虛擬現(xiàn)實技術(shù)在成人高校教學(xué)中的應(yīng)用

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1、虛擬現(xiàn)實技術(shù)在成人高校教學(xué)中的應(yīng)用　　摘要：成人高等教育是當(dāng)前教育事業(yè)的一個重要組成部分，但是隨著社會的發(fā)展，當(dāng)前傳統(tǒng)的成人教學(xué)模式已經(jīng)不能很好的滿足社會發(fā)展的要求，成人教育改革勢在必行。該文根據(jù)成人教育的特點將虛擬現(xiàn)實技術(shù)應(yīng)用于成人教學(xué)模式，能夠有效的提高成人學(xué)員的教學(xué)質(zhì)量?！　￡P(guān)鍵詞：成人高校；虛擬現(xiàn)實；QuickTimeVR；VRML　　1虛擬現(xiàn)實技術(shù)概述　　1.1虛擬現(xiàn)實技術(shù)的概念　　虛擬現(xiàn)實技術(shù)（VirtualRealityTechnology），又稱靈境技術(shù)，以下簡稱VR技術(shù)，是一種可以創(chuàng)建

2、和體驗虛擬世界的計算機(jī)系統(tǒng)，它利用計算機(jī)技術(shù)生成一個逼真的、具有視、聽、觸等多種感知的虛擬環(huán)境，用戶通過使用各種交互設(shè)備，同虛擬環(huán)境中的實體相互作用，使之產(chǎn)生身臨其境感覺的交互式視景仿真和信息交流，是一種先進(jìn)的數(shù)字化人機(jī)接口技術(shù)。它涉及計算機(jī)圖形學(xué)、人機(jī)交互技術(shù)、傳感技術(shù)、人工智能等領(lǐng)域，借助它人們可以完全置身于由計算機(jī)創(chuàng)造的虛擬世界中。將虛擬現(xiàn)實技術(shù)應(yīng)用于計算機(jī)系統(tǒng)形成人們常說的VR系統(tǒng)，即虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)[1]?！　?.2虛擬現(xiàn)實技術(shù)特征　　1993年BurdeaG在Electro93國際會議上發(fā)表的“

3、VirtualRealitySystemandApplication（虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)與應(yīng)用）”一文中，提出了VR技術(shù)三個特征，即：沉浸感、交互性、想象性。7　　沉浸感（immersion）：參與者全身心的沉浸與計算機(jī)所生成的三維虛擬環(huán)境，并產(chǎn)生身臨其境的感覺。用戶在虛擬場景中有“身歷其境”之感。它所看到的、聽到的、嗅到的、觸摸到的，完全與真實環(huán)境中感受的一樣。它是虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)的核心?！　〗换バ裕╥nteraction）：參與者可以利用各種感官功能及人類自然技能虛擬環(huán)境進(jìn)行交互考察與操作。它是人機(jī)和諧的關(guān)鍵

4、性因素。如拿起虛擬環(huán)境中的一個籃球，你可以感受到球的重量，將球扔在地上它還可以彈跳等。交互性還包含對象的可操作程度及用戶從環(huán)境中得到反饋的自然程度、虛擬場景中對象依據(jù)物理學(xué)定律運動的程度等，例如，當(dāng)物體受到力的作用時，物體會沿著力的方向移動、翻到或者從桌面落到地面等?！　?gòu)想性（imagination）：參與者借助VR系統(tǒng)給出逼真視聽觸覺信號而產(chǎn)生的對虛擬空間的想象。因此，虛擬現(xiàn)實不僅僅是一個用戶與終端的接口，而且可以使用戶沉浸于此環(huán)境中獲取新的知識，提高感性和理性認(rèn)識，從而產(chǎn)生新的構(gòu)思。這種構(gòu)思結(jié)果輸

5、入到系統(tǒng)中去，系統(tǒng)會將處理后的狀態(tài)實時顯示或由傳感裝置反饋給用戶。如此反復(fù)，這是一個學(xué)習(xí)→創(chuàng)造→再學(xué)習(xí)→再創(chuàng)造的過程，因而可以說，VR技術(shù)是一種啟發(fā)人的創(chuàng)造性思維的技術(shù)?！　?.3虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)的構(gòu)成　　虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)的模型如圖1所示。用戶通過傳感裝置直接對虛擬環(huán)境進(jìn)行操作，得到實時三維顯示和其他反饋信息（如觸覺、視覺、力反饋等）。當(dāng)系統(tǒng)與真實世界通過傳感裝置構(gòu)成反饋閉環(huán)時，在用戶的控制下，用戶與虛擬環(huán)境間的交互可以對真實世界產(chǎn)生作用。7　　圖1虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)模型　　虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)主要由3個部分構(gòu)成：（1）用戶

6、接口：用戶與虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)信息交流的通道，并通過傳感器模塊作用與虛擬環(huán)境。（2）虛擬環(huán)境系統(tǒng)：真實世界的計算機(jī)表示，它是真實世界的虛擬表示。（3）虛實感應(yīng)模塊：一方面接受來自用戶的操作命令，并將其作用與虛擬環(huán)境。另一方面將操作后產(chǎn)生的結(jié)果以各種反饋的形式提供給用戶。　　1.4虛擬現(xiàn)實技術(shù)的應(yīng)用前景　　VR技術(shù)的應(yīng)用極為廣泛，Helsel與Doherty在1993年對全世界范圍內(nèi)已經(jīng)進(jìn)行的805項VR研究項目作了統(tǒng)計，結(jié)果表明：目前在娛樂、教育及藝術(shù)方面的應(yīng)用占據(jù)主流，達(dá)21.4%，其次是軍事與航空達(dá)12.

7、7%，醫(yī)學(xué)方面達(dá)6.13%，機(jī)器人方面占6.21%，商業(yè)方面占4.96%，另外在可視化計算、制造業(yè)等方面也有相當(dāng)?shù)谋戎??！　♂t(yī)學(xué)　　VR在醫(yī)學(xué)方面的應(yīng)用具有十分重要的現(xiàn)實意義。在虛擬環(huán)境中，可以建立虛擬的人體模型，借助于跟蹤球、頭戴式可視設(shè)備、感覺手套，學(xué)生可以很容易了解人體內(nèi)部各器官結(jié)構(gòu)，這比現(xiàn)有的采用教科書的方式要有效得多。7　　Pieper及Satara等研究者在90年代初基于兩個SGI工作站建立了一個虛擬外科手術(shù)訓(xùn)練器，用于腿部及腹部外科手術(shù)模擬。這個虛擬的環(huán)境包括虛擬的手術(shù)臺與手術(shù)燈，虛擬的外

8、科工具（如手術(shù)刀、注射器、手術(shù)鉗等），虛擬的人體模型與器官等。借助于頭戴式可視設(shè)備及感覺手套，使用者可以對虛擬的人體模型進(jìn)行手術(shù)。但該系統(tǒng)有待進(jìn)一步改進(jìn)，如需提高環(huán)境的真實感，增加網(wǎng)絡(luò)功能，使其能同時培訓(xùn)多個使用者，或可在外地專家的指導(dǎo)下工作等?！　×硗猓谶h(yuǎn)距離遙控外科手術(shù)，復(fù)雜手術(shù)的計劃安排，手術(shù)過程的信息指導(dǎo)，手術(shù)后果預(yù)測及改善殘疾人生活狀況，乃至新型藥物的研制等方面，VR技術(shù)都有十分重要的意義?！　蕵?、藝術(shù)與教育　　豐富的感覺能力