虚拟现实技术在计算机教学的应用

导语：虚拟现实技术在计算机教学的应用一文来源于网友上传，不代表本站观点，若需要原创文章可咨询客服老师，欢迎参考。

摘要：近年来，利用虚拟现实技术在教育领域开发了一种新的教学模式。通过相关研究，设计与实现关于计算机课程教学的一些功能模块，可以帮助学生掌握和巩固教学中的难、重点，提高学生的自主性、积极性和创造性。笔者以计算机教学为例，探讨基于VRP的虚拟现实技术在辅助计算机课堂教学中的应用。

关键词：VRP；虚拟现实技术；计算机教学

1引言

虚拟现实技术应用于教育领域中，实践了建构主义、情景学习的思想，可为学生提供一个逼真的学习环境。提高学生的学习兴趣，让学生获得真实的学习体验，熟练掌握和巩固教学中的重、难点，以取得更好的教学效果。

2虚拟现实技术简介

虚拟现实（VirtualReality，VR）是20世纪末提出的一项多学科综合技术。它以计算机技术为核心，通过计算机仿真，生成具有视觉、听觉、触觉等多种感官的逼真的三维虚拟环境。用户可以通过专业的传感器设备进入虚拟环境，与虚拟场景中的对象进行交互，从而获得身临其境的体验，被认为是21世纪最有潜力的技术。虚拟现实有三种特性，即沉浸感、交互性和想象力（又称创造性），使虚拟现实技术在教育领域具有独特的、明显的应用优势。基于虚拟现实创建的教育和教学环境，为学习者营造了自主学习的环境，从传统的“以教促学”的学习模式，转入一个新的学习方式，学习者通过自我互动和信息环境，获取知识和技能。但在实际教学中，有些基本概念、原理和方法是很难用实物来演示。可借助虚拟现实技术制作三维演示程序，解决教学中的难点，提高学生的学习兴趣。

3虚拟现实技术在计算机教学中的应用

计算机这门学科，逻辑性和实践性较强，教材上的一些知识点学生较难理解。教师可以用VRP结合3DsMax开发制作VR课件，更好辅助课堂教学。例如《操作系统》这门课，内容上更具理论性和相对抽象性。在讲解进程管理中的生产者-消费者问题以及处理机调度中的死锁等问题时，学生理解起来非常困难。因此，教师可以用VR课件，将动画、声音、图片等表现形式有机结合起来，将生产者-消费者问题以及死锁等问题的原理，通过动画生动形象地展现出来，学生理解起来就更加容易。且老师还可以设计开发《计算机操作系统重难点案例解析》的VR课件，此课件不是教材内容的堆砌，而是用来解决教材的难重点。又如在《计算机基础》课程中，讲解信息编码、二进制、十进制等基本概念时，可用VR课件开发一些游戏案例。既能激发学生的兴趣，又能在课件中设置相应的问题，让学生思考问题，培养学生的主动思考和解决问题的能力，并有助于培养学生的计算思维能力。再如，在讲解《计算机组装与维修》课程时，由于无法提供足够的硬件设备来满足学生的实验需求，传统的教学主要采用播放PPT课件的方式，给学生展示相应的图片和组装流程，或通过播放组装的视频方式来教学。学生只能获得感官上的认识，而实际动手操作的体会不深刻。为此，借助虚拟现实技术，利用其创建的虚拟场景，可使知识更形象化、直观化，便于理解和增强学生的实践操作能力。学生在虚拟场景中，可进行交互学习，具有较强的沉浸感和交互性，极大提高了学生实践能力。虚拟现实技术创设的教学环境相对其他教学媒体创建的学习情境更有真实性、独特性和优越性。在计算机学科的理论教学和实验教学中，可借助虚拟现实技术，通过3DsMax软件创建教学中所需的硬件模型，构建三维模型库，结合VRP虚拟现实软件，开发出适合各门计算机课程教学的虚拟学习环境，能很好降低教学成本，提高教学效率。

4基于VRP的虚拟现实课件设计流程

4.1VR-Platform虚拟现实平台

VRP是VR-Platform的简称，是国内第一款自主研发的虚拟现实平台软件。该软件实用性强、操作简单、高度可视化，所见即所得。可广泛应用于城市规划、房产开发、工业仿真、文物古迹、电子商务、教育以及娱乐游戏等行业。该软件打破了被国外软件垄断虚拟现实领域的现状。以极高的性价比获得了国内广大客户的青睐，并已成为一个国内应用非常广泛的虚拟现实和三维制作工具。许多理工科重点院校，购买了VRP虚拟现实平台及其相关产品（如清华大学电机系、中国传媒大学动画学院等），在高等学校的教学科研工作中发挥了重要作用。

4.2基于VRP的虚拟现实课件制作

在制作VRP作品前，必须先通过相关的三维建模软件（如3DsMax）进行基础建模，并设定对象的材质、灯光、动画等。大致分为以下几步。4.2.1模型建立。大多数虚拟现实场景中的模型，都是由3DsMax等三维软件制作完成。VRP对建模阶段的模型没有太多的限制，只要它符合3DsMax标准即可。但在建模时，模型数量不要太多，删除看不见的面，对于较复杂的造型，可用贴图或照片来表现，以简模原则优化模型。4.2.2材质和灯光设置。完成场景模型的建立之后，可为模型添加材质。可使用标准材质，也可添加纹理贴图。具体根据所要创建的场景来设置。VRP对3DsMax场景中的灯光设置也没有特殊要求，根据需求设置合理的灯光即可。4.2.3烘焙。通过烘焙操作，可将3DsMax场景中的模型光影，以贴图的方式导入VRP中，从而获得一个真实光影效果的虚拟场景。4.2.4导入。VRP进行后期制作虚拟现实场景中的模型制作完成并经过烘焙后，通过VrpForMax插件导出模型到VRP-Builder，即可在VRP-Builder中进行编辑，根据教学需求，编辑具有交互功能的VR作品。4.2.5输出。在完成场景中所有模型的交互功能后，可运行、预览效果，进行修改、调试，最后可编译输出*.EXE的可独立执行文件或是可网络的*.VRPIE文件。

5结语

虚拟现实技术在教育领域有着广阔的应用前景。不仅适用于科学技术研究、虚拟学习环境、虚拟实验室、虚拟实训，还可应用于虚拟仿真校园及虚拟远程教育等。随着虚拟现实技术的发展和完善以及硬件设备成本的不断降低，虚拟现实技术作为新的教学媒体，以其强大的教学优势和潜力，将会逐步吸引教育工作者的关注和青睐，最终在教育领域被广泛应用并发挥其重要作用。

作者:赵丽琴 袁红萍 单位:成都学院（成都大学）信息科学与工程学院

参考文献

[1]王静蕾.浅谈虚拟现实技术在计算机教学中的应用[J].太原城市职业技术学院学报,2014(10):119.

[2]喻晓和.虚拟现实技术基础教程[M].北京:清华大学出版社,2015.

[3]徐新新.虚拟现实技术VR在计算机教学中的应用[J].信息与电脑,2016(21):254.

[4]朱姝.VRP虚拟现实技术在实训教学中的应用效果研究[J].中国教育技术装备,2017(6):15.