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    没有驾驶过飞机的人，不知道驾机飞行的感觉；没有当过宇航员的人，体会不到太空失重的感觉，而虚拟现实技术就是有这种魔力让你体味这些感觉。虚拟现实是一个充满活力、具有应用前景的高新技术领域；基于其交互性、逼真性和沉浸感的特点，已经为院校教学、实验和培训等方面带来了新的发展。现代教育技术综合运用了多媒体技术、虚拟现实技术、网络技术及控制技术等，并将其引入课堂，展现那些在传统的教学模式中无法实现的教学过程、虚拟各种实验设备和实训环境，从而生动地表现教学内容。因此，虚拟现实技术进入高校教学的研究，势必将会对探索发展现代教育思想、提高教学质量水平、改善实验培训环境、优化教学过程、加速培养现代化的专业技术人才产生深远的影响。

一．虚拟现实技术的发展
    虚拟现实VR（Virtual Reality）是由高速计算机系统创建的一种令人感到身临其境、可以获得与环境交互体验的虚拟世界。它综合了计算机图形学、图像处理与模式识别、智能技术、传感技术、语音处理与音响技术、网络技术等多门科学，将计算机处理的数字化信息变为人们所能感受的具有各种表现形式的多维信息。通过视、听、触觉等作用于使用者，对使用者的控制行为作出动态的交互反应。传统的仿真技术很少研究人的感知模型的仿真，无法模拟人对外界环境的感知（听觉、视觉、触觉），而虚拟现实带来了人机交互的新概念和新方法，计算机模拟外界环境对人的感官刺激已经成为可能。

    虚拟现实依托的学科高度综合化，是现代仿真技术的高级发展和突破，它不仅涉及计算机、人工智能、电子、通信、数学、力学、热学、声学、光学、机械学和生理学等自然科学和技术科学，而且与美学、心理学和社会学等密切相关，因此虚拟现实在高校具有巨大的应用前景。而随着网络通信速度的提高和带宽的扩展，信息社会对教育提出了新的需求，VR技术的研究已经从高投入的航天、军事领域开始进入教育领域，国内外都在加紧进行如何在教育领域使用虚拟现实的研究。因此，虚拟现实技术涉及高等教育的各个学科，已显示其实用性和先进性，且技术潜力十分巨大，应用前景非常广阔。

二．虚拟现实VR走进院校的应用
    虚拟现实环境是由图像、图形识别与生成系统，声音、触感的识别与产生系统，网络通信系统，人工只能系统和传感器系统等不同功能、不同层次的系统所构成的大型综合集成系统。虚拟现实应用于教育是教育技术仿真的一个飞跃。虚拟现实营造了“自主学习”的环境，由传统的“以教促学”的学习方式代之以由学习者通过自身与信息和环境的相互作用来得到知识、技能的新型学习方式。虚拟现实VR走进院校的应用有以下四个方面：
1.    有利于挖掘高校潜能。
引入虚拟现实高技术可改善高等教育的教学环境，扩大高校的承载能力，适应当前我国高校扩招的发展需求。
2.    建设创新型的仿真实验室。
通过综合运用多媒体技术、虚拟现实技术和网络技术等多种技术，搭建虚拟现实的多通道立体环幕仿真实验室，再结合其他交互性的外围设备，是教学内容和实践培训真正结合起来，以保证知识型的技术人才和应用型人才的培养。
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3.    促进数字化校园的建设。
虚拟现实所需的超高速、多媒体的数据传输，大容量的数据存储，以及数据处理的分布式与并行化无疑是促进高校信息化建设的催化剂。它能为教育技术专业队伍提供一个高起点的科研环境，促进教育技术学的学科建设更上一个新层次。
4.    发展虚拟教学。
课堂教学不再局限于有形的教室中，教学活动的空间和时间得到了无形扩展，将进一步向虚拟课堂、虚拟大学发展。以往的教学由于资金和设备等各方面的欠缺，理工科如机械专业的学生往往很难理解学科本身最本质的机理和构造。而虚拟教学则为我们打开了一扇很明亮的窗户，通过虚拟现实技术，而已在教学中做虚拟的三维仿真课件，不仅通过简单的三维仿真演示解释了本科中最本质的机理和构造，而且更通过三维仿真互动的操作加深了学生的感性认识和认知能力。

三．虚拟仿真实验室的方案概略
（一）虚拟仿真实验室的教学运用
对于工科院校，理论与实践并重，普通实验室主要是对课程的理论作出科学验证或展开演绎。而对于专业技术课程，则更注重培养学生的实践能力。虚拟仿真实验室的教学主要通过以下几种方式：
1.    互动启发式教学。
虚拟现实有助于启发式教学的开展，与传统的幻灯、投映胶片和CAI课件相比都有很大的进步，尤其在演示教学内容方面能提供直观的、形象的多重感官刺激的视听觉材料，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。这也是形成启发式教育的基础。虚拟现实教学对教师引导学生讨论交流带来方便，更有利于训练学生的分析总结能力，产生知识结构的新生长点，构建多学科交叉的知识网络，有利于学生知识的获取和增长，培养有创新意识的综合型人才。
2.    发现式教学。
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，它以一种接近人类认知特点的网络化结构形式，每个节点包含不同媒体信息的知识点，各知识点之间的逻辑链接关系构成了教学内容的知识结构，提供了发现式的学习思维轨迹。虚拟现实教学不但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，进而通过分析、综合、比较、归纳、推理等高级思维技能围绕假设进行论证，接近或掌握真理。形成发现式的学习风格和策略，培养高层次的思维技能，这也是素质教育的重要内容之一。
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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。
（二）虚拟仿真实验室的设计构思
虚拟仿真实验室主要是采用多台投影机组合而成的多通道大屏幕展示系统，它比普通的标准投影系统具备更大的显示尺寸、更宽的视野、更多的显示内容、更高的显示分辨率，以及更具冲击力和沉浸感的视觉效果。
多通道环幕立体投影系统由于其技术含量较高、价格昂贵，以前一般多用于虚拟仿真、系统控制和科学研究。近年来，随着院校教育事业的发展，这种全新的视觉展示技术被更广泛的应用于了高校的教学和科研当中。
目前在国内中视典多通道环幕投影系统技术较为成熟，且应用广泛。多年来凭借着VR-Platform强有力的自主研发能力和硬件系统集成能力，已成功被应用于北京师范大学、天津大学、武汉理工大学等国内多所高校。中视典多通道环幕立体投影系统还拥有软融合模块技术，可将投影图像进行视觉分离，输出为左、右眼两个通道，从而实现立体影像，结合几何矫正技术、无缝拼接技术、边缘融合技术等多种技术，最终将画面完美地呈现在金属投影幕上。

综上所述，虚拟现实技术在院校教学的方面具有很大前景，并对探索、发展现代教育思想、提高教育技术水平、改善实验实训环境、优化教学过程，培养具有创新意识和创新能力的人才产生深远的影响，更有助于解决不可视、不可摸、不可入、危险性场所的实验等问题。