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摘要　虚拟现实技术是近年兴起的一门综合性信息技术，在教育领域内具有广泛的前景，对传统教学产生了很大的冲击。本文从虚拟现实技术对传统教学模式、教学手段、课程和实验四个方面的影响来阐述。

关键词　虚拟现实技术、教学模式、教学手段、课程、实验

　　虚拟现实技术是二十世纪末才兴起的一门崭新的综合性信息技术，它融合了数字图像处理、计算机图形学、多媒体技术、传感器技术等多个信息技术分支。它生成的视觉环境是立体的、音效是立体的，人机交互是和谐友好的。它能够创建与现实社会类似的环境，从而能够解决学习媒体的情景化及自然交互性的要求，在教育领域内有着极其巨大的应用前景，可以预言，虚拟现实技术将是继多媒体、计算机网络之后，在教育领域内最具有应用前景的“明星”技术。因此，虚拟现实技术将使传统教学产生翻天覆地的变化，本文将从4个方面论述虚拟现实技术对传统教学的影响。

一、传统教学模式的影响

　　我国目前的教学模式主要是以老师为中心,这种模式的优点是有利于教师主导作用的发挥，便于教师组织、监控整个教学活动进程。但是也正是由于教师主宰课堂，使我国绝大多数学生逐渐养成一种不爱问“为什么”、不想问“为什么”、不知道问“为什么”的习惯，普遍缺乏创新思维和创新能力。 江泽民同志曾说过：“创新是一个民族进步的灵魂，是国家兴旺发达的不竭动力。……一个没有创新能力的民族难以屹立于世界先进民族之林”。

　　进入九十年代以后，多媒体和网络技术特别是虚拟现实技术迅猛发展，这些技术能提供界面友好、形象直观的交互式学习环境，这有利于激发学生的学习兴趣和进行协商会话、协作学习；能提供图文声像并茂的多种感官综合刺激，这有利于情境创设和大量知识的获取与保持；还能按超文本、超链接方式组织管理学科知识和各种教学信息，这有利于学生的主动发现、主动探索，还有利于发展联想思维和建立新旧知识之间的联系。所有这些都要求要改变传统的以教师为中心的教学模式，建构一种既能发挥教师的主导作用又能充分体现学生认知主体作用的新型教学模式。

二、对教学手段的影响

　　教学手段是教学过程重要的组成部分之一，它是实现教学目的和教学任务的有效保证。虚拟现实技术应用于教学过程后，可以促使教学手段向科学化、高效益方向发展，其变化可以体现在以下几个方面：

1、互动启发式教学

　　虚拟现实有助于启发式教学的开展，在演示教学内容方面能以一种直接的信息传递方式，通过亲临其境的、自主控制的人机交互，由视觉、听觉、触觉获取“外界”的反应，提供生动活泼的直观形象思维材料、展现学生不能直接观察到的事物等，形成知识点。学生则从思维、情感和行为三个方面参与教学活动。

2、发现式教学

　　发现式教学是以解决问题为中心的教学形式，虚拟现实在实训教学中可以让学生进入问题存在的环境，有针对性地建构虚拟情景，引导学生进行探究。虚拟现实教学提供良好的人机交互，还允许学生出错时，自行了解错误的根由及后果，发现解决问题的方法。

3、协同工作式教学

　　虚拟现实教学不受空间位置和相互距离的限制，可让远距离的师生或位置分散的学生“共处于”一个虚拟空间中，通过共同参与，且必须具备协同操作能力才能完成某些项目的设计或训练。

4、情境式教学

　　虚拟现实技术具有动画虚拟现实的能力，能够把教学中的抽象概念原理、真实的实验过程等形象生动地表现出来，给学生创设真实学习情境，帮助学生获得示范性的知识，把握概念原理的实质。

三、与课程的整合

　　课程问题在任何一个教育体系中都居于中心地位、实力地位。在过去很长的一段时间里，人们把信息技术应用在教学过程中存在一个偏向，就是把信息技术作为演示工具，把太多的注意力放在单纯事物的演示和知识呈现上，而未能充分发挥它的数字化优势，更忽视了与课程的有效整合。如美国著名的 “2061计划”（Project2061）就强调了信息技术特别是虚拟现实技术应与各学科相整合的思想。

　　我们认为，充分利用虚拟现实技术的交互性与课程整合，能够从根本上改变传统的课程，它包括三个基本点：

1、课程学习活动是在数字化学习环境中实施

　　这是指学与教的活动要在数字化环境中进行，包括多媒体计算机、多媒体课堂网络、校园网络和因特网络等，学与教活动包括在网上实施讲授、演示、自主学习、讨论学习、协商学习、虚拟实验、创作实践等环节。

2、课程学习内容经过数字化处理并成为学习者的学习资源

　　可以把课程学习内容编制成电子文稿、多媒体课件、网络课程等形式，教师用来进行讲授或作为学生自主学习的资源；也可以充分利用全球共享的数字化资源作为课程教学的素材资源。

3、课程学习的方式是数字化学习方式

　　学习者的学习不是依赖于教师的讲授与课本的,而是利用数字化平台和数字化资源，教师、学生之间开展协商讨论、合作学习，并通过对资源的利用，探究知识、发现知识、创造知识、展示知识的方式进行学习。

四、对实验的影响

　　实验是教学活动中一个必不可少的过程，很多学习科目都是以实验课程为基础的，尤其是对于一些实践性较强的学科，例如物理、化学、计算机组成结构等等，实验对于培养学生的实际操作能力和解决问题的能力是至关重要的，学生的大部分实践能力都是通过实验得到的。特别是在远程教育中，由于教学机构与学生在空间上分离，学生无法到学校实验室做具体的实验，这已经成为了制约远程教育质量的一个重要因素。使用虚拟现实技术可以有效地解决这些问题：

1、弥补远程教学条件的不足

　　在远程教学中，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，学生足不出户便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，加深对教学内容的理解。

2、避免真实实验或操作所带来的各种危险

　　学生在虚拟实验环境中，可以放心地去做各种危险的或危害人体的实验。例如，虚拟的化学实验，可避免化学反应所产生的燃烧、爆炸所带来的危险；虚拟的外科手术，可避免由于学生操作失误，而造成"病人"死亡的医疗事故；虚拟的飞机驾驶教学系统，可免除学员操作失误而造成飞机坠毁的严重事故。

3、彻底打破空间、时间的限制

　　利用虚拟现实技术，可以彻底打破空间的限制。大到宇宙天体，小至原子粒子，学生都可以进入这些物体的内部进行观察。虚拟技术还可以突破时间的限制，一些需要几十年甚至上百年才能观察的变化过程，通过虚拟现实技术，可以在很短的时间内呈现给学生观察。例如，生物中的孟德尔遗传定律，用果蝇做实验往往要几个月的时间，而虚拟技术在一堂课内就可以实现。

　　客观而论，目前虚拟现实技术在教学领域所取得的成就，只是应用了最基本的虚拟现实技术，绝大部分只扩展了计算机的接口能力，小部分刚刚开始涉及到人的感知系统和肌肉系统与计算机的结合作用问题。但是虚拟现实技术这个领域的技术潜力是巨大的，应用前景也是很广阔的，目前仍存在着许多尚未解决的理论问题和尚未克服的技术障碍。随着虚拟现实技术取得的长足进展，它对传统教学将产生更加深刻的影响，也将进一步帮助我们更加有效地传授知识、学习知识、创新知识。

(国防科技大学炮兵学院通信指挥系)

[1] 赵士滨、吴秋峰，《虚拟现实技术进入高校实验教学的研究》；

[2] 郭建才，《虚拟现实技术及其在远程教学中的应用》；

[3] 许骏 余胜泉 黄荣怀等，《信息技术环境下的课程设计模式研究》，教育技术通讯，2002年4期；

[4]祝智庭，《教育信息化：教育技术的新高地》；

[5] Charles D.Miller，ED.D，《Technology Based Distance Learning:Present and Future Directions in Business and Education》，Vol.22(3)191-204，1993-1994；[6] R.D.Tennyson，《Instructional Design Fundamentals：A Reconsideration》，1994；

(李敏 陈威兵 《教育技术研究》2003.3)