虛擬現實技術在高校計算機專業的應用現狀研究
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[摘 要] 虛擬現實技術是一項全新的技術范疇，近年來慢慢進入人們的視線，并廣泛應用于信息領域，而后逐漸應用于教育領域，尤其是高校計算機專業，其一經引入就廣泛地得到了師生的一致好評。虛擬現實技術可以定性為計算機仿真系統，可創建出虛擬世界的場景，模擬虛擬世界的情境動態，構建立體交互模式。而在高校計算機專業中，通過此技術把3D立體圖像展示給學生，讓學生全方位感知模型結構，方便了高校計算機專業的教學活動開展。通過分析虛擬現實技術的創新與發展，深刻探究虛擬現實技術對高校計算機教學的應用優勢。
[關 鍵 詞] 虛擬現實技術;高校計算機專業;應用研究
[中圖分類號] G712 [文獻標志碼] A [文章編號] 2096-0603（2019）15-0142-02
作為一種重要的仿真技術，虛擬現實技術涵蓋了模擬環境、模擬自然技能、模擬傳感等，它的特點在于感知性和存在感較強，交互與自主性也較強，并能模仿各種感知行為的產生與變化，再比如醫療、軍事、航空航天、設計、地產行業、工業、道路橋梁的設計等領域都有重要的發展空間和發展前景。
一、虛擬現實技術概述
（一）虛擬現實技術的特征概述
早在1963年，虛擬現實技術就已經被有關學者提出，直至2004年，該技術才被正式應用于某些領域，并且在此前長期處于初級研究階段，而虛擬現實技術所具備的應用能力十分廣泛，它不但能夠達到普通電腦的視覺體驗，而且還能夠兼容各種感官的多方面感知如聽覺、味覺、觸覺、嗅覺等，通過掌握人類的多種感知能力而具備了多感知性;此外，虛擬現實技術還具有存在感，它可以通過模擬真實情境，讓體驗者產生錯覺，讓他們感覺自己仿佛置身其中;虛擬現實技術所映射出的交互性體現在人們對不同物體在模擬情境中的體驗感知，以及在所處環境中體驗到的自然反饋，用這種交互性作為技術參考來為體驗者提供便捷和舒適的體驗;同時虛擬現實技術所帶來的自主性特點又能夠模仿真實物體的狀態和運行特點等，以與真實環境相互吻合。
（二）虛擬現實技術的類型分布
虛擬現實技術按功能分類大致分為六種類型：桌面式、簡易式、增強式、共享式、沉浸式、分布式。
桌面式虛擬現實技術模擬的是三維場景，它利用軟件編程后在顯示器上模擬場景，并且只需要基礎裝置就可以完成這個模擬狀態，不過這種模擬技術針對用戶的體驗性不高，時常受到附近環境因素的影響，無法完成全景狀態的模擬，但因其結構簡易、運行成本偏低在高等教育行業應用較多，所以桌面式虛擬現實技術的應用程度較廣。
簡易式虛擬現實技術系統的組成比較簡單，由顯示器、鼠鍵組合構成，其造價低廉受到廣泛推廣與應用，但這種技術易受環境因素干擾而使用戶體驗受影響。
沉浸式虛擬現實技術相對復雜，但應用級別較高，其突出優點在于體驗者可以完全沉浸于虛擬體驗當中，但因其整套設備造價較高而無法全面推廣。
增強式虛擬現實技術可以把雙重環境進行疊加，使虛擬與現實不斷融合，將沉浸式的優缺點進行均衡分配，讓體驗者對體驗方式相對滿意，并通過虛擬現實技術實現外環境的高度模擬狀態，重現真實體驗，同時它會加強虛擬景象，讓體驗者感受到超生活環境。
分布式主要應用在大型網游及虛擬戰爭領域，創建多用戶相連環境，通過虛擬技術實現信息共享，使協作更高級。
而共享式虛擬技術是將異地用戶通過網絡聯結，在同一個虛擬環境中協作體驗，共享資源。
二、虛擬現實技術在高校計算機專業中的實際運用
虛擬現實技術在高校計算專業中的應用是一種發展趨勢，該技術屬于高度集成技術，涵蓋了傳感器、軟硬件等技術，具有一定的先進性。所以虛擬現實技術在高校計算機專業中的應用對高校教育的發展有著良好的前瞻性，并且還可以加強與高校其他專業的交流與互通。
（一）課堂基礎教學
高校計算機專業的理論知識與邏輯思維特性較強，學生僅從課本知識學習困難重重，許多高校教師意識到實踐運用專業課程十分重要，而虛擬現實技術可以增強計算機教學的可操作性，所以把這項技術逐漸引入計算機課堂非常有益。在講解硬件知識時，教師把教材上關于計算機構造的直觀圖展示給學生，也包括計算機各個組成部分，在這個過程中教師一般會帶領學生去計算機實驗室參觀，讓學生直觀地觀察計算機硬件的真實樣貌，不過這樣的方式存諸多問題，就是學生與學生存在較大的差異，即每個人的理解能力不同，感受能力也不同，掌握知識的進度與效率存在明顯的差異，而教師不可能一對一講解，這樣就導致學生的學習效果有好有壞。就學校方面將虛擬技術引入計算機課程中，把計算機組件通過文字敘述、圖畫展示、動態模擬等一系列方式展現給學生，可以強化學生的學習效果。這樣的虛擬方式能夠增強交互性，滿足不同層次學生的感觀與體驗，讓他們把觀察體驗與學習成效相關聯，并從不同角度解剖知識結構，再通過實地感受加強對計算機組件的了解。
在計算機數據的結構教學課堂上，教師經常使用的數據算法比較抽象，學生不易理解且很難全部掌握，比如在教學中，把抽象的數據形象通過虛擬技術直觀地展現給學生，讓他們感受到真實的動態變化易于理解。利用虛擬現實技術對計算機教學課件進行整理與制作，為計算機教學提供了極大的幫助，同時也改變了單調的教學環境，使計算機課堂變得更加生動，調動了學生的學習積極性，也增強了他們的創新能力。 （二）教學實驗體驗
虛擬現實技術的應用十分廣泛，不僅應用在計算機教學上，也應用在教學實驗環節中。對廣域網絡建設計算機教學來講，桌面式虛擬現實技術需要設計出真實存在的電路系統，讓學生親身參加設計實驗，并利用虛擬狀態下的電器組件及信號輸送設備與網絡相連，同時降低了所用設備的采購支出;對計算機系統的安裝過程，教師在講解時首先要創立模擬計算機系統的虛擬設備，將各種硬、軟件設置好，這樣的事先設置并不會替代學生的操作練習，反而增加了他們的動手機會，也避免了計算機被不良操作所損害，不損害就不需要大面積維修，節約了成本，同時也避免浪費時間，可謂好處多多。
與此同時，學生還可以根據虛擬技術開發計算機軟件程序，及時更新網絡設施與計算機元件，這樣的操作可以大大激發學生的創新能力，也培養了他們的發散、創造思維。
高校計算機教學對虛擬現實技術的應用方便了教師上課，同時也拓寬了學生視野，讓真切的生活體驗變得無處不在。虛擬技術使真實的教學情境與趣味性的課程內容有機結合，不僅提升了學生的主動學習意識，也增強了他們積極的創造能力，同時虛擬技術的引入還改善了高校計算機專業的教學環境，使本專業的學生能夠更明確學習目標，既彌補了傳統教學方式的不足，又能在傳統教學的基礎上發揮出優勢。
三、現存制約因素
盡管虛擬現實技術具備很大的優勢，但將其應用于高校計算機教學范圍的例子并不多，其發展仍處于起步階段。雖然虛擬現實技術的應用產生了一些實際研究成果，但實際操作中并未能全面運用這些研究成果，這就給技術的研發帶來一些不良后果，比如技術浪費。該技術在高校領域的研究缺乏可以參與現實模擬的真實的教學內容。而實驗模擬需要預先設定好，故只能獲得一些相對應的研究結論，以創新為目的的實驗結果無法被替代，且在實驗中顯現出的問題不可能被一一解決。因此到目前為止，虛擬現實技術仍處于實踐階段，還不能作為一種主導教學模式。
當前該技術尚缺乏真實的行為模板，只側重幾何表達與聽覺反應，在真實與虛擬之間還達不到相互轉換的能力，感官刺激無法滿足。而該技術所要求應用的設備設施購買成本較高，計算機系統元器件品類繁多，若準備不充分會直接影響該項技術的操作與應用，雖然硬件與硬件處在同一區域，但卻無法正常聯通，這樣的困境層出不窮。目前在網絡傳輸效率方面還無法達到5G全覆蓋，使得傳輸速度無法完全支撐數據量的擴充與增長，所以用戶交互的普及仍需不斷探索。虛擬現實技術中，人類與計算機的交流不可能完全代替實際生活中人們的交流，而較長時間面對計算機對高校學生的各種能力也會產生制約。
高校計算機專業引入虛擬現實技術的教學不僅促進了計算機教師完成教學任務，還使大學生的視野得以延展與開闊，通過創建仿真版的情境式教學模式，在增強學習趣味性的同時，強化了學生的學習能動性，讓學生逐步形成積極主動的學習態度;虛擬現實技術還可以改善傳統的教學環境、輔助學生增加學習技能，在傳統意義教學的基礎上也可以得到本質的改變與發展。傳統教學一直以來制約著學生的綜合能力培養，但虛擬現實技術為學生提供了高效優質的計算機課程學習環境，這對高校計算機教學來講無疑是提供了發展的動力，有助于形成一種可持續發展的良好狀態。
參考文獻：
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編輯 李 靜
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