虛擬現實技術在多媒體課件開發中的應用

2013-04-25 15:28

課件是教學的重要工具，傳統教學課件的內容主要是文字、符號、圖形和圖表等，雖然在教學和演示上具備一定的作用，但在直觀性、形象性和交互性上仍存在不足，多媒體課件的出現彌補了這些不足。雖然制作課件的工具flash、PowerPoint、director等有很多，但是他們或多或少存在不同程度的缺陷，而多媒體課件被越來越多的應用于教學，虛擬現實技術因其很好的想象性、沉浸性和交互性，同時它可以將人們對事物的認識由感性提升到理性，因此逐漸地被應用于多媒體課件的開發中。
　　1虛擬現實技術概述
　　隨著社會生產力的巨大變化，計算機應用領域幾次飛躍都是伴隨著計算機系統性能的大幅提升而改變。虛擬現實（VirtualReality），也稱為人工環境或靈境技術，是近幾年出現的一種高新技術。它在計算機的基礎上融合多種高科技技術，產生一個模擬的三維空間，為使用者提供逼真的三維視覺、觸覺等多種感官模擬世界，使用者仿佛身臨其境。常用的虛擬現實技術有VRML、Virtools、Cult3D、Vega等。教育領域中的虛擬現實系統簡單，需要投入的成本較少，因而，得到了廣泛的應用。
　　虛擬現實技術有多感知性、沉浸感、交互性、構想性的特點。它作為新興的多媒體教學方式，改變了傳統的人機交互方式，能夠讓學習者通過觸覺、視覺、聽覺和嗅覺全身心的沉浸在虛擬世界中，并獲得知識。設計者采用夸張的形式表現其構思和情感，激發學習者的興趣和積極性，不但可以提高學習者的學習效率，更利于知識的獲取。在開發多媒體課件時，設計人員還可以把利用虛擬現實技術制作的模型嵌入一般的多媒體課件中，把抽象復雜的概念變成與現實接近的直觀感覺，使學習者能夠身臨其境，把復雜的問題簡單化，抽象的概念直觀化，老師和學生能夠互動，以一種很自然的方式來指導教與學，使學生在潛移默化中不斷提高自己的理論水平和實踐能力，從而彌補了一般多媒體課件的不足，使得教學信息以三維可視化的形式呈現出來。
　　2虛擬現實技術在多媒體課件開發中的應用
　　由于沉浸型虛擬現實的設備價格昂貴，不能得到廣泛的推廣，所以在教學過程中，常用的虛擬顯示技術主要有桌面虛擬現實和分布式虛擬現實技術。在多媒體課件開發過程中，虛擬現實技術主要用于開發虛擬實驗室、制作三維課件以及仿真實踐訓練。
　　2.1開發虛擬實驗室
　　在教學中，許多實驗由于實驗器材價格比較昂貴或器材短缺，不能普及到各個實驗室，如醫學院的各種實驗。在教學過程中引入虛擬現實技術后，可以有效的解決實驗條件與教學結果之間的矛盾。利用虛擬現實技術，在多媒體計算機上開發虛擬實驗室，如醫學院校，學生可以在虛擬實驗室中，對“尸體”進行解剖和各種手術練習，使得實驗不再受實驗環境和尸源的限制，在很大程度上降低了培訓費用，同時也取得了良好的培訓效果。這就要求結合教學實際，利用虛擬現實技術在多媒體中實現課堂上無法實現的場景，提高教學內容的先進性，實現虛擬實驗室的擴展性，幫助學生獲得科學知識，克服實驗儀器本身局限性所不能實現的教學目標，使學生能夠在感官上直接可以從事書本生所抽象化的內容，突破單一的教學模式，使教學內容更加先進，學生思維更加活躍，創新意識更加積極，教學目的達到事半功倍。
　　2.2制作三維課件
　　傳統多媒體課件主要以二維平面展示為主，借以圖片和二維動畫等進行教學，在學習過程中，學生常常處于被動狀態，不能主動積極的進行學習，教學的容量有限，教學的表現形式比較枯燥，學生的學習效果差強人意，使得教學效果不如人意。在課件中引入虛擬現實技術在多媒體課件中應用后，可以把教學中對于學生來說理解有很大困難，常規表述的教學手段又很難表達的，特別是在學生學習中的內容要基于三維的，例如，地理知識、化合物分子的結構、空間立體幾何圖形、醫學相關知識等，通過三維課件生動具體的表現出來，為學生提供生動形象的學習材料，栩栩如生的學習環境，幫助學生解決學習中的知識難點，把抽象的概念直觀化、形象化，方便學生對抽象概念的理解和掌握，而且豐富了多媒體課件的表現形式，具有更強的交互性。
　　2.3仿真實踐訓練
　　在職業學校里面，尤其是一些如數控加工技術，汽車專修等對動手能力要求較高的專業，更要注重對儀器設備的真實操作，提高學生的實際動手能力。通常情況下，學校會采用校外實踐的形式培養學生的動手能力，由于學生學習時間短，對專業知識掌握程度還不夠成熟，學校可提供的實際操作空間有限，而且實習的時間有限，使得校外實踐得不到良好的效果，不能真正的提高學生的動手能力。多媒體課件設計人員可以根據這些專業特點，把虛擬現實技術、多媒體技術、網絡技術等綜合應用，創建虛擬場景，場景里的設備可以根據專業的發展情況隨時生成新的設備。通過這個虛擬場景，學生可以強化基礎理論知識，仿真實踐訓練是以基礎理論為背景，構建數學模型，利用計算機虛擬實踐平臺，使學生能夠更加深刻理解基礎知識；通過這個虛擬場景，學生可以加深學習系統理念，仿真實踐訓練本身就是用系統的原理和方法來模擬現實操作，其學習的過程就是加深學生系統理念學習的過程；通過這個虛擬場景，學生可以熟練掌握操作技能，仿真實踐訓練本身就要求學生能夠熟練掌握某些儀器設備的操作技能，熟能生巧才能在實際工作中增強安全意識、動手能力和積累經驗，從而提出合理化意見和建議；通過這個虛擬場景，學生可以開發創新能力，仿真實踐訓練本身就要求學生在實際操作中注重細節，細節決定成敗，只有在實踐中腳踏實地，兢兢業業，一絲不茍，注重細節問題，才能在實際工作中開發創新能力。
　　由此可見，學生在這個虛擬場景中，觀摩教師的操作過程，通過在仿真的環境中親自操作、學習理論、親身參與實踐訓練，不斷反復訓練，不但能快速熟練掌握操作技能同時還可以發現自身存在的不足，同時結合校內外實踐可以得到良好的培訓結果。
　　3結束語
　　虛擬現實技術作為新興的高新技術，在不同領域的作用越來越明顯，同時也有廣泛的應用前景。傳統的多媒體課件由于其本身所具有的缺陷，已經逐漸不能滿足相關的教學工作尤其是一些專業程度較高的專業，虛擬現實技術能夠很好地彌補傳統多媒體課件的缺點。總之，虛擬現實技術在教學多媒體課件中的應用，將對學生產生無可限量的影響，特別是在課堂中無法接觸到的實體，學生可以通過感官、聽覺等360度全方位學習，并對事物的發展規律有一個系統而全面的認知，隨著計算機系統應用的不斷成熟和發展，虛擬現實技術必將在教學課堂上施展出自己的一片天地，它的前景巨大而且深遠，它將憑借其自身具有的優勢，被廣泛地應用到教育領域，從而使教學的理念、環境和條件不斷更新完善，且地位越來越重要。