虚拟现实技术特点范文

导语：如何才能写好一篇虚拟现实技术特点，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

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1前言

在常规的舞台控制结构中，编导或相关人员通过“人机接口模块”借助于工业以太网或其他网络，根据演出或相关要求，通过PLC（可编程控制器）等控制器对舞台机械，包括台上、台下设备进行操纵，以达到预先设想的设备运行结果。“人机接口模块”是舞台设备运行的起点，它对用户屏蔽了底层设备的细节，比如设备采用伺服电机还是步进电机，又或者控制单元为PLC还是轴控制器。它是沟通用户和舞台设备的桥梁，因此，如何让用户在已有的舞台设备上尽可能地忽略掉舞台设备本身的操作，充分发挥其艺术想象力，将舞台机械效能发挥到最大，是人机接口模块的主要功能，也是浙江大丰实业有限公司（以下简称“大丰公司”）将虚拟现实技术引入到舞台机械控制的重要原因。虚拟现实技术起源于20世纪30年代，但因为受软硬件的技术限制，在80年代才真正发展起来，现在已经广泛应用于教育培训、文化娱乐等多种行业。虚拟现实技术的功能是让用户在虚拟环境下模拟、学习、推演真实场景的变化。相信随着技术的进步，虚拟现实技术会越来越多地介入人类生活。在国内，“大丰公司”首先将虚拟现实技术应用于舞台机械控制，并在舞台远程控制方面进行了创新设计。本文介绍这两项技术的特点及其在舞台机械控制中的应用。

2舞台机械控制中的虚拟现实技术的特点及功能

在实时渲染模块部分，设计之初是为了应用设计模式理念，为技术升级和改进提供原初支持。实时渲染模块以接口驱动设计，做到了整体设计的模块化、灵活化，为第三方模块未来的接入提供底层支持，并且对DirectX及OpenGL接口提供内建支持。在最新的改进中，又增加了物理引擎模块，实现对英伟达公司物理引擎physx的全面支持，做到虚拟场景对各种基本物理现象的模拟，并且轻松经受碰撞检测。

实时渲染模块主体框架结构分4部分：（1）根节点模块，它是全部工作的组织者和管理者。（2）场景管理模块，它是场景的管理者和组织者，负责全部场景的所有细节。（3）资源管理模块，它管理和组织所有渲染所需的资源，如模型几何体、材质库等。（4）渲染模块，它负责将最终图像投射到屏幕上，将所有渲染管线底层接口封装在其中。图形技术是虚拟现实技术中最重要的部分，主要包括3个方面：（1）场景的几何组织与优化，着重于提高绘制效率。（2）场景的画面真实度与特效生成技术，包括高级纹理映射、过程式建模等。（3）基于真实物理定律的虚拟效果模拟，主要是阴影模拟和碰撞检测。因此，对于图形技术，常规的场景组织与管理主要涉及：场景的几何优化及三维场景的快速可见性判断与消隐。场景管理常用方法：基于场景图的表达和管理；基于绘制状态分类；基于场景包围体的场景组织。

“大丰公司”创建了一种新的场景管理方法来处理场景管理问题。首先，利用空间均匀网格剖分方法将场景剖分为均匀网格，此方法最早运用于三维模拟的光线跟踪计算，此后有多个变种出现。然后，将以每个网格为中心拍摄的场景全景图存储在此网格中。此处的全景图并非摄影意义上的全景图：其一，它是抽象的，是场景中所有模型包围体的全景图；其二，它只是一种数据储存结构，存储了以该点为中心的所有物体空间信息及遮挡关系。

采用此方法的原因主要是：（1）存储介质价格下降，容量提升。（2）场景模型在所有场景内容中占比仅为几十分之一。（3）采用模型包围体技术后，场景模型所需的存储容量再呈几何级数下降。

其中，采用空间均匀网格剖分方法的原因有二：（1）利于全景图重构，因为场景并非全由静态模型组成。（2）场景中的几何组织与可见性判断仅需要简单的计算即可完成，其主要工作变为读取全景图预存信息，计算费用大大减少。当然，采用这种管理方法也要付出一定代价：存储耗费和全景图重构。但因为上述原因，存储费用增加对一般场景是可以承受的，并且因为运动模型数量占一定比例，全景图的重构也仅为部分重构，因此，对比其计算费用的减小，这部分代价对于充分使用需要实时渲染的虚拟现实技术是值得付出的。

目前此方法的技术难点有两个：一个是空间网格的粒度；二是全景图的构建技术。此方法的技术特点为：（1）将遮挡计算等结果存储于全景图。（2）将实时计算转化为实时读取。（3）特别适合于大量静态模型场景。对于虚拟现实部分实行了控件封装技术，可以轻松实现场景替换以及模型引入。

在应用虚拟现实技术后，控制软件增加了这些功能：增强的监视及控制接口；导演编辑及预览；舞台设备的仿真运行。目前，“大丰公司”虚拟现实技术所支持的高级显示特效包括：柔和光影支持、HighDynamicRange（HDR）支持、SpecularBloom支持、normalmapping支持、Motionblur支持、Volumetriclighting支持。对虚拟现实技术进行测试，测试参数：（1）80万以上多边形面支持；（2）CPU：InterPentium(R)DualE2140@1.60GHz、内存1GB；（3）显卡：NVIDIAGeForce8500GT；（4）屏幕分辨率：1280×1024。

测试结果：平均占用CPU小于10%的情况下（不超峰值过20%），可以稳定达到刷新率24帧/秒，显示效果如图1所示。虚拟现实技术在舞台机械控制中的应用实例可参见2008年第5期《演艺设备与科技》杂志的《虚拟现实技术在舞台控制的应用及前景》一文。

3虚拟局域网技术的特点及功能

虚拟局域网技术最早是为了解决交换机在进行局域网互连时无法限制广播的问题，目前，很多跨国公司将此技术与动态密码技术相结合，来实现员工在互联网与内网间的安全联接。虚拟局域网技术优点有：广播控制；安全性高；性能优越；网络管理。举例来说，在某虚拟局域网中，如果存在VLAN1和VLAN2，VLAN2中的计算机无论在哪个网段都只能在本虚拟局域网中进行广播，无法联接至VLAN1。但不同网段中的计算机可以借助于交换机，形成跨网段的VLAN。图2为虚拟局域网结构。舞台远程监控的目的，是为了监视远端剧院系统、诊断远端剧院系统的故障以及对远端剧院系统进行控制。目前，现有的舞台安全标准还不允许在剧院实现远端系统控制。“大丰公司”设计了新的舞台远程监控技术，开始应用虚拟局域网技术来实现这一功能。对于设计剧院舞台监控虚拟局域网技术，安全性是首要的考虑因素。虚拟局域网技术所应用的技术有如下安全优点：被监控对象的IP网段，仅有相关人员可以得到，无关人员无法借助非物理手段获取；采用分级的服务器密钥验证；采用分级的被监控对象密钥再验证；最终的防线在于人工干预，它使得监控仅在约定时段可运行，因此网络安全性得到极大的保障。虚拟局域网技术还可以同时实现灵活的舞台监控，包括单独的监视、完全意义的监视与控制以及相关的监控模块应用安排，比如加载视频监视等。“大丰公司”已在多个剧院实现了虚拟局域网技术功能，解决了维护人员流动性大带来的安全隐患，还解决了一些国外合作技术问题，如果俄罗斯、印度、哈萨克斯坦等国家的剧院舞台机械项目出现问题，“大丰公司”可在第一时间进行远程维护。

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关键词：虚拟现实技术；实训；教育教学

前言

随着科学技术的迅猛发展，新的教学手段不断涌现，继多媒体技术之后，教学技术领域又出现一种新型教学媒体，它就是虚拟现实技术。虚拟现实技术是近几年来国内外科技界关注的一个热点，它的兴起，为人机交互界面的发展开创了新的研究领域，为各类工程的大规模数据可视化提供了新的描述方法。

目前，虚拟现实技术已广泛应用于航空航天、医学实习、军事训练、建筑设计、教育培训等众多领域。以计算机仿真和数控加工技术为基础，利用计算机来模仿真实的数控设备工作环境，形成了虚拟数控技术，如将其应用于实训教学上，必将对整个教学产生深远的影响。

1. 虚拟现实技术简述

虚拟现实技术，简单地说，就是借助于计算机技术及硬件设备，实现一种人们可以通过视、听、触、嗅等手段所感受到的虚拟幻境。虚拟现实作为一项尖端科技，它集成了计算机图形技术、计算机仿真技术、人工智能、传感技术、显示技术、网络并行处理等技术的最新发展成果，由计算机图形构成三维数字模型，并编制到计算机中去生成一个以视觉感受为主，也包括听觉、触觉的综合可感知的人工环境，提供给人们通过计算机对复杂数据进行可视化操作与交互的一种全新方式。虚拟现实的最大特点是用户可以用自然方式与虚拟环境进行交互操作，改变了过去人类除了亲身经历，就只能间接了解环境的模式，从而有效地扩展了人们的认知手段和领域。

2. 我校虚拟现实技术发展现状

2008年完成基于VR(虚拟现实技术)的汽车发动机模拟训练系统。2009年完成基于VR(虚拟现实技术)的精雕数控机床模拟训练系统。两套系统目前已应用到实际教学当中。极大地提高了专业课的教学效果，受到了师生的一致好评。

3. 虚拟现实技术在教育教学中的现实意义

3.1虚拟现实技术开创了全新的学习场景――彻底打破空间、时间的限制

利用虚拟现实技术，可以彻底打破空间的限制，学生可以进入物体的内部进行观察，如学生可以进入虚拟的分子、原子、航天工作站等内部，考察物体内部的工作情况。虚拟技术还可以突破时间的限制，一些需要几十年甚至上百年才能观察的变化过程，通过虚拟现实技术，可以在很短的时间内呈现给学生观察。虚拟制造技术还可以应用计算机、交互外设及软件来构建一个虚拟的生产环境，使学生能如同在制造现场一样，与荧屏上出现的制造过程进行自由交流。基于网络的虚拟现实技术为学习者提供了全新的学习场景，构造出开放性的教学环境。

3.2虚拟现实技术提供了崭新的教学手段――构建实物虚化、虚物实化的方法

通过虚拟现实、多媒体、网络等技术的综合应用，可在课堂和实验室中展现在传统的教学模式中无法实现的教学过程。虚拟现实技术可以对学生学习过程中所提出的各种假设模型进行虚拟和虚物实化，通过虚拟系统便可直观地观察到这一假设所产生的结果或效果。虚拟现实系统可以进行实物虚化，虚拟各种人物，创建虚拟课堂，在虚拟的课堂气氛中，学生可以与虚拟的教师、学生一起交流讨论，开展启发式教学。运用虚拟现实技术，还可以使学生通过在虚拟场景的身临其境和自主控制的人机交互，由视、听、触、觉获取外界的反应，通过学生自我组织，制定并执行学习计划，进行自我评价，开展适应式学习。还可通过小组或团队的形式，组织学生进行学习，成员间共享成果，开展协作式教学。

3.3虚拟现实技术变革了传统实训方式

运用虚拟现实技术，突破传统实训室的限制，使每一位学习者都可以根据自己的学习特点，在自己方便的时间通过计算机自由地选择适合的学习训练内容，按照适合于自己的方式和速度进行学习，这种探索性的学习，模拟训练有利于激发学生的创造性思维，使学习者在具体情境中通过主动的探索获得知识，从而提高学习者的动力。虚拟实训环境大大增加了实训时间和内容，减少了实际实训的耗材及实训环节中的危险性。

3.4虚拟现实技术丰富了课堂教学内容

利用虚拟现实技术，可丰富教学内容，将实验、实训等技能训练搬到课堂中进行，由于这些虚拟的训练系统无任何危险，学生可以反复练习，直至掌握操作技能为止。应用虚拟现实技术，还可恰如其分地演示一些复杂的、抽象的、不宜直接观察的自然过程和现象，全方位、多角度地展示教学内容。利用计算机多媒体技术，制作各种仿真课件，创设所需要的某种虚拟情景，让学生进行模拟实验，从而极大丰富课堂的教学内容。

3.5虚拟现实技术节约了有限的教育成本――开展虚拟实验、进行虚拟生产

虚拟各种实验设备、实训环境和操作过程，使大多数课程可以在虚拟实验室中进行，大多数的技能可以在虚拟实训车间中进行训练，从而不必购置昂贵的实验实训设备。可以在节约大量昂贵的仪器设备费用的前提下，解决在教学中，因为实验设备、实验场地、教学经费等方面的原因而无法进行的教学实验，虚拟训练又可避免实验实训设备的损坏、训练材料的消耗等问题，从而有效节约教育成本。

4. 虚拟现实技术在教育应用中存在的问题及展望

可以预测，随着经济和技术的不断发展，虚拟现实技术将日益广泛地应用于教育教学领域。但目前的虚拟现实技术还存在一定的问题，主要表现在：

4.1虚拟环境与真实生产的差异

学生在虚拟的环境中学习，与在真实的生产中训练毕竟不同，因为如果仅考虑交互的真实性，那么无论如何身临其境，真正动手操作机器的效果要强于任何媒体教学。因此，虚拟现实技术不能完全代替具体真实的操作，它只能在一定程度上代替某些实验，而不能完全代替实践教学，尤其不能代替有创造性目的的试验。

4.2虚拟现实的效果还有待加强

虚拟现实的表示侧重于几何表示，缺乏逼真的物理、行为模型，虚拟现实技术在感知方面，视觉合成研究的较多，听觉、触觉关注较少，真实性与实时性不足，其虚拟的效果还需要进一步加强。

4.3硬件环境还有待提高

与虚拟现实技术相关的设备普遍存在使用不方便，效果不佳等情况，难以达到虚拟现实系统所需的要求，如中心计算机的处理速度还不足于满足在虚拟世界中巨大数据量处理实时性的需要，对数据存储能力也不足，基于嗅觉、味觉的设备还没有成熟及商品化。硬件设备品种有待进一步扩展。

4.4实现成本问题还有待降低

虚拟现实系统应用的相关设备价格也比较昂贵，且这些设备局限性很大，需要进一步发展其结构和制造技术，使其轻巧化和降低成本，才能更有利于推广应用。

虚拟现实技术作为一种新型的教学媒体，目前已引起教育界的极大关注。随着计算机技术的发展，虚拟现实的硬件与软件成本的逐渐降低，这种新的教学媒体必将广泛应用于教育教学中，最终在现代教育领域中发挥其重要作用。

参考文献：

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关键词：虚拟现实技术；水文地质；研究应用

中图分类号：P64 文献标识码：A

虚拟现实技术主要是利用计算机生成的虚拟现实的环境逼真的模拟人在自然环境中的听觉和视觉等行为而进行的人机界面的新技术。利用虚拟现实技术的实时表现、沉浸感、与计算机交互的功能可以建立起相关的水文地质模型，从而实现对地下水质、水流及环境地质的深入研究，以促进人们对地下水的开采及提高工程建设的可靠性。

一、虚拟现实技术概述

1概念

虚拟现实技术主要是指利用计算机生成的虚拟环境对人在自然环境中的视觉、运动、听觉等行为进行逼真模拟的人机界面技术。虚拟现实技术是由美国的VPL.Research公司创始人于1989年所创造，通常情况下被称为虚拟现实。虚拟现实技术主要有沉浸、交互、构想三个基本特征，对于虚拟现实系统的发展主要有两个基本方向，一是基于虚拟现实技术的发展，二是基于万维网和因特网的三维图形环境的发展。虚拟现实技术自从20世纪90年代开展以来，利用其虚拟环境与现实无限贴近的特点，使实际环境中难以进行模拟和实现的复杂结果得以简单的表现出来，并实现了对各种不同条件的预测和结果计算，对于现实环境中各方面的发展都起到了良好的促进作用。当前，虚拟现实技术主要应用在军事、电子仪器检测、远程高等教育、模具制作、新产品开发等方面，对人类的生产、生活产生了巨大的影响。

2优点

虚拟现实技术是一种综合了众多优点的新技术，在其应用的过程中，自身所具有的优势得到了充分的显示。虚拟现实技术的主要优势为：①实时表达，虚拟现实技术最大的一个优点就是可以在不同的时间、不同的地点进行环境变化的虚拟，可以随时反应事物的动态变化过程，从而提供有效的数据信息。②三维立体表达，虚拟现实技术由于较多的与计算机技术连接，将计算机的立体表达优势充分显现出来，可以实现对所要表达内容从不同的角度进行展现和研究。③反映细致，对于研究物体，即使是再细小的差别，虚拟现实技术也可以将其充分的反应出来，并且能够实现对研究物体全貌的综合研究。④实现对事物发展的预测，虚拟现实技术的应用不仅可以实现对已存在事物的细致表达，同时还可以实现对尚未存在但可能发生的事物变化进行虚拟反映。⑤反映结果全面，建立虚拟的现实系统，不仅可以实现对事物发展过程的虚拟，还可以根据不同的条件，虚拟出不同的结果。⑥为研究发展提供了新的方向，虚拟现实技术的应用为对各种未知环境的探究提供了新的研究放向和研究方法。

3应用条件

虚拟现实技术具有较强的实现事物三维可视化的功能，但需要用海量的数据资料作为支持。基础资料越是全面、丰富，虚拟出来的结果就越贴近现实。

二、虚拟现实技术在水文地质中的应用

1虚拟现实技术对地下水流的表达

在水文地质研究中，地下水流的运动规律是其研究的重要组成部分，地下水流的运动是一个动态的变化过程，也是目前水文地质研究中最活跃的研究因素。在研究地下水流时，虚拟现实系统不仅可以利用自身实时变化的功能对地下水流的运动变化进行虚拟的表达，以充分的表现出地下水流的特点，还可以对地下水开采后对地下水的变化情况进行虚拟，使人们充分了解在开采利用地下水后对含水系统造成的影响，从而使人们采取相应的措施或者是减少对地下水的开采。在对地下水流研究的虚拟过程中，不仅可以实现对地下水的可视化管理，还可以由此虚拟出相应的开采方式和管理方案，并利用虚拟现实技术对其进行不断的完善和表达，从而实现对地下水流研究的可靠性和科学性。

2虚拟现实技术对含水层的表达

在以往的研究工作中，只能够通过剖面图来展示隔水层和含水层的分布特点，在平面图中则通过含水层厚度的等值线来表现含水层的空间分布特点，这样进行研究分析，既不够直观，也不够全面，对于含水层和隔水层的变化状况研究起到的作用不大。虚拟现实技术中的三维可视化功能能够将地下含水层与隔水层的分布、空间的变化情况及含水层的厚度很好的进行真实再现，对于深入研究隔水层和含水层有很大的帮助，同时，随着虚拟现实系统中资料的不断完善，人们对地下含水系统的研究也更加深入、全面。

3水文地质环境问题

随着经济的快速发展，人口不断增长，人们对地下水的开采利用也不断的增长，导致过分开采，从而引发了地下水位持续下降、地面沉降、水资源枯竭、土壤沙漠化等环境地质问题，对人类的居住环境形成了巨大的威胁，严重影响了人们生活质量的提高。由于虚拟技术既可以对存在的事物发展过程进行虚拟，也可以对尚未存在但可能发生的事物进行虚拟，将其利用在水文地质环境的监测上，则可以实现对开采地下水可能引发的各种环境问题进行虚拟分析，从而制定出相应的对策或减少对水资源的开发，以减少环境问题给人类带来的灾害。

4地下水水质的虚拟表现

当前，由于经济快速发展，造成环境污染严重，影响到了地下水的水质，也影响到了人们对地下水的开采使用。利用虚拟现实技术，可以对地下水在自然状态下的变化进行虚拟，从而找出对地下水水质影响较大的因素，以实现对水质变化更深刻的理解，为人们提供有效的控制水质恶化的方法，使地下水质逐步转为良性循环，水质恢复正常。在研究地下水质时，可以建立相应的水质虚拟实验室，将可能影响地下水质的因素都虚拟出来，并对这些影响因素进行分析研究，找出相应的解决方案，以实现对影响因素的良好控制，从而改变地下水的水质，以保证人类的生活质量。

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一、学前教育的特点

学前幼儿的认知水平在学前教育阶段逐步发展，在这个时期，幼儿处于认知水平的敏感期，教师应格外注意幼儿的学习心态，满足幼儿在该时期的内在学习需求，进而提高幼儿的认知水平，否则幼儿会因内在需求得不到满足而丧失学习兴趣，错过学习的最佳时期。在学前教育阶段，幼儿对外物的认知主要受到兴趣的驱使，通过观察直观的外物形象达到认知的目的，这个过程中由于幼儿的抽象思维还没有发展，所以主要以形象思维为主且完全依赖于实物，例如自然现象、颜色、动画、声响和图案等。在这个阶段，幼儿对外界保持着强烈的好奇心，注意力无法长时间高度集中，导致教师在教学过程中无法很好地完成教学任务，教学质量较低。卡尔•雅思贝尔曾说，在学前教育过程中，对幼儿最重要的不是科学规律，而是在精神世界中充盈着直观的现象和图片。所以，学前教育涉及到幼儿心理学、教育学等多方面的知识，是一门综合性强的学科，具有较强的实践性。在学前教育阶段充分利用虚拟现实等信息技术，可最大程度地发挥虚拟现实技术的价值和意义，提高学前教育的教育水平。

二、虚拟现实技术的类型

《学前教育信息技术应用》一书在项目一中聚焦信息技术，对信息技术进行了系统全面的阐释。首先，明确了信息技术的概念、分类等。该书主要介绍了虚拟现实技术和人工智能技术在学前教育中的应用，其中虚拟现实技术主要分为分布式、桌面式、沉浸式和增强现实式。分布式虚拟现实技术是通过专业设备将多个用户联系在一起，创造一个虚拟的空间，用户可以共同在虚拟空间中进行体验，并相互之间进行互动、交流和学习，同时获得更高的虚拟效果，达到合作的目的。桌面式虚拟现实技术的体型较小，是支持电脑平台的极低的桌面电脑游戏系统。用户可使用PC来观看、感受和感知虚拟世界，并通过鼠标、键盘和替代设备进行操作，以体验虚拟氛围。但由于用户在使用过程中会受到周围环境的干扰，导致沉浸感和体验感较差，是一种原始的虚拟现实技术。沉浸式虚拟现实技术的系统较为复杂，用户的听觉通过头盔、视觉通过VR眼镜、触觉通过数据手套等实现与外界的完全隔离，消除了周围环境的干扰，全身心地沉浸在虚拟环境中，体验逼真的虚拟世界。增强现实式虚拟现实技术是将现实与虚拟世界结合起来，使用户处于半真半假的环境中，并通过与环境的交互行为提高沉浸感。该书通过对虚拟现实技术等信息技术的介绍，为后续该技术在教学过程中的实际操作奠定了坚实的基础。

三、虚拟现实技术在学前教育中的作用

在学前教育教学过程中应用虚拟现实技术可弥补传统教学的不足。学前教育阶段，教师主要采用游戏的方式进行教学，但这种教学手段无法一直保持课堂的趣味性。在教学过程中使用虚拟现实技术，利用该技术沉浸性和交互性的优势展开情景教学，教师在教学过程中为幼儿设计有趣的互动式游戏，使幼儿主动参与进游戏过程中，激发幼儿的兴趣，进而提高教师的教学质量和效果。在传统游戏教学过程中，教师往往需提前准备好游戏或科学活动所需的器械，费时费力且具有一定的危险性，利用虚拟现实技术可省略对实验器械的准备，只需在虚拟现实技术中设计好要演示的事物，即可在应用过程中让幼儿沉浸在逼真的环境中，更安全直观地进行学习。将虚拟现实技术应用于学前教育过程中，可打破传统教学在时间和空间上的限制。社会上部分学前教育学校在教授幼儿宇宙科学时，为了让幼儿更好地了解宇宙，即利用虚拟现实技术来模拟宇宙天体的形状和运动轨迹，学前幼儿通过佩戴3D交互设备，可直观地观看宇宙天体的运动和地球的形状，并在教师的讲解下进一步了解各大星系以及太阳系的其他行星，打破了空间上的限制，同时在对幼儿进行远古时代恐龙方面的教育认知时也可采用桌面式虚拟现实技术，打破时间和空间的限制，激发幼儿对生物的兴趣。在学前教育过程中采用虚拟现实技术可提高幼儿学习的主动性。由于虚拟现实技术的沉浸性和交互性，且可以呈现三维立体的真实环境，教师在授课过程中应用虚拟现实技术可优先提高幼儿的积极性。例如，教师在教授安徒生童话或格林童话等故事时，通过虚拟现实技术来模拟出童话中的场景，幼儿通过佩戴专业设备与童话中的动物或任务进行对话，进而融入到故事中，增强了学习的体验，激发了幼儿对学习的兴趣，提高了幼儿自主学习的意识。

四、虚拟现实技术在幼儿教育中的应用

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【关键词】虚拟现实 数字媒体 艺术设计

虚拟现实，英文名为Virtual Reality，简称VR技术，也称灵境技术或人工环境。VR技术领域几乎是所有发达国家都在大力研究的前沿领域，它的发展速度非常迅速。作为一项尖端科技，虚拟现实集成了计算机图形技术、计算机仿真技术、人工智能、传感技术、显示技术、网络并行处理等技术的最新发展成果，是一种由计算机生成的高技术模拟系统。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维数字模型，并编制到计算机中去生成一个以视觉感受为主，也包括听觉、触觉的综合可感知的人工环境，从而使得在视觉上产生一种沉浸于这个环境的感觉，可以直接观察、操作、触摸、检测周围环境及事物的内在变化，并能与之发生“交互”作用，使人和计算机很好地“融为一体”，给人一种“身临其境”的感觉。

一、虚拟现实课程简介

随着国内宽带网络的普及和多媒体技术的发展，虚拟现实技术逐渐应用于信息多媒体展示方面。而三维网络展示系统将是虚拟现实技术未来发展的重要方向之一，因此全国各高校相继开设数字媒体艺术设计专业，其中的虚拟现实技术的课程成为国内外教育技术学及媒体传播领域的研究热点和发展趋势之一，它集成了计算机图形学、多媒体、人工智能、多传感器、网络等技术的最新成果，以其沉浸性、交互性和构想性等无可比拟的优点。虚拟现实技术在各行各业得到了广泛的应用和重视，比如在教育培训、城市规划、文物保护、游戏娱乐等领域取得了巨大的发展，市场前景广阔；同时国家自然科学基金会、国家高技术研究发展计划和863计划等都已将虚拟现实技术列入了研究项目。

虚拟现实课程是以往多个计算机辅助设计软件的一个综合运用，课程主要涉及到多个软件与课程的结合，软件包含有Photoshop、AutoCad、3dsmax、Virtools 等，涉及课程有建筑制图、建筑场景漫游、景观绿地设计等专业范围。课程主要运用虚拟现实技术完成一个三维场景的漫游浏览系统， 使其能够流畅，完整的再现一个实际的环境或建筑。其中主要运用virtools 这个软件来实现交互浏览的制作， 这一步骤是整个系统实现人机交互的核心， 最后完成系统的制作并。

二、虚拟现实在国内高校的研究现状

国内在VR方面有较多研究成果的其他单位有国防科技大学、天津大学、北京理工大学、中国科学院自动化研究所、西北大学、山东大学、大连海事大学和香港中文大学等。

北京航空航天大学计算机系是国内最早进行VR研究的机构之一，他们首先进行了一些基础知识方面的研究，并着重研究了虚拟世界中物体物理特性的表示与处理，在VR中的视觉接口方面开发出了部分硬件，并提出了有关算法及实现方法。他们还实现了分布式虚拟世界网络设计，建立了网上VR研究论坛，可以提供实时三维动态数据库，提供VR演示世界，提供用行员训练的VR系统，提供开发VR系统的开发平台，并将要实现与有关单位的远程连接。

清华大学计算机科学和技术系对VR和临场感的方面进行了研究，他们还针对室内环境中水平特征丰富的特点，提出借助图像变换，使立体视觉图像中对应水平特征呈现形状一致性，以利于实现特征匹配，并获取物体三维结构的新颖算法。

西安交通大学信息工程研究所对VR中的关键技术——立体显示技术——进行了研究。他们在分析人类视觉特性的基础上提出了一种基于JPEG标准压缩编码的新方案，并获得了较高的压缩比、信噪比以及解压速度，并且已经通过实验结果证明了这种方案的优越性。

2004年南京大学成立了南京大学虚拟现实与数字媒体研究中心，对VR技术及应用进行研究，并把重点放在虚拟体育仿真、数字文化遗产保护和自然人机交互等方面。

三、虚拟现实课程开设的重要性

虚拟现实技术是利用计算机生成一个逼真的三维虚拟环境，并通过传感设备与之交互的新技术。作为一门新兴的学科，它已经被众多高校纳入计算机科学与技术专业的选修课范畴，但是却没有在数字媒体技术专业中普遍开设。其实无论从技术特点，还是从社会需求来讲，虚拟现实技术都与数字媒体技术有着非常密切的关系，具体体现在如下几个方面。

1） 虚拟现实是一门典型的交叉学科，它所涵盖的知识结构与数字媒体技术具有非常大相似性，例如计算机图形学、数字图像处理、计算机视觉、视音频技术等。除此之外，它还涉及了仿真技术、人工智能技术、计算机网络技术、多传感器技术等内容。虚拟现实强调这些技术的综合应用。

2） 虚拟现实强调技术创新性和应用创新性。从技术上来讲，虚拟现实在不同学科的交叉融合中，能够不断产生新思想和新方法，例如近几年出现的各种人机交互新方法，各种立体显示新技术等；从应用上来讲，虚拟现实具有强烈的“身临其境”的沉浸感和发人想象的刺激性。因此，利用虚拟现实技术，学生们能够将自己的任何创意和想象进行实践，在虚拟场景中进行规划、设计和测试，从而激发出新的创意。

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关键词：虚拟现实技术；微课；微课制作

1概述

微课是以微型教学视频来进行教学的课程，由于学生在学习时如果时间过长，就会出现注意力不集中的情况，因此，微课是根据学生的认知特点和规律，以某个知识点或教学环节来开展教学。微课具有教学时间短、教学内容相对较少、资源容量较少、情景化教学和主体突出等特点。微课的核心是教学视频，因此，要制作微课，其最核心的部分也是教学视频的制作。但是，由于微课教学视频要求情景化教学，因此，在录制微课视频时，需要搭建摄录场景，这种方式成本高而且时效很低，因此，也成为制约微课进一步发展普及的重要因素。而且由于某些学科的教学内容比较抽象，有些教学内容的场景也难以布设情景，这些客观因素也限制了微课的制作，进而影响了教学。

随着信息技术的飞速发展，虚拟现实技术也取得了极大的进步。虚拟现实技术是仿真技术的重要方向，是仿真技术与多媒体技术、人机接口技术、网络技术、传感技术、计算机图形学等多种技术和学科结合和交叉在一起的技术。利用虚拟现实技术，可以让实际中不存在或者以传统的录制手段难以实现的教学场景在微课视频中得以实现，从而让微课的制作水平提升到了一个新的层次。

2虚拟现实技术

虚拟现实技术是一种仿真技术，可以利用计算机生成一种模拟环境，让人们体验虚拟世界。虚拟现实技术是一种多源信息融合的、交互式的三维动态视景和实体行为的系统仿真，让人们可以沉浸人所构建的虚拟环境中。虚拟现实技术涵盖了多种技术，包括实时三维计算机图形技术、立体显示技术、网络技术和传感技术等，目前虚拟仿真技术在包括医学、娱乐、军事、工业、教育等很多的行业和领域得到了应用。在教育领域中的虚拟现实技术应用主要体现在虚拟实训基地、虚拟仿真校园以及虚拟演播室。其中，虚拟演播室与微课制作息息相关。

在微课制作中运用虚拟现实技术，其原理是将摄像机摄制的真实影像与计算机设计的三维虚拟背景和空间相融合，从而形成新的视频图像，在微课制作中运用虚拟现实技术，其关键是将虚拟背景与实际录制的前景相融合，主要包含了三维虚拟场景制作、摄像机跟踪、虚拟背景生成和图像合成等关键技术。

2.1虚拟场景的建模

虚拟背景的生成需要进行建模，微课制作人员应该要在构建虚拟背景时对各个物体进行建模，可以利用多种三维建模软件来实现，包括3DMax、Flame等软件都是常用的三维建模软件。这些软件都能够提供物体精确的几何描述，让构建的模型能够与实际对象的相似度极高，而且可以从形态、光照和质感等多个方面进行调节，从而更加贴近实际对象。

2.2摄像机的跟踪

目前，在虚拟现实技术中，要对摄像机进行跟踪，主要有两种方式，一种是C械式的传感技术，另一种是图形识别技术。机械式的传感技术是利用摄像机上装备的电子传感器来获取摄像机的相关参数，而图形识别技术则是利用摄像机获取的图像信息来确定摄像机的位置信息。另外，还有一些当前相对较少应用的技术也可以实现对摄像机的跟踪，比如说通过激光、超声波和红外线来确认摄像机的位置和位移。

2.3背景生成

要构建一个三维的虚拟场景，需要对运动场景和背景图像进行处理，这就需要用到大量的计算。在微课教学视频的播放过程中，需要色键控制器中的跟踪和图像合成都要及时准确的完成，从而保证画面的质量和效果，这种计算量相对巨大，需要利用高级建模工作站才能够顺利完成。

2.4图像合成

在图像合成之前，需要对摄像机摄取的前景图像中的相关图像进行提取，将其与摄取的背景图像进行分离，这就需要运用抠像技术。由于前景图像需要与最终的虚拟三维背景图像相融合，在融合之前必须要考虑到前景图像的深度信息。所谓的深度信息是指背景和前景的各个像素到摄像机的距离，如果前景深度值小于背景深度值，则会输出前景图像，如果前景深度值大于背景图像，则会输出背景图像，因此，这种合成也称之为深度合成。

3虚拟现实技术在微课制作中的优势

微课的出现和发展是信息技术飞速发展的具体体现，作为课堂教学的一种新形式，微课由于其人性化特征和良好的教学效果，已经得到了广泛的认可。微课的核心是微型教学视频，教学视频的质量与教学效果息息相关，虚拟现实技术的应用，让微课视频的质量提升到了一个新的层次，让视频质量和教学效果都发生了翻天覆地的变化，让情景化教学成为了现实，也极大地推动了教学资源的开发与传播。具体而言，虚拟现实技术在微课制作中主要有以下几点优势。

3.1实现了情景化教学、提高了教学效率

传统的课堂教学是以教师的口头讲授和板书为主，随着科技的发展，逐步引入了多媒体的方式来辅助教师教学，当虚拟现实技术的出现以及在教育领域的应用，让情景化教学真正得到了应用。传统的课堂中情景化教学都是通过教师的语言描述，然后由学生进行想象而实现，然而，虚拟现实技术应用在微课制作中，让学生可以通过声音、影像来感受相应的情景，通过这个平台，让学生可以在设置好的情景中进行学习，让学生能够更加深刻的领会到其中的内涵，从而更好的消化和吸收相关知识点，发挥他们的想象力和创造力，在学习中真正做到了举一反三，提高了教师的教学效率和学生的学习效率。

3.2增强了可视性、营造了现场感

相对于语言和符号而言，微课视频能够让学生更加直观的理解所学知识点，微课教学视频的特点是短小精悍，其画质要求很高，画面要求精美。而虚拟现实技术能够让微课视频的质量得到有效保证，虚拟现实技术运用在微课教学视频中，让视频的可视性大大增强，也会营造出现场感，有效吸引学生的注意力，也让学生在轻松愉快的学习环境中充分掌握和吸收知识。

3.3增加课堂密度，营造课堂氛围

传统的课堂都是40分钟到45分钟一节课，这种课堂时间明显不符合学生的认知规律和认知特点，学生很难坚持在一整节课中都保持高度集中的注意力。而微课的时间一般都是在3-5分钟左右，利用虚拟现实技术，可以让课堂教学大部分都以视频的形式来呈现，这种多场景和多动画的形式，让传统课堂中的“板书”变得更加的生动，也增强了课堂的密度，让学生的学习变得更加生动活泼，营造出了一种更加良好的课堂氛围，有利于激发学生的创造力。

4虚拟现实技术在国家开放大学微课制作中的应用

虚拟现实技术是一门多技术融合的新技术，其在微课中的应用，改变了传统的视频教学课程的局限性，让空间和时间都不再受到限制，是微课制作水平的重大突破。然而，如何有效的应用虚拟现实技术，让其在微课制作中发挥出最佳水平，不但是国家开放大学教师，也是技术人员所面临的一道难题。虚拟现实技术在微课制作中的应用，主要有以下几个方面。

4.1虚拟现实技术实现移动终端学习

虚拟现实技术若切入国家开放大学在线教育的端口，那么“VR+在线教育”就可以带学生进人场景式学习体验新时代，弥补在线教育空间距离难交互与生动不足的短板。由于移动终端设备的性能不断加强，教师已经可以利用移动终端设备来完成图像的采集和处理以及课件的制作。教师可以直接把移动终端设备接人微课课件系统，让移又斩松璞溉〈了教室，成为了教师传授知识的舞台，这种方式不但能够有效降低虚拟场景的制作成本，也能够降低教师的备课难度，提高了教学效率。同时学生戴上VR眼镜，进人虚拟现实的空间里，与教师互动交流、学习，达到实训教学的目的。

4.2构建实训场景

国家开放大学专业中需要进行实训类和操作类的教学，特别是理工科，几乎大部分专业课程都需要进行实训教学。对于实训类和操作类的微课课程，应用虚拟现实技术，可以直观的将虚拟场景呈现在学生面前。比如说，教师在计算机操作知识时，先可以录制讲授理论知识的场景，然后再录制演示操作方法的场景，在后期的制作中，教师可以利用虚拟现实技术，将这两部分剪辑在一起，将教师的口头讲解以及实际操作画面融合在一起，这样，学生就可以准确的理解教师的授课内容。

4.3基于偏振式3D立体虚拟现实技术的微课设计

目前3D立体效果的实现方式有偏振式3D、红蓝眼镜、主动式3D三种。偏振式3D实现原理（图1）通过光线的“振动方向”原理来组织图像，利用偏振显示屏，向观看者输送两幅偏振方向不同的图像。图像通过VR眼镜成像原理，每个镜片只接受一个偏振方向传输的图像，左右眼同时接收两组有视差的图像，再经过大脑合成，达到显示3D立体影像的效果。

基于偏振式3D立体虚拟现实技术的微课设计：技术人员通过3D摄像机来录制教师授课的3D立体视频，通过Photoshop来处理采集的图像信息，3DMAX对实物的进行建模，导出可被Unity3D识别的模型，然后用Pre-mier来处理采集的视频信息对图像进行深度合成，在利用Unity3D进行集成，实现交互式微课的制作。学生戴上VR眼镜，将手机放置在VR眼镜中，通过3D播播等软件打开微课，在虚拟现实的空间里，直接与教师交流，虚拟与现实只在一镜之间，这种情景化教学，让教师和学生之间实现了良好的互动，突破了空间和时间的限制，让教师可以通过微课视频来将一些不可见的因素和规律直观地呈现在学生面前，让学生去发现规律和总结规律，不但加深了学生对知识点的理解，也让教师与学生之间的良性互动得以加强。

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关键词：虚拟现实技术；风景园林设计；运用

通俗而言，所谓的虚拟现实技术主要是利用现代计算机技术、仿真技术及相关系统构建而成的一种模拟现实场景的信息技术，其特点具有信息融和性、交互性、三维动态性以及仿真性，是一种新型技术。

1虚拟现实技术的特点

（1）多感知性：除却计算机所具备的一般性视觉感外，同时还具备我们人所用于的感知表现，主要是触、听、味、嗅、运动等方面。

（2）交互性：指的是对模拟环境内的物体具有较灵活的可操作性能和控制程度，以及从模拟环境当中还可得到反馈自然的程度。而存在感：指的是在模拟环境中，用户以体验者的身份存在。相对理想的模拟环境，给体验者感觉具有高度的真实性，其能促使用户，也就是体验者难以分清模拟环境的真假。

（3）自主性：就是在虚拟状态下物体可依据现实世界的物理运动定律，从而达到一定运作程度。

2虚拟现实技术的类型

（1）虚拟环境建模技术：风景园林场景的构建主要是采用3DMAX、CAD等软件技术来实现的。应用CAD来完成园林场景平面体，进而采用3DMAX来完成园林模型的构建，再将这些元素整合后加入到三维模型中，从而得到丰富的风景园林场景。

（2）实时三维图像生成技术：数据较大是设计虚拟环境的主要特点，这一特点会给大规模的园林场景建模带来一定的困难，从而导致难以达到预期的技术要求。因此，需要配置高性能的计算机，以确保图形质量和场景复杂程度的不下降，进而实现图像的事实目的和技术效果。

（3）交互技术：在风景园林设计中，应当不断提高虚拟现实技术的交互性，才能有效解决交互系统中有待解决的问题。

（4）系统集成技术：主要是由五种技术合成的，即数据转换技术、信息同步技术、数据管理模型、模型的标定技术以及识别合成技术。

3园林景观设计中虚拟现实技术的应用

（1）设计前，应根据园林景观设计的规模和特点，合理选择CAD和3DMAX技术。在创建虚拟环境之前，可以利用计算机，通过采用虚拟现实技术构建一个园林景观三维模型的效果图，让设计师对其设计后的环境有一个清晰的认识。因此，设计师应当给改变传统的沙盘和效果图的检测方式，采用科学的虚拟现实技术，并将石头、植物，建筑等主要元素和相关模型充分融入到计算机中的三维模型当中，从而构建一个三维风景园林模型，来检测风景园林设计的效果。

（2）在创建虚拟场景的过程当中，应严格按照以下要求进行建模和设计：①在确保一定的视觉效果的基础上，尽可能的减少模型的面数，而创建完园林景观模型后，正确的使用3DMAX中的优化修改器优化园林场景视觉效果，并适当的减少模型面数。②合理使用Instancescopy，也就是关联复制。在建立园林景观虚拟场景的过程当中，使用关联复制组成关联复制对象，进而采用VRML对关联复制对象的象面进行定义，也可多次使用该种处理方法，从而增加文件的下载时间。③在创建虚拟场景的过程当中，尽可能忽略次要物体的细节处理，尽可能的使用“模拟的”几何体。例如，对周围次要的场景可采用“几何体+贴图”的方式进行制作，从而减少建模时间。④虚拟场景中所使用的贴图，可采用JPG的图片压缩格式，并根据实际情况，合理缩小尺寸，从而节省下载时间。⑤由于VRML职能搜索一个指定的贴图目录，因此，在创建虚拟场景的过程当中，应当设计一个目录，将虚拟场景中所用的贴图全部放在该目录当中，从而便于VRML的图片搜索。⑥合理使用灯光和摄像机，从而确保风景园林设计的视觉效果。

（3）创建虚拟环境过程当中，对构成园林景观植物、建筑、石头等构成因素的要求：由于构成园林景观的石头、植物和建筑不断变化，因此设计师在进行制作效果图和三维建模时，首先，应当从风景园林模型构成物的空间、时间、色彩、声音等各个方面进行全方位的模拟，从而不断丰富园林景观三维模型的内容。与此同时，将园林设计中经常用到的石头、植物、建筑等事物，利用VRNL的处理方法对三维图像语言予以系统、全面的描述，进而营造出一个全新、系统、合理的虚拟化园林景观。最后，充分利用摄像头在虚拟三维园林场景中进行导航，并利用相关操作和活动来丰富园林景观的浏览图，从而提高风景园林设计的效果。

4结语

总而言之，虚拟现实技术被用于我国的多个科学技术领域，在风景园林设计领域的运用技术也越来越成熟、运用范围也越来越广。虚拟现实技术在风景园林设计当中涉及到了多方面的技术，其对风景园林的设计具有一定的关键作用。这些关键技术都从一定程度上提高了风景园林设计的效果，从而促使风景园林设计达到了一定的设计目的。

参考文献

[1]苏小惠.探讨虚拟现实技术在风景园林设计中的应用[J].农业与技术，2014（2）

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关键词：虚拟现实技术；数控技术；教育教学

前 言

随着科学技术的迅猛发展，新的教学手段不断涌现，继多媒体技术之后，教学技术领域又出现一种新型教学媒体，它就是虚拟现实技术。虚拟现实技术是近几年来国内外科技界关注的一个热点，它的兴起，为人机交互界面的发展开创了新的研究领域，为各类工程的大规模数据可视化提供了新的描述方法。

目前，虚拟现实技术已广泛应用于航空航天、医学实习、军事训练、建筑设计、教育培训等众多领域。以计算机仿真和数控加工技术为基础，利用计算机来模仿真实的数控设备工作环境，形成了虚拟数控技术，如将其应用于数控技术教学上，必将对整个教学产生深远的影响。

1 虚拟现实技术简述

虚拟现实技术，简单地说，就是借助于计算机技术及硬件设备，实现一种人们可以通过视、听、触、嗅等手段所感受到的虚拟幻境。虚拟现实作为一项尖端科技，它集成了计算机图形技术、计算机仿真技术、人工智能、传感技术、显示技术、网络并行处理等技术的最新发展成果，由计算机图形构成三维数字模型，并编制到计算机中去生成一个以视觉感受为主，也包括听觉、触觉的综合可感知的人工环境，提供给人们通过计算机对复杂数据进行可视化操作与交互的一种全新方式。虚拟现实的最大特点是用户可以用自然方式与虚拟环境进行交互操作，改变了过去人类除了亲身经历，就只能间接了解环境的模式，从而有效地扩展了人们的认知手段和领域。

2 虚拟现实系统的基本类型

根据用户参与虚拟现实的不同形式，可把虚拟现实系统划分成四类：

3.1桌面式虚拟现实系统

桌面式虚拟现实系统也称为简易型虚拟现实系统，它是利用个人计算机和低级工作站进行仿真，将计算机的屏幕作为用户观察虚拟境界的一个窗口，使用者通过键盘、鼠标便可与虚拟环境进行交互。这种系统的特点是结构简单、价格低廉，因此应用比较广泛，是一套经济实用的系统。但桌面式虚拟现实系统会受到周围现实环境的干扰，参与者缺少完全的沉浸，缺乏真实的现实体验。

3.2沉浸式虚拟现实系统

沉浸式虚拟现实系统是一种高级的虚拟现实系统，它提供一个完全沉浸的体验，使用户有一种置身于虚拟境界之中的感觉。它利用头盔式显示器或其它设备，把参与者的视觉、听觉和其它感觉封闭起来，并提供一个新的、虚拟的感觉空间，并利用位置跟踪器、数据手套、其它手控输入设备、声音等使得参与者产生一种身临其境、全心投入和沉浸其中的感觉。沉浸式虚拟系统是一套比较复杂的系统，它的优点是用户全身心地沉浸到虚拟世界中去，缺点是系统设备价格昂贵，难以普及推广。

3.3增强式虚拟现实系统

增强式虚拟现实系统是把真实环境和虚拟环境组合在一起的一种系统，它既允许用户看到真实世界，同时也可以看到叠加在真实世界的虚拟对象，这种系统既可减少对构成复杂真实环境的计算，又可对实际物体进行操作，真正达到亦真亦幻的境界。

3.4分布式虚拟现实系统

分布式虚拟现实系统是利用远程网络，将异地的不同用户联结起来，多个用户通过网络同时参加一个虚拟空间，共同体验虚拟经历，对同一虚拟世界进行观察和操作，达到协同工作的目的，从而将虚拟现实的应用提升到了一个更高的境界。

3. 虚拟现实技术的基本特征

虚拟现实技术具有以下四个基本特征:

沉浸性——指用户感到作为主角存在于模拟环境中的真实程度。虚拟现实技术是根据人类的视觉，听觉的生理心理特点，由计算机产生逼真的三维立体图像，使用者戴上头盔显示器和数据手套等交互设备，便可将自己置身于虚拟环境中，使用者与虚拟环境中的各种对象的相互作用，就如同在现实世界中的一样。

交互性——指用户对模拟环境内物体的可操作程度和从环境得到反馈的自然程度。虚拟现实系统中的人机交互是一种近乎自然的交互，使用者不仅可以利用电脑键盘，鼠标进行交互，而且能够通过特殊头盔，数据手套等传感设备进行交互。

多感知性——是指除了一般计算机技术所具有的视觉感知之外，还有听觉感知、力觉感知、触觉感知、运动感知，甚至包括味觉感知、嗅觉感知等。由于虚拟现实系统中装有视、听、触、动觉的传感及反应装置，因此，使用者在虚拟环境中可获得视觉、听觉、触觉等多种感知，从而达到身临其境的感。

构想性——是指虚拟现实技术具有广阔的可想像空间，可拓宽人类的认知范围，不仅可再现真实存在的环境，也可以随意构想客观不存在的甚至是不可能发生的环境，它不仅可实现实物虚化，还可实现虚物实化等处理。

4 虚拟现实技术在教育教学中的实现意义

随着计算机、信息、网络等相关技术的发展，计算机作为一种高效能的信息传播工具，在教育教学过程中得到越来越广泛的应用，如果将虚拟现实技术作为一种新兴的教学媒体应用到教育教学中，这种崭新的技术会带给我们崭新的教育思维，解决我们以前无法解决的问题。

4.1虚拟现实技术开创了全新的学习场景——彻底打破空间、时间的限制

利用虚拟现实技术，可以彻底打破空间的限制，学生可以进入物体的内部进行观察，如学生可以进入虚拟的分子、原子、航天工作站等内部，考察物体内部的工作情况。虚拟技术还可以突破时间的限制，一些需要几十年甚至上百年才能观察的变化过程，通过虚拟现实技术，可以在很短的时间内呈现给学生观察。虚拟制造技术还可以应用计算机、交互外设及软件来构建一个虚拟的生产环境，使学生能如同在制造现场一样，与荧屏上出现的制造过程进行自由交流。基于网络的虚拟现实技术为学习者提供了全新的学习场景，构造出开放性的教学环境。

4.2虚拟现实技术提供了崭新的教学手段——构建实物虚化、虚物实化的方法

通过虚拟现实、多媒体、网络等技术的综合应用，可在课堂和实验室中展现在传统的教学模式中无法实现的教学过程。虚拟现实技术可以对学生学习过程中所提出的各种假设模型进行虚拟和虚物实化，通过虚拟系统便可直观地观察到这一假设所产生的结果或效果。虚拟现实系统可以进行实物虚化，虚拟各种人物，创建虚拟课堂，在虚拟的课堂气氛中，学生可以与虚拟的教师、学生一起交流讨论，开展启发式教学。运用虚拟现实技术，还可以使学生通过在虚拟场景的身临其境和自主控制的人机交互，由视、听、触、觉获取外界的反应，通过学生自我组织，制定并执行学习计划，进行自我评价，开展适应式学习。还可通过小组或团队的形式，组织学生进行学习，成员间共享成果，开展协作式教学。

4.3虚拟现实技术变革了传统学习方式——营造开放性的网上探索学习

运用虚拟现实技术，突破传统教科书的限制，使每一位学习者都可以根据自己的学习特点，在自己方便的时间从互联网上自由地选择适合的学习资源，按照适合于自己的方式和速度进行学习，这种探索性的学习，有利于激发学生的创造性思维，使学习者在具体情境中通过主动的探索获得知识，从而提高学习者的动力。

4.4虚拟现实技术丰富了课堂教学内容——展示全方位、多角度的教学内容

利用虚拟现实技术，可丰富教学内容，将实验、实训等技能训练搬到课堂中进行，由于这些虚拟的训练系统无任何危险，学生可以反复练习，直至掌握操作技能为止。应用虚拟现实技术，还可恰如其分地演示一些复杂的、抽象的、不宜直接观察的自然过程和现象，全方位、多角度地展示教学内容。利用计算机多媒体技术，制作各种仿真课件，创设所需要的某种虚拟情景，让学生进行模拟实验，从而极大丰富课堂的教学内容。

4.5虚拟现实技术节约了有限的教育成本——开展虚拟实验、进行虚拟生产

虚拟各种实验设备、实训环境和操作过程，使大多数课程可以在虚拟实验室中进行，大多数的技能可以在虚拟实训车间中进行训练，从而不必购置昂贵的实验实训设备。可以在节约大量昂贵的仪器设备费用的前提下，解决在教学中，因为实验设备、实验场地、教学经费等方面的原因而无法进行的教学实验，虚拟训练又可避免实验实训设备的损坏、训练材料的消耗等问题，从而有效节约教育成本。

5 虚拟现实技术在数控技术教学中的应用

随着我国经济建设的飞速发展，社会各行业对制造业提出了更高的要求，数控技术是现代机械制造业的核心技术，其技术的应用水平将直接影响产品的加工水平。在现今数控技术人才极度缺乏的情况下，如何将最新、最实用的数控技术高效地传授给数控技术学习者，是数控技术教学要着重考虑的问题。由于数控技术教学和培训都离不开数控机床，而数控机床本身价格比较昂贵，限制了学校的购买能力，若采用计算机建模和仿真技术来模拟实际的数控加工环境，同样可以让学生尽快熟悉数控机床的加工环境与真实的加工过程，从而提高数控技术的教学效果和教学质量。虚拟现实技术可从以下几方面应用在数控技术教学上。

5.1利用虚拟现实技术实现数控教学仪器、设备、加工产品的立体展示

在传统教学中，学生只有通过在书本上察看各种教学仪器设备的平面图形，或在现场观察实际的教学设备外形来获得各种感性认识。平面的图形限制了学生的空间想象能力，实际现场教学又增加了学校的投入。采用使用虚拟现实，我们可以构建一个与实物同样的三维物体，如采用Pro/E建模，将各种教学仪器、设备和产品进行实物虚化，将这些物体以立体形式存放在虚拟教室中，我们只要进入这个虚拟空间，就可随时随地地认识这些仪器设备，而且可观察到设备内部的结构，可辅助数控技术教学的学习过程，增强理解能力，提高学习效果。

5.2利用虚拟现实技术进行模拟实验和仿真教学

在教学中，许多昂贵的实验、培训器材，由于受价格的限制而无法普及或有许多实验是根本不可能做的，如果利用虚拟现实技术，建立虚拟实验室，学习者便可以走进这个虚拟实验室，身临其境般的操作虚拟仪器，如进行各种虚拟的数控系统的连接与组装。这种实验既不消耗器材，也不受场地等外界条件限制，可重复操作，直至得出满意结果。虚拟实验室的另一优点还在于其绝对的安全性，不会因操作失误而造成人身事故。

另外，我们还可利用虚拟仿真技术，制作虚拟仿真软件，在多媒体计算机上进行数控机床操作面板的认识操作训练，进行模拟编程训练并产生加工结果的仿真，可有效地解决教育机构实验条件与实验需求，实验效果之间的矛盾。

5.3利用虚拟现实技术实现的数控加工仿真教学系统

随着虚拟现实技术及计算机技术的发展，出现了可以模拟实际数控机床加工环境及其工作状态的计算机仿真加工系统，这就是某一特定数控系统借助计算机软、硬件的功能，通过实验者的控制在计算机上演示，分析数控加工从零件设计图到动态切削演示的实现的全过程。仿真机床操作的整个过程包括：毛坯定义、工件装夹、压板安装、基准对刀、安装刀具、机床手动操作等内容。 虚拟数控加工仿真教学系统完全模拟真实零件的加工过程，可以检验各种数控指令是否正确，能提供与真实机床完全相同的操作面板，其调试、编辑、修改和跟踪执行等功能也一应俱全。学习者可身临其境的操作各类数控加工设备，能有充分的机会去练习数控加工中的常用操作，如基本运行方式的选择操作、对刀操作、补偿量的确定及输入输出操作和程序的编辑修改操作等。解决了初学数控技术者需要的大量操作练习，提高了机床操作训练的时间。把数控加工仿真教学系统引入到教学之中，这样既可以避免因误操作造成价格昂贵的数控机床的损坏，又可以使操作人员在对仿真数控机床操作过程中产生现场感和真实感。同时由于其成本较低，可以大量地配置终端，彻底解决了数控机床数量不足的难题，使每位学生都能有足够多的实践机会，从而为数控技术教学提供良好的教育平台。

5.4实现虚拟仿真教学与真实生产加工的联系

数控加工仿真教学系统既能单机系统独立运行，又能实现在线运行。独立运行即机床模型方式，其培训设施只需一台计算机，数控机床的模拟操作在显示屏显示的仿真面板上进行，而零件切削过程由机床模型通过三维动画演示。在线运行即机床工作方式，在这种方式下，教学系统将与实际机床连接，由硬件实现零件切削过程，这时除了操作者是用仿真面板操作外，其它则与实际机床的真实情况一样。由于数控加工仿真教学系统具有完善的图形和标准数据接口，用户既能在真实的环境中运行虚拟机床，又能观察它的各种运行参数，并能将其他CAD／CAM软件，如Pro/E、UG、Mastercam等产生的三维设计后置处理的NC程序，直接调入加工。

5.5虚拟现实技术可实现网络数控培训及考核

虚拟数控机床强大的网络功能，可实现远程教育培训，它不仅在局域网上具有双向互动的教学功能，还具有基于互联网进行双向互动的远程教学功能，数据传送可以采用卫星、宽带等方式进行。这使得数控培训远程教学名副其实，而且还可采用远程网络学习、作业、考试等功能，并实现答卷保存、自动评分、成绩查询和分析等功能，轻松实现无纸化的考核与测评。

6 虚拟现实技术在教育应用中存在的问题及展望

可以预测，随着经济和技术的不断发展，虚拟现实技术将日益广泛地应用于教育教学领域。但目前的虚拟现实技术还存在一定的问题，主要表现在：

6.1虚拟环境与真实生产的差异

学生在虚拟的环境中学习，与在真实的生产中训练毕竟不同，因为如果仅考虑交互的真实性，那么无论如何身临其境，真正动手操作机器的效果要强于任何媒体教学。因此，虚拟现实技术不能完全代替具体真实的操作，它只能在一定程度上代替某些实验，而不能完全代替实践教学，尤其不能代替有创造性目的的试验。

6.2虚拟现实的效果还有待加强

虚拟现实的表示侧重于几何表示，缺乏逼真的物理、行为模型，虚拟现实技术在感知方面，视觉合成研究的较多，听觉、触觉关注较少，真实性与实时性不足，其虚拟的效果还需要进一步加强。

6.3硬件环境还有待提高

与虚拟现实技术相关的设备普遍存在使用不方便，效果不佳等情况，难以达到虚拟现实系统所需的要求，如中心计算机的处理速度还不足于满足在虚拟世界中巨大数据量处理实时性的需要，对数据存储能力也不足，基于嗅觉、味觉的设备还没有成熟及商品化。硬件设备品种有待进一步扩展。

6.4实现成本问题还有待降低

虚拟现实系统应用的相关设备价格也比较昂贵，且这些设备局限性很大，需要进一步发展其结构和制造技术，使其轻巧化和降低成本，才能更有利于推广应用。

虚拟现实技术作为一种新型的教学媒体，目前已引起教育界的极大关注。随着计算机技术的发展，虚拟现实的硬件与软件成本的逐渐降低，这种新的教学媒体必将广泛应用于教育教学中，最终在现代教育领域中发挥其重要作用。

参考文献

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【关键词】：数码艺术 虚拟现实技术 室内设计技术与艺术

中图分类号： TU238+.2 文献标识码： A 文章编号：

数码艺术是一种具有技术特征的艺术，是建立在数字技术的基础上并以技术为核心的新艺术。随着计算辅助设计技术的迅速发展和建筑室内设计创作数字化的不断深入，利用计算机辅助设计的相关知识和艺术设计有机结合，设计出更多优秀的数码作品，已经成为目前艺术发展的新方向。基于数码艺术的室内设计技术研究将成为今后数码艺术中重要的组成部分。研究基于数码艺术的室内设计技术的理论与方法，对于提高室内设计师的设计表现能力以及室内设计专业未来的发展前景都有着重要意义。

随着计算机硬件技术和计算机三维图形软件开发成熟，用数字化手段，实现虚拟技术的现实，近年来已成为一个重点。虚拟现实技术将数字媒体技术、现代信息技术和视觉审美艺术融合于一体，实现空间的平面，高度，三维建模和动态全方位的立体场景漫游，通过技术手段淋漓尽致地展现室内设计艺术，完善室内设计领域的设计表达。使之更为迅捷、科学、实时。在室内设计的设计师和用户之间建立一个“真正的”桥梁，极大的丰富室内的空间艺术，也使室内设计表现朝着更为人性化、个性化的方向友好的发展。

一、行业现状

虚拟现实技术在目前世界科学技术领域中来说，还是一项比较新兴的技术，是数字技术领域的一个分支，而该项技术在现代设计艺术中的应用也还属于探索和发展的阶段，但由于其本身明显的技术优势和特点，已经体现出其独特的魅力，在设计领域中也发挥了极其重要的作用。它给人们带来的不仅仅是设计艺术视觉展示效果上的革命，更让参与其中的人们从中得到了与众不同的全新交互式体验。首先，它与传统的手绘图纸相比，更具有超现实的真实感，这种真实感是除实体仿真模型以外任何一种技术手段都无法具备和比拟的。其次就是它自然属性的人机交互，这种交互，它不仅仅局限于传统的多媒体展示手段中电脑、鼠标键盘和触摸屏的交互操作，而是模拟人的自然行为与感受，即在现实生活中的虚拟现实环境以及行为习惯来进行交互体验，这种交互在观众与作品间驾起了一座沟通的桥梁，在专业设计师与业主、消费者之间更是实现了一种零距离的交流与沟通。

二、虚拟现实技术在室内设计中的优势

传统的室内设计遵循“平面，立面，节点大样、沙盘模型”的表现模式。设计师在纸上的设计表达形式主要是通过手绘草案或效果图，虽然这种模式可以培养设计师的思维秩序，但它无法完全展开设计师的空间思维以及空间的立体效果。传统的表现形式限制了设计师的创意发挥。而虚拟现实技术的发展和应用，从很大程度上解决了这个问题。通过“虚拟实验室”，创建一个虚拟的室内空间，让设计师更直观的了解室内空间，快速进行设计分析，不仅大大的提高了设计师的创新能力，同时，通过“虚拟实验室”全面展示的设计特点，也能更完整地表达设计意图，使设计师跟业主进行更好的沟通。因此，在室内设计中使用虚拟现实技术，是一个必然的发展趋势。

（一）虚拟现实技术可以直观地展现艺术设计

随着城市的发展，房地产行业的迅速崛起，以及更多的大型公共空间环境等都需要进行设计。以室内空间设计为例，在空间设计报告论证阶段，设计手段已经历了从手工绘图，电脑效果图，建筑室内动画（建筑漫游）的发展过程。随着科技的发展，人们也在不懈的追求高科技，高品质的艺术表达，以达到最佳的视觉效果。虚拟现实技术在方案设计上有相当大的功能与技术优势，与传统的表现方法相比，更具有艺术性、真实性和创造性。通过软，硬件平台的虚拟现实技术，可以形成一个逼真的虚拟环境，给客户提供一个全方位的视觉，听觉，触觉等感官刺激的信息，使需求方有亲临现场的感觉。通过感官刺激大脑，使客户能够在非常积极和高度集中的状态下浏览和体验设计的内容，以吸引顾客的注意力，并取得更好的沟通效果。采用虚拟现实技术，设计的作品也能够更好的保存，使资料档案的管理更为方便和快捷。

（二）虚拟现实可以提高预算精确性

应用虚拟现实技术，也可以体现其在项目成本预算上的优势。因为效果图更加真实，更加全方位，它可以加强室内结构和材料预算的准确性，所以能够尽可能的避免由于预算问题而出现的错误。可以引导设计人员对结构的理解，避免在设计过程中材料预算和不必要的损失。

（三）虚拟现实技术可增强设计双方的互动性

在虚拟现实技术设计报告阶段，主要体现在设计表达的独特魅力上。比传统的手绘模式相比，虚拟现实技术与客户沟通的互动性更强。通过设计师的演示和介绍，客户可以进入虚拟空间环境的体验之中，详细的了解整个虚拟现实空间的功能，在使用过程中可能会出现的问题。使客户全方位的了解自己的项目以及将来建设完成的效果。同时，通过这个平台，也让设计师与业主之间的沟通变得更加顺畅，极大的提高了工作效率。这是传统的工作模式无法比拟的。

（四）虚拟现实技术有助于配景展现

现代环境设计虚拟现实技术的性能，除了空间的场景，配景也很重要，如植物，人物场景，汽车等都是烘托空间气氛的元素。传统的室内效果图和建筑场景动画不能直接地自行进行操作性的漫游，但虚拟现实技术却可以非常真实的虚拟场景中的人物、形象以及配景等。随着经济与城市建设的发展，我国的建设工程量在不断的增加、工程体量也在不断地增大，虚拟现实技术国际交流也愈加广泛。传统的表现方法和设计程序已经不能适应科技化、高效率、简约型的市场需求。虚拟现实技术的优越性在实际的应用中得到了充分的体现，在设计领域里逐渐扮演了越来越重要的角色。

三、虚拟现实技术在室内设计中的应用

（一）设计艺术与虚拟现实技术的对立统一

虚拟现实艺术是典型的技术与艺术相结合的产物，是一种新媒体艺术形式。在大多数人的意识中，艺术是感性的事物，是人类的感知与表达，而科学是理性的，是人们的研究与探索。如果将艺术视为人类永恒的精神家园，那么科学则是建立在经验与逻辑上的理论研究。如果按这个层面看来，技术与艺术是两个矛盾的个体，是“格格不入”的。但在事实上，艺术与技术有着密不可分的关系。在当今技术不断发展的今天，艺术家们正在进行积极的尝试，在艺术创作中应用各种科学技术手段来提高艺术创新效果；而许多科学家们，也希望通过高科技手段来提升发明创造的研究成果。虚拟现实艺术亦是如此。随着虚拟现实技术的快速发展，最开始的在医疗航天军事等领域的应用，到现在已经在越来越多的领域中得到广泛的应用。在建筑和室内设计领域，设计师们也开始利用这项技术探索新的创作思路和艺术表现形式。虚拟现实技术的出现，给在现代室内设计艺术领域的设计师们提供了新的创意空间，从而也给整个艺术领域带来了全新的历史变革和突破。

虚拟现实设计是设计师根据业主的需求，自觉地运用视听艺术进行创造性思维活动和设计表现的一个新兴领域。虚拟现实设计中，有很多从业人员会过多的注重的是它突出的技术性，但是在我们实际的项目设计运用阶段，技术与艺术的高度融合，才能把技术的优势发挥到极致。如三维建模的比例与尺度，照明设计艺术以及互动艺术等各个方面，都需要我们通过技术对这些艺术层面进行加工创造。所以，对于虚拟现实技术的应用来说，技术是设计实现的基础，而设计师对空间艺术性的把握及追求则是更高层次上的要求。这也就需要我们的设计者不断地完善自身的素质，努力掌握新的应用技术，并同时提高自身的专业素养和设计水平，将美学思想和文化艺术与虚拟现实技术融合，利用技术来提升作品的可视性和艺术性，这也是在新时代背景下，室内设计师必须具备的综合能力。

（二）虚拟现实技术的应用与发展

建筑师和城市规划者在今后的建设工作中，需要有更广泛的相关专业知识和集成，掌握更专业的技术能力和设计能力。这样一个新的工作模式，也将有发展的普遍性。在面对设计对象的变化和职能剥离，在我们的职业岗位上，将出现一个新的岗位 - 虚拟建筑师。中国目前的虚拟现实相关的研究仍处于起步阶段，发展上有一些困难，除了概念和技术的限制，最重要的是在高校教育的人才培养中，应该更加强调与重视技术与艺术，技术与设计之间的衔接和转化。应该在现有建筑教育内容的基础上，结合专业发展开拓新的专业方向。在同一时间，在参考借鉴国内外先进的经验和技术基础上，建立和完善环境设计领域室内设计教育体系和人才培养机制，建立有利的环境，建立一个完整的研究策略，并能够在不断的具体学习和实践训练中得到技术充实和能力提高；能够灵活熟练的运用技术，去实现设计的创意和构想，更好的利用设计与技术手段为人们服务，促进经济与建设的发展。这些都应当是我国当前数字时代下虚拟现实技术发展的可行之路和有力举措。

综上所述， 虚拟现实技术作为室内设计艺术与技术的融合，拥有在以前的任何一个历史时期都无法比拟的想象性、创造性和身临其境之感，其交互性，沉浸性，和构想性的特点也给室内设计艺术带来了全新的艺术语言和创作方式。它更为合理的协调了人与人之间，人机之间的交互关系，开拓了现代设计艺术领域中的一个全新的发展思路和方向。随着虚拟现实技术的蓬勃发展，其在现代室内设计艺术中的应用也会更加广泛，前景也将更加广阔。

【参考文献

[1]严林.虚拟现实在室内设计中的应用.(硕士学位论文).武汉科技大学.2010.

篇10

关键词：虚拟现实技术；计算机教学；直观性；交互能力

中图分类号：TP393 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2016）15-0147-02

虚拟现实技术是一种受科技快速发展而成的全新技术手段，随着这些技术的不断发展，它在生活中也不断被应用，在教学方面，这种模式也随着新的课改需求不断地被推广。虚拟现实的教学特点决定了它与新的教学模式的不断契合，通过介绍虚拟现实技术在国家开放大学计算机专业课程教学中的应用来体现其科学技术的教学特点。

国家开放大学是在教育部下，以现代信息技术为支撑，共同进行学历教育与非学历教育，通过远程开放教育的新型高等学校[1]。它以建立面向地区的高等学府为目的，将地区经济与社会发展和高等教育尤其是高等职业技术教育的需求相联系，深化高等教育改革。国家开放大学实行普职成渗透、职前职后沟通、学历与非学历教育并举的人才培养。

虚拟现实（Virtual Reality，以下简称VR）具有多感官、可视化、三维立体空间和可交互等重要特征[2]。本文主要分析了国家开放教学过程中VR技术的应用现状，并对其未来发展趋势进行了简单的探索，以期为相关教育学者提供一定的研究资料。

1 虚拟现实技术的概述

1.1虚拟现实技术介绍

随着信息技术的飞速发展，虚拟技术也应运而生。作为高新技术飞速发展的产物早在20世纪60年代，就已经面世，但是受到当下计算机技术和产品应用场景的局限，VR技术的发展相对比较缓慢。直到20世纪80年代随着相关技术的不断发展，才逐渐进入大众的视野得到人们的关注，目前已经作为热门技术成为计算机科学，信息科学和教育中多个领域中得到广泛的应用。VR是一门综合技术学科，它涉及计算算法、计算机图形图像、人工智能、人机交互和物联网等技术以及人类行为学和工程学等关键技术。综合这些技术后向更高层次的渗透和发展，为用户提供更加逼真的体验，克服了传统视觉技术不能直接观察事物和它们运动变化规律的问题，这是多媒体技术发展的一个很重要的环节。

一直以来，人们在感知事物进行学习的方法主要是通过现实世界的实践和知识资源的学习。前者通过现实社会的接触进行感知获取信息资源，后者通过他人的经验间接的了解知识。VR技术从发展至今能够为人类提供一种全新的视觉概念，即虚拟世界，它能够通过一定比例完全模拟现实社会的状态，使人们能够更加方便的接触和感知世界。

VR技术能够通过三维建模功能创建多感知的虚拟世界，虚拟世界包含人体视觉、听觉、感觉、触觉等多重感知，通过相应比例模拟现实，从而让人们在这种虚拟的环境中产生同等的视觉、听觉和触觉，让人处在“实中有虚，虚中有实”的环境中。VR的交互设计需要人们VR技术能够具有强大的计算机处理能力和实时的人机交互环境，通过这些技术保证用户的沉浸感。

1.2虚拟现实技术应用

美国作为VR技术的发源地，从起源至今不断的技术发展使得他们在虚拟空间领域获得了遥遥领先的成绩。虚拟技术目前已经应用在虚拟校园、虚拟游戏和虚拟购物等多个领域。在教育方面美国的辛辛那提大学、斯坦福大学很早就通过虚拟现实技术创建了虚拟校园的教学方式，通过远程技术实现在线教学，避免了教学资源的浪费。在我国虚拟现实技术在航空航天技术、军事科技和建筑设计等专业方向也得到了广泛的应用。目前国内的哈尔滨工业大学、上海交通大学和清华大学也通过虚拟现实技术制作了一批虚拟高校的教学教程。同样的在虚拟校园的建设中，通过虚拟漫游技术创建了多所虚拟图书馆的应用。研究这些VR技术在这些方面的应用可以帮助VR技术在目前大学教学中的使用，加速和促进VR技术在学校教学的普及。

1.3虚拟现实技术在教学中的应用

在教学过程中，随着Internet互联网环境技术的不断发展，利用数字图书馆的网络化特征使普通用户的使用越来越方便，在此基础上加入VR技术，可以使其更加的具有可视化和交互性的能力，增加数字图书馆的在功能上的服务特色。数字图书馆没有传统图书馆的馆舍场地的限制。将图书馆与VR的人机交互、生成虚拟空间技术相结合并引入到数字图书馆中，让读者能够亲临其中[3]。VR技术能够模拟模拟虚拟的图书馆馆舍，使数字图书馆真实地呈现在读者面前，在更通过三维虚拟技术增加互动，给读者带了数字传统图书馆的亲近感。

在教学课程的过程中一个功能完善的虚拟漫游系统，不仅可以使用户通过平台在虚拟教室中学习，还可以获得直观的进行学习互动，了解教学内容的推进过程，充分体现数字课堂超越传统视频教学的优势。这也恰到好处地弥补了视频教学在描述教学课程时真实性、形象性的缺点，目前采用的视频技术来对教学内容和关键知识点进行展示，既存在片面性，又缺乏连续性。

2 国家开放大学的计算机专业教学现状

2.1国家开放大学的计算机教学特点

传统教学随着社会和科技的发展也在不断的进步。目前计算机技能在我们日常的生活工作和学习中，拥有非常重要的地位。国家开放大学也认识到其专业的重要性，基于计算机课程特点，采取合理的方式教学，提高学生计算机技能，更好地适应社会的发展。

计算机课程特点：

1）计算机课程具有实时性，作为一门新兴学科，其内容随着计算机科学的发展不断更新。

2）计算机课程具有工具性。作为一个工具，方便我们日常的工作和生活。

3）计算机课程具有应用性。在军事、经济高学科领域中得到广泛的应用，计算机学科会与其他专业进行结合。

2.2国家开放大学的计算机教学的不足

在国家开放大学中，学生的来源是相对来说参差不齐，学生的知识层次和知识储备具有明显的差距[4]，这些差异性导致教学过程的可塑性较差。另外，计算机在很多国家开放大学使用普适度较低，理论基础相当薄弱。这就给学生产生一种神秘感和畏惧感，认为计算机的学习非常困难，所以，老师在教学过程中很难把握学生的特点。

另一方面计算机教学很多内容非常的抽象，理论知识较多，学生无法具体的理解学习的内容，在理解和接受知识的时候存在困难。传统的专业课教学，通过模拟软件展示传授计算机专业知识，对学生产生直观的印象和认识。但是这些认识是片段的，只能通过部分的知识点进行教学，不存在整体的实践印象[5]。

3虚拟现实技术在开放大学计算机专业教学中的应用

3.1虚拟现实与信息资源建设

教学的主要内容是向学生提供具有实操性基础文化知识，教学资源的收集、整理和演示作为大学教学体系的一部分，是教学过程的业务工作重点。而教学资源的演示是整个教学工作的基础。虚拟现实教学是创建了网络环境下新的教育行业形态，VR技术教学利用科学技术，对教学资源的网络化、形式化以及教学资源进行分布式存储和管理，利用VR技术友好、可交互的服务特点，让人们能够真实感官的获取信息资源。与传统教学资源的建设一样，在三维立体信息资源建设也是VR教学的基础，缺乏信息资源的建设，VR技术的服务就会成为“无本之木”。

3.2虚拟现实技术再现计算机教学的信息资源

教学资源的本质是将信息原始化，它包括内容和形式两个方面。传统的教学方式方面，内容的原始性基于形式的原始性来证实和表达，尤其是理论性的知识，文字成为两种原始性的重要方式。而对于计算机学科的教学资源，虽然具有便于可操作性直观的特点，但其抽象化还是难以克服。目前已有一些技术可通过视频演示来还原内容的原始性，但需要学习教学资源方便的同时，希望能够提高资源形式的可交互性，使参与者能够身临其境复，与实体操作毫无两样。VR技术很好地解决了这些问题，能够通过三维建模实现仿真方便参与者交互。VR不仅可以在教学课程实现三维信息资源的建设，还可以与其他计算机技术相结合，对一些实践练习提供方便的机会。从而将信息资源的内涵再现，开拓新的教学方式。

3.3虚拟现实技术再现了计算机教学的实验效果

人类感知的主要来源是视觉，可视化技术将人类的感知能力充分发挥。信息可视化在教学中是一个全新的领域，信息技术的可视化就是提高主体与用户之间的交互能力。计算机将可视化技术充分发挥人类的主观能动性和灵活性。现如今计算机利用图形图像处理技术实现了复杂的可视化和虚拟化展示，VR技术结合了计算机图形图像学、多媒体、网络、分布式存储等技术，将人类带入身临其境的环境中，改变了计算机教学生硬、枯燥、被动的状态。目前在部分的高校中已经在进行了教学尝试，通过VR技术可以在学科教学、练习等方面进行利用，实现了计算机专业教学的可视化能力。

4总结

虚拟现实（Virtual Reality，以下简称VR）具有多视感性、可视化、三维立体和可交互性等重要特征，是一门已应用于多学科、多领域的综合技术。VR技术能够通过三维建模功能创建接近现实的虚拟世界，结合人体视据、听觉、触觉等多重感知。虚拟世界按照相应的比例再现现实世界，从而让人们在这种虚拟的环境中产生同等的视觉、听觉和触觉，让人处在“实中有虚，虚中有实”的环境中。使人身临其境，改变传统计算机教学中生硬、枯燥和被动的学习状态。VR技术在学科教学、学科练习等领域的应用，将信息资源再现，实现了计算机教学的可视化。

参考文献：

[1] 贺雪晨.虚拟现实技术应用教程[M]. 清华大学出版社，2012.

[2] 肖强.商业数字图书馆信息资源建设模式[M]. 上海世界图书出版公司，2012.

[3] （美） 张进 （Zhang，J.），著.信息检索的可视化[M]. 科学出版社，2009.