新版試論虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在科普教育中的研究與實(shí)現(xiàn)匯編

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1、 新版試論虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在科普教育中的研究與實(shí)現(xiàn)匯編 摘 要：虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)作為研究中的熱點(diǎn)及焦點(diǎn)，在提高學(xué)?？破战逃|(zhì)量及提升教師教學(xué)水準(zhǔn)方面發(fā)揮了至關(guān)重要的作用。文章首先對(duì)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)進(jìn)行了簡(jiǎn)要闡述；其次，對(duì)信息化時(shí)代背景下的科普教育開(kāi)展了解析；最后，就虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在科普教育中的應(yīng)用開(kāi)展了相關(guān)研究討論。 關(guān)鍵詞：虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)；科普教育；研究 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是一項(xiàng)全新的技術(shù)，將其應(yīng)用于科普教育教學(xué)領(lǐng)域，一方面可以為這一新技術(shù)的推廣使用夯實(shí)基礎(chǔ)；另一方面，幫助教師開(kāi)拓了一種嶄新的教學(xué)手段及教學(xué)方式。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用于科普教育領(lǐng)域帶來(lái)了極大的積極效應(yīng)，因此，加強(qiáng)對(duì)這

2、兩者結(jié)合的研究成為值得關(guān)注的論題。 1 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)簡(jiǎn)要闡述 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)作為運(yùn)用電腦進(jìn)行仿真操作，模擬產(chǎn)生出一個(gè)三維空間虛擬世界的一項(xiàng)技術(shù)，為使用者提供視覺(jué)、觸覺(jué)、嗅覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)等感官方面的模擬，目的在于讓體驗(yàn)者產(chǎn)生如臨其境的感覺(jué)。在這一三維空間內(nèi)，體驗(yàn)者能夠及時(shí)、無(wú)障礙地觀察其中的一切事物；虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在技術(shù)思想層面實(shí)現(xiàn)了質(zhì)的飛躍，實(shí)現(xiàn)了集成技術(shù)、計(jì)算機(jī)圖形圖像學(xué)、傳感技術(shù)、人工智能等技術(shù)的有機(jī)融合，并讓人實(shí)現(xiàn)了與虛擬世界的交互，過(guò)程十分自然與流暢。 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)具有交互性（人機(jī)交互，技術(shù)運(yùn)用者既可以使用電腦鍵盤(pán)及鼠標(biāo)等開(kāi)展交互過(guò)程，又可以利用特殊工具，如頭

3、盔等高新傳感設(shè)備完成交互過(guò)程）、構(gòu)想性（實(shí)現(xiàn)抽象概念向具象內(nèi)容的轉(zhuǎn)化，用夸張的方式表達(dá)了技術(shù)設(shè)計(jì)者的思維特色，這一特征體現(xiàn)了虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)作為一項(xiàng)應(yīng)用軟件而存在的價(jià)值）、全息性（虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)在信息獲取上的深度與廣度，能讓使用者在全息傳感裝置的幫助下在虛擬環(huán)境中得到包括視聽(tīng)在內(nèi)的多種感知）、沉浸感（體驗(yàn)者在超自然情境下，在交互設(shè)備及自身感知的協(xié)助下，對(duì)虛擬環(huán)境的投入程度情況）等特點(diǎn)。 2 信息化時(shí)代背景下的科普教育解析 現(xiàn)代教育技術(shù)已實(shí)現(xiàn)了傳統(tǒng)音像等媒介使用上的超越，發(fā)展方向?yàn)椋壕W(wǎng)絡(luò)信息化、媒體多元化等，遠(yuǎn)程教學(xué)與網(wǎng)絡(luò)教學(xué)等全新教育方式得到全面推廣與普及。我國(guó)施行科教興國(guó)戰(zhàn)

4、略的長(zhǎng)遠(yuǎn)性目標(biāo)是使全民的科學(xué)文化素養(yǎng)得到提升。當(dāng)前，社會(huì)發(fā)展已進(jìn)入信息化時(shí)代，科學(xué)技術(shù)獲得迅猛發(fā)展，知識(shí)更新?tīng)顩r日新月異，隨之而來(lái)的是人們對(duì)了解信息、學(xué)習(xí)新知渠道的增多，在這一大背景下，加強(qiáng)青少年的科普教育顯得尤為重要。 在信息化進(jìn)程中，一方面，我們應(yīng)當(dāng)看到：信息化時(shí)代的到來(lái)對(duì)科學(xué)技術(shù)發(fā)展起到了巨大的推動(dòng)作用，在這一發(fā)展趨勢(shì)下，科普教育面臨嚴(yán)峻挑戰(zhàn)；另一方面，科學(xué)技術(shù)的發(fā)展與革新又給科普教育的發(fā)展注入了新的血液，為其發(fā)展增添了生機(jī)與活力（主要體現(xiàn)在：信息技術(shù)的使用讓原來(lái)在傳統(tǒng)教育方式下無(wú)法完成的教學(xué)任務(wù)成為可能，諸如：計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的運(yùn)用幫助學(xué)生在親身感受的過(guò)程中學(xué)到了血液在血管中

5、的具體流動(dòng)進(jìn)程、原子核中中子及質(zhì)子等運(yùn)動(dòng)等一系列科普知識(shí)）。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的逐步發(fā)展與完善，使得新教育手段的實(shí)施有了更大的發(fā)揮空間，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)能夠生成一個(gè)具有逼真視聽(tīng)觸覺(jué)的感知世界，在這一感知世界中，人們可以運(yùn)用自己的方式對(duì)虛擬現(xiàn)實(shí)的假想實(shí)體開(kāi)展交互與考察等。觀察可以借助數(shù)據(jù)服、數(shù)據(jù)手套、頭盔等工具實(shí)現(xiàn)，這種嶄新的觀察方法幫助體驗(yàn)者獲取了最逼近于現(xiàn)實(shí)的真切感受。其作用主要體現(xiàn)在：第一，能最大程度地發(fā)掘人們的創(chuàng)造能力，學(xué)習(xí)者能在自己創(chuàng)建的虛擬世界里實(shí)現(xiàn)自己的科學(xué)幻想；第二，有助于幫助開(kāi)發(fā)學(xué)生科學(xué)上的想象力；第三，可以幫助學(xué)生拓展思維空間，激發(fā)學(xué)生探索科學(xué)的興趣。 3 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在科

6、普教育中的應(yīng)用研究及實(shí)現(xiàn)的可行性 一是將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用于科普教育中的理論依據(jù)分析。第一，模擬法則。模擬法則一般應(yīng)用于工程范疇，主要分為兩類(lèi)，一是數(shù)學(xué)模擬（模擬基礎(chǔ)為模型與原型在抽象數(shù)學(xué)規(guī)律上的相似性），二是物理模擬（模擬基礎(chǔ)為模型與原型物理機(jī)理及化學(xué)機(jī)理上的相似性）。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與科普教育的結(jié)合，應(yīng)用的主要為物理模擬（即在設(shè)計(jì)與原型相似度高的模型的基礎(chǔ)上，運(yùn)用模型對(duì)原型的基本規(guī)律進(jìn)行研究，對(duì)難以操作的實(shí)驗(yàn)、難以從外部直接觀測(cè)到的內(nèi)部狀態(tài)規(guī)律、稍縱即逝的現(xiàn)象等進(jìn)行演示、觀察及重現(xiàn)等）；第二，認(rèn)知論。認(rèn)知論中，學(xué)習(xí)被理解為一種內(nèi)部發(fā)展進(jìn)程，這一進(jìn)程是在同化作用與順應(yīng)作用相互交替的作用

7、下引起的平衡狀態(tài)（包括心理與生理兩個(gè)方面）向不平衡狀態(tài)發(fā)展的循環(huán)過(guò)程。認(rèn)知論中，教學(xué)觀被闡述為：為學(xué)生創(chuàng)建一種對(duì)自我開(kāi)展認(rèn)知加工的特殊情境與過(guò)程，進(jìn)而幫助學(xué)生形成認(rèn)知結(jié)構(gòu)，為推動(dòng)學(xué)生認(rèn)知的發(fā)展夯實(shí)基礎(chǔ)。 二是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用于科普教育中的具體作用分析。第一，利用這一技術(shù)開(kāi)展醫(yī)療、物理、生物、化學(xué)等模擬實(shí)驗(yàn)，在方便教師內(nèi)容講授的同時(shí)可以加深學(xué)生對(duì)科學(xué)難點(diǎn)及重點(diǎn)知識(shí)的理解；第二，培養(yǎng)學(xué)生自主探究的能力，學(xué)生在人機(jī)交互技術(shù)的指導(dǎo)下可以觀看到不同科學(xué)現(xiàn)象等，這大大激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)科普知識(shí)的興趣，進(jìn)而會(huì)主動(dòng)、積極地開(kāi)展研究工作，在研究中提高了自主探究能力及水平；第三，提高學(xué)生才能，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)

8、的交互性、多感知性等特點(diǎn)鼓勵(lì)學(xué)生主動(dòng)融入虛擬情境，對(duì)號(hào)入座，自動(dòng)扮演相應(yīng)角色，激情滿滿地投入練習(xí)與技能的強(qiáng)化中，從而實(shí)現(xiàn)實(shí)踐、機(jī)器維修等才能的提升。 三是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在科普教育運(yùn)用中的具體流程分析。流程可闡述為：建立三維模型與相應(yīng)場(chǎng)景→導(dǎo)出，進(jìn)入到虛擬現(xiàn)實(shí)制作軟件中→在虛擬現(xiàn)實(shí)制作軟件中進(jìn)行場(chǎng)景的驅(qū)動(dòng)，完成互動(dòng)過(guò)程。這一流程中要關(guān)注模型的真實(shí)性以及交互的實(shí)時(shí)性等。 4 結(jié)束語(yǔ) 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在應(yīng)用領(lǐng)域及應(yīng)用范疇上都已得到廣泛拓展，將其應(yīng)用于科普教育中優(yōu)勢(shì)獨(dú)特、效果極佳。只有深入理解虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的內(nèi)涵、把握其特點(diǎn)，對(duì)信息化大環(huán)境影響下的科普教育開(kāi)展解析，進(jìn)而探索虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在科普教育中應(yīng)用的可行性與具體應(yīng)用，既能實(shí)現(xiàn)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的推廣，又能推動(dòng)我國(guó)科普教育事業(yè)的發(fā)展。 參考文獻(xiàn) [1]李建榮，孔素真.虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在教育中的應(yīng)用研究[J].實(shí)驗(yàn)室科學(xué)，202x，17（3）：98-100. [2]孟祥宇，全江濤，叢蓉.虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在現(xiàn)代教育中的應(yīng)用研究[J].重慶科技學(xué)院學(xué)報(bào)（社會(huì)科學(xué)版），202x（5）：188-189. [3]宋乃亮，特榮夫，馮 中.現(xiàn)代企業(yè)業(yè)績(jī)?cè)u(píng)價(jià)問(wèn)題研究[J].科普研究，202x，5（28）：29-33.