虚拟现实及其在职业教育中的应用

虚拟现实及其在职业教育中的应用虚拟现实,英文名为VirtualReality，简称VR技术。这一名词是由美国VPL公司创建人拉尼尔在80年代初提出的，也称灵境技术或人工环境。作为一项尖端科技虚拟现实集成了计算机图形技术、计算机仿真技术、人工智能、传感技术、显示技术、网络并行处理等技术的最新发展成果，是一种由计算机生成的高技术模拟系统。它最早源于美国军方的作战模拟系统，九十年代初逐渐为各界所关注并且在商业领域得到了进一步的发展。这种技术的特点在于计算机产生的一种人为虚拟的环境，这种虚拟的环境是通过计算机图形构成的三维数字模型，并编制到计算机中去生成一个以虚拟感觉为主，也包括听觉、触觉的综合可感知的人工环境，从而使得在视觉上产生一种沉浸于这个环境的感觉，可以直接观察、操作、触摸、检测周围环境及事物的内在变化，并能与之发生“交互”作用，使人和计算机很好地“融为一体”，给人一种“身临其境”的感觉。近年来，随着计算机硬件软件技术的发展，虚拟技术在各行各业都得到了不同程度的发展，如航空航天、军事模拟、医学实习、建筑设计、体育训练、娱乐游戏等许多领域。虚拟技术越来越显示出广阔的应用前景，虚拟战场、虚拟城市、甚至“数字地球”，无一不是虚拟现实技术的应用。虚拟现实技术作为新的教学媒体，在课堂教学中的出现，无疑将对教学产生深远的影响。本文主要探讨虚拟现实技术的基本特征以及它在职业教育中的应用。一、虚拟现实技术的基本特征虚拟现实技术具有以下三个基本特征，即“3I”特征：1、沉浸性（IMMERSION）。虚拟现实技术是根据人类的视觉、听觉的生理、心理特点，有计算机产生逼真的三维立体图象，使用者戴上头盔显示器和数据手套等交互设备，便可将自己置身于虚拟环境中，成为虚拟环境中的一员。使用者与虚拟环境中的各种对象的相互作用，就如同在现实世界中的一样。当使用者移动头部时，虚拟环境中的图象也实时地跟随变化，拿起物体可使物体随着手的移动而运动，而且还可以听到三维仿真声音。使用者在虚拟环境中，一切感觉都是那么逼真，有一种身临其境的感觉。2、交互性(INTERACTION)。虚拟现实系统中的人机交互是一种近乎自然的交互，使用者不仅可以利用电脑键盘、鼠标进行交互，而且能够通过特殊头盔、数据手套等传感设备进行交互。计算机能够根据使用者的头、手、眼、语言及身体的运动，来调整系统呈现的图象及声音。使用者通过自身的语言、身体运动或动作等自然技能，就能对虚拟环境中的对象进行考察或操作。3、构想性(IMAGINATION).虚拟现实不仅仅是一个演示媒体，而且还是一个设计工具。它以视觉形式反映了设计者的思想，比如在盖一座现代化的大厦之前，你首先要做的是对这座大厦的结构、外形做细致的构思，为了使之定量化，你还需设计许多图纸，当然这些图纸只能内行人读懂，虚拟现实可以把这种构思变成看得见的虚拟物体和环境，使以往只能借助传统沙盘的设计模式提升到数字化的即看即得的完美境界，大大提高了设计和规划的质量与效率。二、虚拟现实的系统组成虚拟现实系统主要由专业图形处理计算机、应用软件系统、输入设备和演示设备等组成，为了实现人机之间的充分交换信息，必须设计特殊输入工具和演示设备，以识别人的各种输入命令，且提供相应反馈信息，实现真正的仿真效果。主要包括：头盔式显示器、立体显示器、跟踪显示器、数据手套、三维空间交换球、3D立体眼镜、力反馈器、三维立体声音生成装置等。除了硬件之外，虚拟现实系统还包括具有自然模拟、逼真体验的技术和方法，为虚拟现实提供了软件开发的平台。三、虚拟现实在职业教育中的应用人类社会离不开四种人才：第一种是学术型人才，第二种是工程型人才，第三种技术型人才，第四种是技能型人才。作为职业教育，主要培养技术型和技能型人才。基于这种定位，职业教育偏重实践教学，提高学生的动手能力，实际的操作能力，使他们能掌握一定的技能。然而在实际教学中，往往会因为实验设备、实验场地、教学经费等方面的原因，而使一些应该开设的教学实验无法进行。利用虚拟现实系统，可以弥补这些方面的不足，学生可以做各种各样的实验，获得与真实实验一样的体会，从而丰富感性认识，加深对教学