一、 定義
虛擬現實 (Virtual Reality,簡稱VR,又譯作靈境、幻真) 是近年來出現的高新技術,也稱靈境技術或人工環境。虛擬現實是利用電腦模擬產生一個三維空間的虛擬世界,提供使用者關于視覺、聽覺、觸覺等感官的模擬,讓使用者如同身歷其境一般,可以及時、沒有限制地觀察三度空間內的事物。VR是一項綜合集成技術,涉及計算機圖形學、人機交互技術、傳感技術、人工智能等領域,它用計算機生成逼真的三維視、聽、嗅覺等感覺,使人作為參與者通過適當裝置,自然地對虛擬世界進行體驗和交互作用。使用者進行位置移動時,電腦可以立即進行復雜的運算,將精確的3D世界影像傳回產生臨場感。該技術集成了計算機圖形(CG)技術、計算機仿真技術、人工智能、傳感技術、顯示技術、網絡并行處理等技術的最新發展成果,是一種由計算機技術輔助生成的高技術模擬系統。
概括地說,虛擬現實是人們通過計算機對復雜數據進行可視化操作與交互的一種全新方式,與傳統的人機界面以及流行的視窗操作相比,虛擬現實在技術思想上有了質的飛躍。
虛擬現實中的“現實”是泛指在物理意義上或功能意義上存在于世界上的任何事物或環境,它可以是實際上可實現的,也可以是實際上難以實現的或根本無法實現的。而“虛擬”是指用計算機生成的意思。因此,虛擬現實是指用計算機生成的一種特殊環境,人可以通過使用各種特殊裝置將自己“投射”到這個環境中,并操作、控制環境,實現特殊的目的,即人是這種環境的主宰。
二、 虛擬現實的基本特征
1、多感知性(Multi-Sensory)
所謂多感知是指除了一般計算機技術所具有的視覺感知之外,還有聽覺感知、力覺感知、觸覺感知、運動感知,甚至包括味覺感知、嗅覺感知等。
2、浸沒感(Immersion)
又稱臨場感,指用戶感到作為主角存在于模擬環境中的真實程度。理想的模擬環境應該使用戶難以分辨真假,使用戶全身心地投入到計算機創建的三維虛擬環境中,如同在現實世界中的感覺一樣。
3、交互性(Interactivity)
指用戶對模擬環境內物體的可操作程度和從環境得到反饋的自然程度(包括實時性)。
4、構想性(Imagination)
強調虛擬現實技術應具有廣闊的可想像空間,可拓寬人類認知范圍,不僅可再現真實存在的環境,也可以隨意構想客觀不存在的甚至是不可能發生的環境。
由于浸沒感、交互性和構想性三個特性的英文單詞的第一個字母均為I,所以這三個特性通常被統稱為3I特性。
三、 虛擬現實在教育中的應用
1、科技研究
當前許多高校都在積極研究虛擬現實技術及其應用,并相繼建起了虛擬現實與系統仿真的研究室,將科研成果迅速轉化實用技術, 虛擬實驗利用虛擬現實技術,可以建立各種虛擬實驗室,如地理、物理、化學、生物實驗室等等,擁有傳統實驗室難以比擬的優勢:
1)節省成本。通常我們由于設備、場地、經費等硬件的限制。
2)規避風險。真實實驗或操作往往會帶來各種危險,利用虛擬現實技術進行虛擬實驗,學生在虛擬實驗環境中,可以放心地去做各種危險的實驗
3)打破空間、時間的限制。利用虛擬現實技術,可以徹底打破時間與空間的限制。
2、虛擬實訓基地
利用虛擬現實技術建立起來的虛擬實訓基地,教學內容可以不斷更新,使實踐訓練及時跟上技術的發展。同時,虛擬現實的沉浸性和交互性,使學生能夠在虛擬的學習環境中扮演一個角色,全身心地投入到學習環境中去,這非常有利于學生的技能訓練。