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基于虚拟现实技术的高等教育发展*
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摘要：0 引言 虚拟现实技术作为当今最热门的研究领域之一，2014年开始崭露头角，现如今在各个领域的应用都十分广泛，已经渗透到科技医疗、娱乐影视、动漫游戏、航空航天以及军事训练等
0 引言
虚拟现实技术作为当今最热门的研究领域之一，2014年开始崭露头角，现如今在各个领域的应用都十分广泛，已经渗透到科技医疗、娱乐影视、动漫游戏、航空航天以及军事训练等各个领域[1]。信息化时代，知识的更新换代也在不断加快，传统的教学手段可能跟不上时代的发展，而在高校教学中使用虚拟现实技术，可以充分调动学生的思维和感官。对于一些难以接近的教学和实验内容，通过虚拟现实可以像实物摆在你的面前，让你可以多角度多方位随意观察，虚拟现实技术在教育教学中起着重要的作用。
1 虚拟现实技术概述
1.1 基本概念及特征
虚拟现实（Virtual Reality）简称VR，是使用计算机去仿真模拟现实环境从而形成一个模拟环境的技术，是一项可以使人进入纯虚拟空间的技术，是通过计算机对各种复杂信息进行加工处理或者可视化操作并且与之进行交互的一种方式。钱学森曾经建议把Virtual Reality翻译做“灵境技术”，由它模拟生成的虚拟环境称作“灵境”，所以虚拟现实技术又被称作灵境技术[2]。虚拟现实技术最早诞生于美国，它的发展主要经历了三个阶段，即最初的准备阶段、走出实验室开始实际应用阶段以及技术高速发展阶段[3]。现如今，虚拟现实技术开始正式受到社会的关注和认可，甚至可以和网络技术、多媒体技术并称为21世纪最具有发展前景的三大技术。
国内外的研究者们普遍认为虚拟现实技术的特征可以概括为三个方面，也就是三个“I”[4]，分别是：Immersion(沉浸性)、Interaction（交互性）和 Imagination（构想性）。
1.2 基本类型
依据国内外研究者对VR技术的研究成果，以及体验者参与虚拟现实的不同形式和参与的程度不同，便可以大概的将虚拟现实技术划分为以下四种[5]：
1）桌面虚拟现实系统（Desktop Virtual Reality，DVR）：DVR系统一般以电脑屏幕或者液晶投影作为虚拟的平台，用屏幕来呈现虚拟世界，使用者在真实环境中行动，利用电脑屏幕或者液晶投影观察虚拟世界，利用键盘或者鼠标移动操纵虚拟物体实现与虚拟世界的互动，主要是在低级别工作站或个人计算机上进行图形图像的虚拟仿真。在DVR系统中，用户会受到其周围现实世界的干扰，并不能完全沉浸在虚拟环境之中。这套系统的优点就是成本较低、构造简单、便于市场推广，是一套既经济又实用的虚拟现实系统。缺点是用户缺乏真实的现实体验。
2）沉浸式虚拟现实系统（Immersive VR）：该系统可以给体验者提供完完全全的感官体验，使体验者产生一种真正置身于虚拟世界的错觉。相对于桌面虚拟现实系统来说，沉浸式虚拟现实系统要复杂得多，用户要戴上头盔、数据手套等多种传感追踪装置，才可以与虚拟世界实现交互。这种系统的优点就是把用户的视觉、听觉等其它感觉封闭在已经预先设计好的虚拟空间之中，用户和真实世界是隔离的，他听不到也看不到真实世界，从而可以排除掉外界的干扰，真正置身于虚拟世界中去。缺点就是这个系统价格不菲，在普及和推广上有一定难度。
3）分布式虚拟现实系统（Distributed VR）：该系统是利用计算机网络，将异地的各个独立用户相互联系起来，共同分享一个虚拟空间，多个用户通过网络在同一虚拟世界体验经历，从而实现协同工作。
4）增强现实型虚拟系统（Augmented Reality）：增强现实型虚拟系统就是人们常说的AR，它可以将真实世界同虚拟世界结合起来，不仅能利用虚拟现实技术来模拟现实世界，还能用它来增强体验者对现实世界的客观感受。
以上介绍了四种常见虚拟现实的类型，其中，桌面虚拟现实技术相对于其他几种技术，成本比较低廉，技术也相对简单，所以在教育领域的应用范围也比较广泛，推广价值较高。
2 虚拟现实技术在高等教育教学中的优势
2.1 能够避免现实实验操作带来的危险
对于理工科的同学们来说，实验操作是必不可少的。现在高校对于那些危险性较大或者对人体存在危害的实验，一般是通过文字叙述或照片视频的形式给学生观看学习。这样的话就导致同学们无法直接参与实验，不能获得直观感受。而且对于高校理工科的研究生来说，日常学习工作中与实验设备操作打交道是必不可免的，有些常用实验仪器设备如果操作不当还是存在很大的安全隐患的，这也导致了高校实验室事故频发。现如今，利用虚拟现实技术便可以解决这个问题。通过建立虚拟实验室，学生在其中便可做各种实验，不用去担心因为操作不当带来危险。比如：做各种机械实验，不用担心被重型机械所伤；做各种化学实验，不用担心有毒气体泄漏或者引发爆炸。
文章来源：《教育教学论坛》 网址: http://www.jyjxltbjb.cn/qikandaodu/2021/0203/764.html