3D虚拟现实技术在教育教学中的应用策略探析.doc
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1、3D虚拟现实技术在教育教学中的应用策略探析 3D虚拟现实技术通过虚实融合营造智慧教学环境,使学习者获得真实的情境体验。在教育教学中应用3D虚拟现实技术需要全新的理念和方法,需要深层次挖掘教学资源、推进教学模式创新,实现虚拟现实技术、课程资源、教学模式的深度融合,构建虚拟教学体系。 1 引言 3D虚拟现实技术概述 虚拟现实技术是虚拟仿真技术的一个重要方向,是集仿真技术、计算机图形学、多媒体技术、网络技术等多种技术的集合,包括模拟环境、感知和传感等方面。借助3D技术、多传感交互技术及3D显示技术等,生成生动逼真的虚拟环境,使用者戴上相应设备,就可以进入虚拟空间,成为虚拟环境中的角色,在虚拟环境中进
2、行实时交互,操作各种虚拟对象,从而如身临其境一般,获得真实的感受。具有交互性、沉浸性、构想性的虚拟现实技术应用于教育,可以弥补传统网络教育缺乏亲身体验的缺陷,还可以帮助学生更好地理解所学的专业知识,让学生进行一些现实中难以展开的实验1。 3D虚拟现实技术在教育领域的应用现状 3D虚拟现实技术可以给学习者提供视觉、听觉等综合体验,让其身临其境地感受到数字化教学的魅力;可以突破时间和空间限制,创建真实感的学习环境、优化教学过程,提供创新的集成解决方案,已引起国内外学者的普遍关注。 本世纪初,国外开始研究3D技术在教育中的应用,处于领先地位。国内的研究相对起步较晚,正处于探索阶段2。3D相关项目在世
3、界范围内正在推进中,并在诸多高等院校、中小学中得到推广,如美国许多州、学区、学校推广的TI公司的“3D投影机领航项目”,建设虚拟仿真教学环境已经成为越来越多教学机构的工作重点。美国德克萨斯大学建设了交互和计算机显示系统来进行数据处理和图像分析,印第安纳大学建设了可视化实验室来推动视觉技术的创新应用;沙特阿卜杜拉国王大学成立了3D立体显示数字化实验室;新加坡国际大学在智慧校园新领域推出3D校园全监控。一些科技公司也开发了3D相关系统和产品,如美国加州InfiniteZ公司拟将ZSpace产品推向高校,可以利用形象生动的3D全息投影技术增强学生学习效果,更好地进行教学科研2。国内的3D技术也发展迅
4、速,全息投影、3D仿真等技术渐渐走入课堂,如广西临桂远程教育建立了可以双向互动的智能化3D影院,为党员、群众提供了远程教育学习途径;兰州四中推出3D教室,集数字投影系统、声光电等立体模型于一体,增强学习效果;湖州职业技术学院成立虚拟仿真实训基地,探索全新交互式实践教学模式3。 2 3D虚拟现实技术应用在教育上的优势 构建智慧校园,营造智慧教育环境 3D技术为教育领域创新提供了技术支撑,为教学、科研等提供了新平台、新工具,高校及基础教育可以广泛应用,构建智慧校园、智慧教室,为科研、教学提供崭新的平台。随着高校等教育机构中3D相关课程的启动,Blaxunn3D、Shout3D、Quest3D等3D
5、建模绘图等工具不断涌现,在教学活动中广泛运用2。3D技术通过虚实融合营造智慧教学环境,通过虚拟校园、虚拟图书馆、虚拟实验室及虚拟仿真系统等,使学习者获得真实的情境体验,为智慧教育时代构建新环境。3D技术可以提供生动、交互的学习材料,提高学习者沉浸感和想象力,使学习的深度、广度有所增加,引导课程学习进入新境界4。 创建真实感学习情境,提高学习效率 3D技术可以构建真实感的学习环境,创设有利于学生主动参与、完整体验学习过程的情境。其呈现的立体化教学内容可以更好地吸引学生,使抽象的知识具体化,资源的情境性、震撼性有助于认知负荷的降低。这是一种沉浸体验式的学习环境,使学生较长时间保持注意力,并体验到更
6、多学习的乐趣,在一定时间学到更多的内容,形成深刻的记忆。 3D技术展现的真实感和操作性相比传统的教学方式有很大的优势,学生能够主动探索、发现,全身心投入学习过程,可以互动学习、参与讨论,可以自由地发表自己的观点。学生在课堂上的参与度大大提高,有利于提高成绩和效率。3D技术构建的真实感学习情境,使学习者有身临其境的感觉,可以提高学生身心与大脑的参与度,成为真正的教学活动参与者,构建属于自己的知识体系5。与传统的2D教学资源相比,利用3D技术制作的教学资源在信息展示方面提供了更加逼真的效果,能够为学习者建立空间感和立体感,可以体验到课堂沉浸感。 3 3D虚拟现实技术在教育上应用的途径 3D虚拟现实
7、技术可以应用在虚拟仿真校园、虚拟教学科研、虚拟实验等方面,可实现集教学、体验、实践于一体的立体化教学,改革传统教学模式,创新教学方法,达到培养创新型、实用型人才的目的。美国的明尼苏达大学建立了计算机图形学实验室,采用3D触觉桌面、CAVE虚拟现实等技术,实现交互式实验效果;国内的浙江大学、上海交通大学等高校已经开始运行虚拟校园,北京师范大学等高校也建立了虚拟图书馆,虚拟社区、虚拟教学游戏、虚拟教学科研等研究项目也在逐步开展2。 虚拟校园 虚拟校园是利用3D虚拟现实技术、三维建模、数据库技术等创设出与实际校园情景一样的虚拟学习环境,将校园实体建筑乃至内部门窗、走廊、灯光等所有软硬件通过虚拟现实技
8、术整合在计算机网络当中,场景中包括虚拟教室、虚拟实验室、虚拟图书馆、虚拟体育馆、虚拟宿舍、虚拟食堂等,学生可以在系统中进行教师、学生等任何角色的扮演。校园内的学习资源如书籍与报刊等,可以通过高清扫描仪扫描并数字化存储为电子书籍,学习者在进入虚拟图书馆的时候,可以任意浏览虚拟图书馆内所有资源,如现实中阅读书籍一般;也可以将自己感兴趣的电子书籍借阅到自己的虚拟图书室,在借阅期限内自由阅读6。 虚拟实验室 在传统教学活动中,很多需要操作的知识如果仅仅通过理论讲述,学习者很难理解掌握。通过3D虚拟现实技术可以创设虚拟教学情境,为学习者亲身实践提供了可能性。传统的实验教学基本都在学校开展,上课时间比较固
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- 关 键 词:
- 虚拟现实 技术 教育 教学 中的 应用 策略 探析
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