǎng)，也可以把宮殿建筑的建造過(guò)程和文物的制造工藝以交互式方式傳遞給觀眾。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在隨展中的應(yīng)用豐富了借展內(nèi)容，把更多的知識(shí)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(huì)職能。

（五）.基于文物虛擬修復(fù)與數(shù)據(jù)保存的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用

光陰荏苒，博物館中的大量文物古跡都出現(xiàn)脆化、脫色、剝落等現(xiàn)象。保護(hù)和修復(fù)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(xiàn)實(shí)技術(shù)可以數(shù)字化記錄文物古跡的現(xiàn)實(shí)狀態(tài)，跟蹤監(jiān)測(cè)受損程度，還可以制定出相應(yīng)的虛擬修復(fù)方案，預(yù)先模擬修復(fù)過(guò)程，檢驗(yàn)修復(fù)技術(shù)和手段的可行性，從而避免直接人工操作帶來(lái)的不必要的文物損傷。同時(shí)，這些高精度的數(shù)據(jù)可以保持起來(lái)，以便日后開(kāi)展更精密的研究工作?？偨Y(jié)：

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的發(fā)展前景十分樂(lè)觀，它在博物館界的應(yīng)用也會(huì)越來(lái)越廣泛，越來(lái)越深入。它能更好的發(fā)揮博物館的社會(huì)功能和教育功能，不斷為博物館的發(fā)展注入新的活力。參考文獻(xiàn)：

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第五篇：虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在風(fēng)景園林設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

摘要：風(fēng)景園林設(shè)計(jì)中運(yùn)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，可以為民眾帶來(lái)極大方便，提高工作效率，還可以為風(fēng)景園林設(shè)計(jì)帶來(lái)新的發(fā)展模式。因此，本文深入探究了風(fēng)景園林設(shè)計(jì)中虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的具體應(yīng)用，希望能夠?yàn)閺V大的風(fēng)景園林設(shè)計(jì)人員提供一定的理論參考和借鑒。

關(guān)鍵詞：風(fēng)景園林；設(shè)計(jì)；虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)；研究

1風(fēng)景園林設(shè)計(jì)中，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的運(yùn)用特征

第一，全方位展現(xiàn)風(fēng)景園林的設(shè)計(jì)空間?，F(xiàn)存的二維空間和三維空間的表現(xiàn)方式，只能夠向人們傳達(dá)出風(fēng)景園林空間要素中的部分訊息。而虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)則可以將風(fēng)景園林的整體空間精準(zhǔn)地展現(xiàn)出來(lái)，即使是極小的部分和微小的要素，也絕不會(huì)被遺漏。第二，利用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，進(jìn)行遠(yuǎn)程瀏覽。通過(guò)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，風(fēng)景園林設(shè)計(jì)師可以先在自身的計(jì)算機(jī)設(shè)備上創(chuàng)建出設(shè)計(jì)作品，然后通過(guò)vrml的方式發(fā)送給建筑施工單位，施工單位接收以后便可在網(wǎng)絡(luò)上進(jìn)行遠(yuǎn)程作品瀏覽。第三，極大地方便了風(fēng)景園林設(shè)計(jì)師的作品設(shè)計(jì)。利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，設(shè)計(jì)師能夠在每一設(shè)計(jì)階段，創(chuàng)建虛構(gòu)的風(fēng)景園林環(huán)境。并且通過(guò)漫游觀察的方式，體驗(yàn)自身的作品，預(yù)先感受空間要素、尺度要素、材料要素，有利于風(fēng)景園林設(shè)計(jì)師及時(shí)發(fā)現(xiàn)作品中存在的問(wèn)題和不足，并實(shí)時(shí)修改和調(diào)整。第四，方便公眾參與，實(shí)施輔助性決策。要想風(fēng)景園林的設(shè)計(jì)和建設(shè)能夠順利完成，需要設(shè)計(jì)、建設(shè)、管理及決策部門(mén)與公眾有效合作，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)就為其提供了一個(gè)極佳的合作平臺(tái)。

2風(fēng)景園林設(shè)計(jì)中，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的具體應(yīng)用

2.1開(kāi)始階段的可操作性分析

首先，明確設(shè)計(jì)條件，實(shí)地勘察現(xiàn)場(chǎng)情況。了解現(xiàn)場(chǎng)的基地情況、氣候情況、環(huán)境情況、業(yè)主造價(jià)情況等。通過(guò)收集資料、分析資料，列出設(shè)計(jì)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(xiàn)實(shí)系統(tǒng)中進(jìn)行初步的模擬和探索，讓設(shè)計(jì)師在思維上對(duì)該場(chǎng)地形成總體認(rèn)識(shí)。最后，利用gis技術(shù)，根據(jù)現(xiàn)實(shí)環(huán)境進(jìn)行模擬，分析場(chǎng)地中的各個(gè)道路情況、樹(shù)木情況、河流情況等，為形成設(shè)計(jì)概念提供科學(xué)的判斷。在這一過(guò)程中主要利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)中的模型建構(gòu)技術(shù)，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)情況進(jìn)行綜合分析和整體規(guī)劃。

例如，在建造園林水景時(shí)，首先，設(shè)計(jì)師就必須調(diào)查選址地的水文情況，做出相關(guān)的水文調(diào)查表。其次，設(shè)計(jì)師結(jié)合其它重要因素信息，利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)對(duì)其進(jìn)行綜合分析，將選址區(qū)域劃分成不同的屬性。再次，根據(jù)區(qū)域本身的特性，利用auto技術(shù)完成園林水景的平面圖設(shè)計(jì)，接著再將其導(dǎo)入到3dmax技術(shù)中，針對(duì)彎曲起伏的地形，可以對(duì)其進(jìn)行線形彎曲的水體模型。

2.2概念設(shè)計(jì)階段中的概念設(shè)計(jì)分析

設(shè)計(jì)師在通過(guò)現(xiàn)實(shí)虛擬技術(shù)建構(gòu)模型以后，就可擺脫二維圖紙的制約性。設(shè)計(jì)師可以沉浸和漫游在自身構(gòu)建的虛擬環(huán)境中，從而全方位地研究和分析相關(guān)情況，獲得感官信息。在多重感官信息的刺激性，設(shè)計(jì)師的思維處于活動(dòng)狀態(tài)，就能夠不斷地對(duì)場(chǎng)地形成設(shè)計(jì)概念。如果此時(shí)設(shè)計(jì)師的思維形成的是不穩(wěn)定的圖形信息，那么將其輸入到虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)中，就可以實(shí)時(shí)地修改和調(diào)整相關(guān)設(shè)計(jì)元素，讓設(shè)計(jì)師抓住一瞬即逝的設(shè)計(jì)靈感，有利于設(shè)計(jì)師篩選和深化各種設(shè)計(jì)概念。對(duì)于計(jì)算機(jī)三維造型經(jīng)驗(yàn)豐富的設(shè)計(jì)師來(lái)說(shuō)，利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，還有利于通過(guò)計(jì)算機(jī)的視覺(jué)體驗(yàn)，產(chǎn)生新的設(shè)計(jì)思想，形成新的圖像情景。

2.3設(shè)計(jì)發(fā)展階段的主體構(gòu)思工作

一方面，通過(guò)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，設(shè)計(jì)師可以準(zhǔn)確地刻畫(huà)場(chǎng)景，實(shí)時(shí)成為三維圖像。通過(guò)改變場(chǎng)景中的各項(xiàng)特征、造型，刺激設(shè)計(jì)師的感官和創(chuàng)作思維。另一方面。風(fēng)景園林設(shè)計(jì)內(nèi)容具有復(fù)雜性和多維復(fù)合性。設(shè)計(jì)師在進(jìn)行方案設(shè)計(jì)時(shí)，不僅要考慮物體造型本身，還要對(duì)周?chē)奈幕蛩?、社?huì)因素、自然因素、空間因素等緊密結(jié)合，從空間環(huán)境和社會(huì)環(huán)境的大背景下，進(jìn)行風(fēng)景園林的設(shè)計(jì)。利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)中的交互功能，有利于設(shè)計(jì)師實(shí)時(shí)控制場(chǎng)景，為其提供更有效的交互平臺(tái)，方便設(shè)計(jì)師及時(shí)調(diào)整和更換園林中的要素模型，通過(guò)比較與審查，使設(shè)計(jì)出來(lái)的方案更加合理。

例如，在建設(shè)某城市展覽館時(shí)，將選址定于體育場(chǎng)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(shè)計(jì)方案時(shí)，設(shè)計(jì)師首先摘選出來(lái)模擬該區(qū)域的重要建筑物。其次，將設(shè)計(jì)好的方案置入到虛構(gòu)場(chǎng)景中進(jìn)行模擬。再次，根據(jù)建設(shè)進(jìn)度，將設(shè)計(jì)師設(shè)計(jì)好的2個(gè)方案再次置入虛擬場(chǎng)景中進(jìn)行模擬和調(diào)整。最后，把多個(gè)設(shè)計(jì)方案整合在一個(gè)場(chǎng)景中進(jìn)行比較。最終經(jīng)過(guò)方案比較，確定采用方案二進(jìn)行展覽館的建設(shè)。

3結(jié)語(yǔ)

風(fēng)景園林設(shè)計(jì)中，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的具體應(yīng)用主要表現(xiàn)在模型的建構(gòu)、三維圖像的實(shí)時(shí)生成以及交流和互動(dòng)的方便性3方面。將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)廣泛應(yīng)用到風(fēng)景園林設(shè)計(jì)中，將是未來(lái)設(shè)計(jì)行業(yè)發(fā)展的必然趨勢(shì)。