虚拟学习范文10篇

时间:2024-04-05 16:08:42

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虚拟学习

虚拟学习研究论文

摘要:介绍了虚拟学习的定义、虚拟学习与远距离教学的区别、虚拟学习的特点以及虚拟学习的局限性,从而引导学习者如何进行虚拟学习。

关键词:虚拟学习;远距离教学;研究

放眼当今世界,发展最为迅猛的莫过于计算机及网络、通讯等技术。网络作为一种新兴媒体,为我们的学习方式开辟了新途径,给现代教育带来新的发展机遇。众所周知:学习方式主要有两种:一种是传统学习方式,另一种是根据建构主义理论发展起来的基于网络的协作化学习方式。本文要介绍的虚拟学习(VirtualLearning)便是一种基于网络的全新学习方式。

1虚拟学习的定义

虚拟学习是一种在线式(Online)的学习方式,将网络作为一种完全沉浸式的交互界面,把网络空间转换为社会空间,通过虚拟社会将人们联系起来,提高协同工作者之间的可感知性和交互性,使其获得更真实的身临其境的体验。这种学习方式以学习者为中心,为学习者提供符合个人需求和特点的互动实时的课程,课程的设计注重学习者的及时反馈和学习效果,其形式为虚拟学习社区,“在虚拟的环境里学习现实世界”。

2虚拟学习与远距离教学的区别

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虚拟学习研究论文

摘要:介绍了虚拟学习的定义、虚拟学习与远距离教学的区别、虚拟学习的特点以及虚拟学习的局限性,从而引导学习者如何进行虚拟学习。

关键词:虚拟学习;远距离教学;研究

放眼当今世界,发展最为迅猛的莫过于计算机及网络、通讯等技术。网络作为一种新兴媒体,为我们的学习方式开辟了新途径,给现代教育带来新的发展机遇。众所周知:学习方式主要有两种:一种是传统学习方式,另一种是根据建构主义理论发展起来的基于网络的协作化学习方式。本文要介绍的虚拟学习(VirtualLearning)便是一种基于网络的全新学习方式。

1虚拟学习的定义

虚拟学习是一种在线式(Online)的学习方式,将网络作为一种完全沉浸式的交互界面,把网络空间转换为社会空间,通过虚拟社会将人们联系起来,提高协同工作者之间的可感知性和交互性,使其获得更真实的身临其境的体验。这种学习方式以学习者为中心,为学习者提供符合个人需求和特点的互动实时的课程,课程的设计注重学习者的及时反馈和学习效果,其形式为虚拟学习社区,“在虚拟的环境里学习现实世界”。

2虚拟学习与远距离教学的区别

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生态视野下虚拟学习社区建构

一、前言

在实践方面,随着数字多媒体技术和网络通信技术的发展,特别是Web3.0技术的日臻成熟,网络学习方式发生了巨大的变化。在理论方面,特别是构建主义和终生学习观念的深入,虚拟学习社区作为一种新的网络学习方式,在以人为本的学习观下备受关注,也逐步发展。虽然虚拟学习社区具备诸多优势,但是,目前的虚拟学习社区中,教师作为重要的主体却处于学习活动之外,仅仅作为社区的管理者和学习活动的监督者的角色出现。由于缺乏指导和监控,学习者的学习过程无法实时监督,导致学习过程中出现的偏差无法得到及时的发现和纠正,学习者容易产生浮躁心理,不利于学习共同体的建立。另外,由于无法与外界接触即调整弹性缺乏,导致虚拟学习社区结构稳固,内部缺乏动态的调节机制,无法及时更新学习内容,学习方式、学习模式单一,增加了虚拟学习社区维护的成本和难度。更为严重的是,由于学习空间受限,学习活动缺乏持续性,导致学习者参与社区的积极性降低,阻碍了学习者的社会性发展和多元化发展。尤其是面对网络生态危机时,虚拟学习社区便会陷入不知所措的境地。鉴于当前我国虚拟学习社区建设中出现的诸多问题,本文拟从生态学习观的视角分析和解读虚拟学习社区的生态属性和基本特征。生态学是研究生命体和外部环境相互作用的一门的学科,而生态学习观又是教育生态学的一个分支,它用生态学的思想考察学习者与其所赖以生存的学习环境共存问题。我们用生态学习观的角度观察虚拟学习社区,从一个新的角度和切入点研究虚拟学习社区发展过程中的问题,对于重构虚拟学习社区,保证虚拟学习社区的良性发展具有重要的理论和实践意义。

二、文献综述

霍华德•莱茵戈德(HowardRheingold,1994)[1]首次提出了虚拟学习社区(LearningCommunity)的概念,他认为虚拟社区是个人关系的网络,是在互联网上形成的有着共同偏好的社会群体。约翰•哈格尔(JohnHagel,1996)[2]则认为,网络社区是供人们围绕着一个共同的兴趣进行讨论和交流的平台,通过网络来创造价值。而斯科勒(Scholer,1996)认为,共同的兴趣不是唯一的特点,新型学习社区还需要一个共同的目标和愿景。伊尔茨(Hilts)和威尔曼(Wellman)[3]的观点类似,都认为虚拟学习社区具有双重功能,一是帮助学生和教师共同完成学习目标,二是为学习者提供信息交流的平台场所。Amy博士(2000)[4]提出了构建虚拟学习社区若干策略:确定明确的学习目标、建立广泛的场所网络、明确社区角色功能、丰富会员的资料信息、完善社区生活仪式、完善强有力的领导程序、加强与成员的交流沟通、鼓励正确的礼仪和协助成员运作自己的社区小组。教育生态学(EducationalEcology)是一门应用生态学的理论与原理研究教育现象的学科,对开拓教育科学新领域,发展跨学科研究是一个重要的贡献。1976年劳伦斯•克雷明(LawrenceCremin)首次提出教育生态学概念。随后,上世纪八九十年代以后,教育生态学的研究范围进一步拓宽和深化,其研究内容既包括微观课堂生态的,也包括对教育、文化、生态危机等宏观教育生态问题的研究。

在国内,虚拟社区也称“网络社区”“在线社区”,由于匿名性、平等性和开放性的特征,虚拟社区如雨后春笋般快速发展。比如国内的代表性的虚拟社区———天涯社区,会员众多,已经称为国内最大虚拟交流平台。国内学者从不同的角度和切入点对虚拟学习社区开展了广泛研究[5-7],如虚拟学习社区内涵、功能、建设等。而且国内外对于网络学习也进行大量的研究,如网络远程教育、网络学习资源、网络协作学习与探究性学习、网络学习中学习者的交互研究以及网络学习环境研究等。但是纵观国内外文献,发现从生态的角度研究虚拟学习社区网络的还非常缺乏。

三、虚拟学习社区的生态结构

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网络教育虚拟学习社区交互设计策略

2018年教育部的《教育信息化2.0行动计划》文件中明确提出“办好网络教育”,“充分利用云计算、大数据、人工智能等新技术,构建全方位、全过程、全天候的支撑体系,助力教育教学、管理和服务的改革发展”,发出了要“达成优质的个性化学习体验,满足学习者、教学者和管理者的个性化需求”的号召。可见大力发展网络教育已经上升到国家战略层面。我国网络教育从1994年的“中国教育和科研计算机网示范工程”发展到如今的68所现代远程教育学院,信息化水平不断提升,网络教育环境不断改善,总体水平取得了长足进步。但在网络教育“跨越式”发展的过程当中也不可避免地忽视了一些问题,例如网络教育主要通过网络来实现教学过程,教师与学习者在时空上可能存在不同步现象,这就造成了学习者在学习过程中的情感因素被忽略、师生之间交互性差等问题。诚然,不断提升教育信息化水平非常重要,但这些问题的解决更需要利用设计学方法,将焦点重新聚焦到“人”身上去,提出能够优化网络教育中用户体验的新方法、新思路。基于此,本文提出以场域理论为指导,在对网络教育场域进行全面分析的基础上,总结出适用于网络教育虚拟学习社区的交互设计策略,希望能为设计师提供一些借鉴,也为今后网络教育虚拟学习社区的交互设计提供方向,使其更具原则性与系统性。

一、目前现状及存在问题

我国目前对于网络教育虚拟学习社区的研究总体来讲尚不完善,虽已有一些高校针对网络教育设置了课程论坛等形式的交流方式,但这些形式距离一个系统完整的虚拟学习社区还相去甚远。且目前国内对于虚拟学习社区的研究大多集中于计算机网络技术领域或教育技术领域,虚拟学习社区经历了Web1.0、Web2.0、Web3.0时代,Blog、Tag、RSS、Wiki和SNS等工具逐渐得到整合应用,在技术层面的发展已经相对成熟。但在虚拟学习社区的设计当中,网络交互及其相关学习支持服务才是其灵魂和生命所在,是虚拟学习社区的第一要素。在虚拟学习社区设计的过程中,只过多关注技术领域,就不可避免地会忽视或带来许多其他方面的问题:(一)缺乏对学习体验的持续性关注。马斯洛需求层次理论将人的需求分为了五个层次,即生理需求,安全需求,社交需求,尊重需求和自我实现需求,并说明了人的需求是由低级向高级发展的,当某一层次需求被满足时,人们的需求会逐渐向高层发展。这就要求设计师在进行设计时,既要满足人们的低层次需求,也要关注到人们逐渐过渡到的高层次需求,关注到人们的情感因素及其对于“真、善、美”的追求。由此分析现今网络教育虚拟学习社区或平台的设计中还存在着以下问题:1.平台交互体验的缺失。如前文所言,国内对网络教育虚拟学习社区的研究大多集中在技术层面,鲜有设计学领域的研究,从而忽视了学习者使用网络教育平台时的用户体验因素。在进行设计时,设计师首先应该考虑到完善产品的功能性,使之方便易用,满足学习者最基本的需求,在此基础上进一步满足用户的审美体验等高层次需求。因此在学习者学习过程中,网络教育平台的信息架构是否符合用户认知习惯,操作流程是否顺畅;界面设计是否符合用户对于美的追求等等,这些都是应该考虑的问题,否则将难以提升用户学习效率,达成“优质的个性化学习体验”。2.情感交流体验的缺失。目前国内网络教育授课方式大多依然遵循老师制作课件—上传到平台—学生点击课程进行学习的流程,这样一种已经形成范式的操作流程看似方便,实际上却忽略了学习者需要得到沟通的社交需求及尊重需求,忽略了学习者作为一个自然人天生所需要得到的情感关注(图1)。因为网络教育的异时异地性,师生及生生之间不能及时进行沟通,使学习者在学习过程中可能出现孤独感,此外,对于学生的疑问教师也不能及时进行解答,学习者易产生挫败感。目前国内一些高校在传统课堂上已经引入“弹幕”的形式来增加教学的趣味性与互动性,而网络教育方面对此问题的解决方式依然是设置课程论坛等形式,交流方式十分单一,且不能从根本上关注到学习者的情感需求。(二)缺乏对学习过程的针对性分析。在设计过程中,只有对用户进行细分,做出针对性分析,才能满足不同用户的个性化需求。网络教育环境下的学习主体是成年人,其学习特点、学习时间及学习环境等均与普通学生存在很大差异,不能一概而论。对于成年学习者来说,学习自主性及目的性较强,但因其在社会网络中扮演着多重角色,又可能导致学习效率低下,因此要充分考虑到这些因素,在学习过程的设计中能够对成年学习者进行持续性的知识激励。再比如成年学习者对教学内容的实践性要求较高,在学习过程的设计中就要相应地增加实践内容。然而目前国内高校网络教育虚拟学习社区的设计大多没有对成人与普通学生的学习特点做出差异化分析,而是将普通学生的学习过程直接应用在成年人身上。以国内具有代表性的首师大虚拟学习社区为例,其架构较为全面地涵盖了普通学生学习及教师管理的整个过程(图2),然而这样的设计未免泛化,没有将人群进行细分,精准定位。若不能全面考量成年人的学习特点,有针对性地进行虚拟学习社区的设计,就很难为成年人提供真正需要的学习支持服务。

二、相关概念界定

(一)场域理论概念“场域”概念由著名的法国社会学大师布迪厄提出,他认为,在高度分化的现代社会中,有着大量的相对自主性的社会小世界存在,这些小世界就是具有自身逻辑和必然性的客观关系的空间,整个宏观社会世界便是由这些客观关系所构成,场域则是“在各种位置间客观关系的一个网络(Network)或一个构型”。在谈及“场域”的概念时,布迪厄强调“社会科学的真正对象并非个体,场域才是基本性的,只有将研究客体置于关系系统中才能把握问题的根本所在”。布迪厄的场域概念,不能理解为被一定边界物包围的领地,也不等同于一般的领域,而是在其中有内含力量的、有生气的、有潜力的存在,并基于这种思想研究了美学场域、法律场域、文化场域、教育场域等。布迪厄认为“根据场域概念进行思考就是从关系的角度进行思考。”(二)网络教育场域概念界定网络教育不同于传统的线下教育方式,是一种由线下发展至线上的新型教育形态。网络教育一方面有网络技术作为支撑,一方面包含现实教育环境中的所有角色。网络的互动性、虚拟性、多元化使网络教育中的人往往有多重角色,比如既是教育者也是学习者,既是管理者也是使用者等,因此我们在界定网络教育场域时应该突出“网络化”和“网络人的多元化”的阐述。基于上述分析,我们可将网络教育场域(Web-basedEdueationfield)界定为:网络环境下教育者、学习者、管理者及参与者通过一定的交互方式,相互之间形成的一种以知识生产、传承、传播和消费为依托,以人的发展、形成和提升为宗旨的多元、动态客观关系网络。

三、网络教育虚拟学习社区交互设计策略探究

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虚拟现实技术在职业教育教学的应用

摘要:虚拟现实技术应用于职业教育教学日趋广泛和深入,需要立足学习者全面发展的建构主义理论深入研究。梳理虚拟现实技术特征和建构主义理论要素,分析和研究建构主义理论和虚拟现实技术职业教育教学融合发展的应用现状,提出适应新时代职业教育特点,以学习者发展为中心的虚拟现实教学模式和个性化、自主式在线虚拟现实平台系统,以此提升虚拟现实技术应用于职业教育教学的成效。

关键词:建构主义学习;虚拟现实技术;职业教育应用

为深化我国职业教育信息化发展,2017年9月教育部在《关于进一步推进职业教育信息化发展的指导意见》中明确提出职业院校应该主动服务国家重大发展战略,加大虚拟现实等新技术的应用,面向职业教育的教学活动和环节,并确定围绕应用、融合、创新开展教学模式实践工作。将虚拟现实技术引入职业教育,既顺应教育发展的趋势和潮流,也是实现人才培养的重要途径。与此同时,职业教育一线教学对于虚拟现实技术的应用仍然存在一些问题限制,如教师认为虚拟现实教学产品功能雷同,或学习者认为最终学习获得感不足。因此需要理清建构主义学习理念,掌握虚拟现实技术的特征和发展,进一步分析职业教育教学虚拟现实技术应用现状,确定以支持个性化、自主性、在线学习的虚拟现实教学模式和平台构建,发挥虚拟现实技术在职业教育中的重要作用。

1建构主义学习理论基础

建构主义主张知识和技能并不能以触觉被接收,也不能通过感觉被获取,它强调知识结构通过“同化”和“顺应”[3]两个方式与周围环境建立密切的联系,从而达到一个平衡的过程。建构主义学习理论由两部分构成。在构建主义学习观中,学习者是知识建构的主体,学习者通过把外界信息资源融合进现有的知识结构中,扩展其知识结构达到同化的过程,学习者的知识结构因外界信息资源而发生重组,形成新知识结构达到顺应的过程,而教师不再是知识建构的主导者。在建构主义教学观中,强调以学习者为中心,不再以教师为中心,教师从学习者学习实际情况出发,根据不同学习者的需求和能力,鼓励学习者学习知识,协助学习者更好地完成知识学习过程的理解与内化,帮助学习者不断突破创新。总之,建构主义学习理论强调的要素特征包括情境、协作、会话和意义建构[4],并认为意义建构是知识获取的主要方式,即在特定的情境下,知识通过人际间的协作互动、会话而获取。

2虚拟现实技术的特性及其发展

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远距离教学论文

1虚拟学习的定义

虚拟学习是一种在线式(Online)的学习方式,将网络作为一种完全沉浸式的交互界面,把网络空间转换为社会空间,通过虚拟社会将人们联系起来,提高协同工作者之间的可感知性和交互性,使其获得更真实的身临其境的体验。这种学习方式以学习者为中心,为学习者提供符合个人需求和特点的互动实时的课程,课程的设计注重学习者的及时反馈和学习效果,其形式为虚拟学习社区,“在虚拟的环境里学习现实世界”。

2虚拟学习与远距离教学的区别

一提到虚拟学习,很多人就会将它与传统的远距离教学混为一谈。其实,虚拟学习是一种实施方式更为先进的“远距离”学习。传统的远距离教学只能借助录像带教学、电视教学等方式进行异步教学,虚拟学习与之最本质的区别就在于其同步性,进行同步的讨论会,现场有虚拟教室、虚拟同学、虚拟学伴、虚拟教师等来进行“教”

与“学”的动作。虚拟学习的出现必将给传统的教学模式带来巨大的冲击。

3虚拟学习的特点

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深究虚拟现实在英语教学领域的运用

摘要:虚拟现实用于教育是教育技术发展的一个飞跃。它营造了“自己学习”的环境,使得学生足不出户便可以“亲身”去经历亲身去感爱,在保证教学效果的前提下,极大的节省了成本,打破空间、时间的限制。

关键词:虚拟现实将英语作为第二语言学习教育虚拟环境交互作用

建构“教师为主导、学生为主体”的教学结构的重要突破口之一是信息技术与各学科课程整合。在整合的教学模式中。强调学生的主体性,要求充分发挥学生在学习过程中的主动性、积极性和创造性。将信息技术有机地融入课堂教学与学科课程之中,通过信息技术掌握学科课程的内容,学科课程内容中又蕴涵信息技术,虚拟现实运用于英语教学,营造了“自主学习”的环境是学习者通过自身与信息环境的相互作用得到知识技能的新型学习方式。虚拟现实能够为学生提供生动、逼真的学习环境,在广泛的领域提供无限的虚拟体验从而加速和巩固学生学习知识亲身去经历、亲身去感受比空洞抽象的说教更具说服力,完全由被动学习转化为主动学习。

一、虚拟现实的描述

虚拟现实是使人置身于一个通过由电脑表现出的三维空间的一个虚拟环境;在此环境中人们可以移动,从不同角度去观看,去触及攫取,以及重新组合。虚拟现实的具有沉浸性(Immersion)、交互性(Interactivity)和想象性(Imagination)三个具体特性。这种技术的特点在于,计算机产生一种人为虚拟的环境.这种虚拟的环境是通过计算机图形构成的三度空间.或是把其它现实环境编制到计算机中去产生逼真的“虚拟环境”,从而使得用户在视觉上产生~种沉浸于虚拟环境的感觉。学生作为主角进入虚拟环境中,拥有比现实更逼真的照明和音响效果,使学生能够在虚拟的学习环境中扮演一个角色,全身心地投入到学习环境中去,学生可以不厌其烦地反复练习,使学生沉浸在多维信息空间中依靠自己的感知和认知能力全方位的获取知识,发挥主观能动性.使学生获得最大的真实感和趣味性.摆脱了英语学习的单调、枯燥无味。

二、虚拟现实进入教育

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虚拟现实技术在大学英语教学的应用

摘要:目前大学英语教学还存在教学模式单一、大班教学以及应试教育普遍等问题,虚拟现实技术由于其沉浸性、交互性等特点能较好地解决这些问题。本文从大学英语的教学现状出发,提出了虚拟现实技术用于大学英语教学能促进教学改革,促进教师角色转换,教学模式多样化,提升学生学习动机、优化课堂体验以及提高学校整体教学实效和降低长期的教学成本的观点。

关键词:虚拟现实;大学英语;教学

大学英语教学模式单一。目前,“大学英语课堂教学仍然是以教师为中心,以考试为目的,单纯传授语言知识,忽略培养学生的学习兴趣和口语表达能力”(符雪青,2013)。这种知识型英语教学模式早已满足不了日益发展的经济和社会对高水平人才英语能力的要求。加之大学英语课时逐渐减少,教学内容繁多,为了确保效率,教师单方面讲解、学生被动接受的局面很难改变。传统大学英语课堂无法提供交互性的语言材料以及自然真实的语言交流情境。大班教学。由于大学招生规模近年来不断扩大,大学英语通常都是以大班形式开展教学。对教师而言,大班教学会制约课堂教学设计。对学生而言,他们的普遍参与感不强,师生之间交流机会少,大班教学“过分强调了共性教育,忽视了因材施教的个性化教育、学生的个性自由及和谐发展”(ibid.)。应试教育现象普遍。由于大学英语教学质量在一定程度上和四、六级考试通过率挂钩,这就让很多学生以及教师把通过四、六级考试作为大学英语学习的目标,学生学习动机不强,教师教学效果较差。面对上述问题,当前有很多高校在大学英语分层教学和小班教学这些方面做出了努力,但总体而言,大学英语教学的现状仍然有很大的改善空间。虚拟现实技术由于其融合了图形图像技术、多媒体技术、传感技术以及智能技术等高新技术,能高度模拟从而建构真实的语言学习场景,实现语言学习的“情景化”交互场景需求。郑春萍等(2019)认为虚拟现实技术应用于语言教学有以下四大优势:一是3D沉浸式的虚拟仿真用户界面;二是虚拟形象的可匿性;三是实时交互的交流技术;四是任务导向的语言教学设计。以大学英语为例,将虚拟现实技术应用于课程教学不仅可以推动大学英语改革,促进教师角色转换,教学模式多样化,还能提升学生学习动机,优化课堂体验,从而提高学校整体教学效果,从长远看降低教学成本。

1推动大学英语教学改革

虚拟现实技术推动大学英语改革主要体现在以下方面:一是提供交互式学习材料,建构真实自然的语言环境,进而促进当前大学英语“以教师为中心”的局面转变成“以学生为中心”的模式;二是促进大学英语从普通英语向专门用途英语的转变;三是促进教学法的发展。真实的语言环境对于语言学习是至关重要的(郭晓宁等,2012)。传统大学英语课堂中语言学习落脚点在单词、句法和翻译上,语言知识空洞抽象,脱离实际生活,学生作为被动的接收者,实际运用机会也少之又少。虚拟现实技术通过构建真实自然的语言环境,可以将抽象的语言知识点具体化、形象化,让学生从多种感知渠道去接触、理解、运用语言知识。虚拟现实课堂不仅能够充分调动学生的积极性(Ozkan,2017),改变传统课堂中学生不愿意开口的局面,而且虚拟情境能提供学生与虚拟人物一对一交流,相比传统课堂教师与学生一对多的情况,能够大大增加语言量的输入,增加语言训练和交际的机会(ibid.)。虚拟现实技术还能促进大学英语从公共英语向专门用途英语的转变。随着我国大学进校新生英语整体水平的提高,李箭(2011)认为“从目前和长期发展来说,专业英语教学应该是我国大学英语教学的必然趋势”“我国大学英语教学已到了从公共英语到专业英语的时代”。传统的外语教学课堂满足不了专门用途英语教学需要的特定“工作场景”的教学实践条件,而虚拟现实技术可以构建虚拟仿真的学习环境,为实现从公共英语到专门用途英语教学的转变提供技术支持。张宁等(2017)认为,“虚拟现实技术在专门用途英语教育领域的延伸将极大地弥补我国外语教学受语境限制的不足”。虚拟现实技术可以推动教学法的发展。虚拟现实技术为教学提供了一个新的平台,很多教学方法都能够与之结合起来发挥更好的作用,比如“由建构主义延伸出的一系列教学策略,例如情境化学习、体验式学习、合作性学习、问题导向学习、探究式学习等,因其都具有一些与虚拟学习环境相一致的特点,可以广泛地应用于虚拟现实环境的教学与学习中”(高媛等,2016)。虚拟现实技术与各种教学法的融合发展必将推动新的教学法的产生,从而更好地服务于教学和教学改革,戴琨(2012)认为“浸入式虚拟现实技术和浸入式虚拟英语学习环境的广泛应用将从很大程度上优化传统的浸入式大学英语教学法,从而有助于从根本上实现大学英语教学改革目标”。

2促进教师角色转换,教学模式多样化

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医学教学的虚拟实验室建设与应用

1医学虚拟实验室建设现状

由于人们对虚拟实验室的研究与应用方向不同、侧重的领域不同、需求的功能不同,因此,对虚拟实验室设计与建设的方案也是种类繁多。医学教学实践性较强,并且某些实验要求实验环境及实验材料成本较高,通过虚拟与真实实验的互相补充,可以达到较好的教学效果。目前,在国外高校虚拟实验室的应用案例较多,而国内只有较少的医学院校建立了虚拟实验室。在医学教学中,国内外的虚拟实验室在基础医学、临床医学等方面均有应用。如在虚拟实验室中已经开展的实验有:基础医学领域的解剖学、组织学与胚胎学、病理学、虚拟切片等形态学科的虚拟实验,还有虚拟机能实验涉及了药理学、生理学、病理生理学等多个学科;临床医学领域有虚拟诊断学、虚拟手术教学、虚拟内窥镜、虚拟口腔、虚拟三维重建、虚拟输液训练等虚拟实验,为医学教育的发展起到了很好的促进作用。

2虚拟实验室建设需求与功能分析

一般虚拟实验室除了具备虚拟现实软件开发平台和三维图像处理功能外,根据虚拟现实的技术特征,还应具有逼真的三维沉浸感,达到这种沉浸感主要是通过立体听觉、三维触觉或力感以及沉浸感的视觉环境来实现的。其中,立体听觉一般通过三维环绕立体声响系统来实现,三维触觉和力感可以通过计算机触觉或力反馈设备来实现,而高度沉浸的视觉环境通常会通过大屏幕立体投影显示系统来实现。如:单通道或多通道柱面投影显示系统、球面仿真投影显示系统或CAVE沉浸式仿真环境。此外,根据虚拟现实实时交互特征要求,这种交互可以通过多自由度的虚拟现实交互设备来实现,如:数据手套、位置跟踪器、力反馈器,等。最终形成一个完整的虚拟现实实验室系统。

3虚拟实验室设计与建设

虚拟实验室设计与建设的目标是构建科学、合理、先进的医学虚拟实验环境,满足医学教学需求,使参与者具有身临其境的感觉和实时参与交互的能力,此目标已经实现。根据虚拟现实技术的内在要求,系统基于Windows平台和Internet架构,系统设计上强调整体性、先进性、开放性和可扩展性。系统功能上包括:二次开发与三维数据处理、沉浸式立体显示、六自由度实时交互、力和触觉反馈及立体音效输出等功能。系统组成上包括:开发和渲染平台、三维沉浸式显示系统、三维交互系统和集中控制系统四大部分。

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虚拟现实技术计算机教育课程教学研究

摘要:21世纪的时代特征就是信息化,它肯定会带领人们走在时代的前沿。2016年《“十三五”国家信息化规划》中将虚拟现实技术和人工智能列入2017年中国科技发展改革的十大重点。各个部门和高校都不约而同策划其任务和方针。这需要打破传统的教育方式,其优缺点两者鲜明。它必定是理论和实践相结合,比如以前不能进行的危险操作和实验都可以实现了。但是实行起来有点困难,需要投入大量的人力、物力和财力。这就需要各部门不断的努力和探索了。

关键词:虚拟现实;计算机教育

虚拟现实技术是受科技发展的全新技术手段,随着这些技术的不断发展,它在生活中也在不断被利用,尤其是教学方面,它使得人们的教育思维丶方式出现了极大的改变。虚拟现实技术通过三维建模功能创建虚拟世界,它包含人们的许多感觉,像视觉、触觉、听觉、等感知,让用户产生身临其境的感觉。实现“实中有虚,虚中有实”的境界。它需要强大的计算机处理能力和人机交互去保证人们的真实感。

1虚拟世界的概述

1.1虚拟现实技术介绍。虚拟现实技术指通过计算机系统及传感技术生成一个三维环境,调动使用者的器官,带来非常真实的、如入其境的体验感。把多媒体技术、虚拟现实技术使用到人们身上。虚拟现实技术在20世纪60年代就已经问世,但是由于其需要庞大的技术和物力,它的进程一直比较缓慢。一直到20世纪80年代由于计算机的高速发展,人们才慢慢的知道这个东西。目前虚拟现实技术已经成为各个行业必不可缺的竞争能力,生物科学和学校、经济以及官方等多个领域被其广泛的应用。虚拟现实是计算机多种技术综合集成的结果。借助计算机求解能力培养为目标,从理论与方法的角度系统地阐述了计算机最基本的特征和问题。虚拟现实技术是一种具有沉浸感、临场感和多维感的高级人的应用,使学习者足不出户便可以与真实场景学习同样的东西。一直以来,人们在感知和学习新事物的时候都是靠现实世界的实践和资源去了解。通过现实社会的去接触学习的东西,从而或得社会经验和成果。而虚拟现实技术给人们带来全新的学习观念,即虚拟世界,它完全按照现实世界按一定比例模型模拟现实世界,使人们更加方便真实的接触和感知世界。虚拟现实技术主要依靠与虚拟场景的交互以及与其他用户的交互,可以看到虚拟现实技术对计算机技术有很高的要求,还要借助其他的外设,去生成逼真的虚拟世界。虚拟技术的交互设计需要使用者使用极强的计算机技术和实时的人机交互环境,借助这些技术去使用户得到一定的保障。1.2虚拟现实技术的应用。美国是第一个发展虚拟现实技术的地方,他们作为创造者、作为领头羊,他们已经站在虚拟现实技术的最顶端。虚拟现实技术目前已经运用到多个方面,如虚拟购物、虚拟军事、虚拟学习。美国的辛辛那提大学、斯坦福大学差不多是最早开始使用虚拟教学的大学,通过远程在线教育方式给学生全新的学习体验,很大程度上节约了教学资源。我们国家的军事、经济、教学等领域也都实施了虚拟现实技术,为国家带来很大方便。比如国内的哈尔滨工业大学、上海交通大学和清华大学都使用虚拟现实技术对学生实施虚拟教育。也使用虚拟现实技术建设虚拟图书馆和体育馆,供学生随时学习,很是节约学校资源和学生时间。研究和发展虚拟现实技术,可以帮助虚拟技术在目前大学教学的普及,加快和促进虚拟现实技术在学校教学的发展。1.3虚拟现实技术对教学的帮助。虚拟现实技术对教学的帮助,开创了现代教育的新型教学方式。虚拟现实技术和计算机技术的发展,以现实世界作为模板,让学生有身临其境的学习的感觉,使学生参与到虚拟世界中去。虚拟现实技术是一个新型高新技术,系统全面的为学生的专业技能提供专项的培养,使学生对自身就业和自身技能的掌握更牢靠。在教学课程中一个完善的虚拟教学漫游系统,不仅可以使用户通过平台在虚拟环境中学习,还可以获得比传统学习更加直观深入的学习。它使学生借助全身器官与感官的互动体验,加上人工智能技术,生成视觉、听觉、触觉为一体的虚拟环境,去获得真实的操作效果。传以前的教学方式太过刻板、抽象,学生不好直接参与和领会,在学习新知识的过程中缺乏许多互动,对于学生只是一个特别平白的视觉学习效果,非常被动的学习知识。因此传统的教育模式不能跟上现代新型技术教学的目的要求,对传统的教学模式改革是现实趋势和学习发展的不二选择,专业技能的信息化教育是一场新型的教育教学时代。

2国家开放大学虚拟教学特点

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