对虚拟教学技术在电大开放教育中应用的思考

时间：2021-07-13 13:18:08 admin

　　摘要：随着计算机科学和网络技术的发展，虚拟教学技术已经比较广泛的运用于各种教学与各种技术活动中。笔者结合广播电视大学的实际教学情况和虚拟教学技术的特点，分析论证了虚拟教学技术在广播电视大学发展中的重要性，前瞻性。

　　关键词：虚拟现实技术（VR）；远程教学

对虚拟教学技术在电大开放教育中应用的思考

　　中图分类号：G728文献标识码：A文章编号：1007-9599 (2012) 07-0000-02

　　广播电视大学的发展紧跟技术发展的潮流，从最初的广播技术、电视技术、卫星通讯技术，在网络开始发展以后又开始了依托网络这种更方便信息量更大，媒体技术更多更同步的方式来进行教学。在各级电大工作人员的不断努力和先进技术的支持下，电大现在已经发展了300多万人的教学规模。在电大开放教育长足发展的主方向下，新的问题也开始慢慢浮现。如何提高教学质量，提高学生的学习效率，提高学员的学习兴趣、学习效果成为新形势下电大主要面对的问题。

　　广播电视大学的学习对象主要就是面对在职工作的人群，这部分人群的主要特点就是工作和学习要同步进行，而且还要面对生活中问题，学员很难集中注意力来面对学习中的问题。同时我们教学方式采用面授课加学生平时自学的方式，这种方式看似完美，但在实行过程中逐渐暴露出多问题，（1）面授教师的师资力量不足，因为电大开设的专业的众多，教学一线的市级县级电大很难配齐那么多专业的教师进行指导；（2）学生在自学过程中注意力不够集中，现在的网络视频及课件很难给学生提供足够的学习氛围，提高学生学习兴趣；（3）实习、实验条件有限，作为一个难以获得充分教学资源的成人高校，给所有专业的学生提供优秀的实习条件几乎是不可能的事情。

　　在现实条件限制难以尽快解决问题的情况下，借助于最新技术的推广使用，确有解决这几个问题的可能。虚拟现实技术是通过由计算机科学和电子技术学，计算机图形学，仿真技术，传感技术，人工智能，心理学，物理学等多种学科综合创造的新世界，是一个可以给学员提供真实感受，看似真实的模拟环境。通过多种音视传感等多种设备的结合使用，学员可以通过感觉器官的反馈，使用自然技能对虚拟世界中的物体进行考察或操作，参与其中的事件，获得真实世界中考察或操作应该取得经验；视，听，触等多种技术使学员在“沉浸”虚拟现实的学习环境中，达到良好的学习效果。

　　Grigore Buredea在Electro‘93 International Conference上发表的“Virtual Reality System and Applications”上提出了虚拟现实技术的基本特征：3“I”，用以区别多媒体技术和科学计算可视化等一些表层看起来相似的技术。沉浸感immersion交互性interaction想象imagination反映了虚拟现实系统的关键特性：系统与人的充分交互。我们通过对这三个特点的具体分析来解决解决电大教育中遇到的问题。

　　首先：“沉浸感”也可以说临场参与感指参与者有：真实的体验，这种体检就是“沉浸”或“投入”，即“全身心的进入”。简单的说就是引导学生产生幻觉，仿佛就是在虚拟教室中，完美设计的虚拟现实系统使学员难以分辨真假的程度。学员在使用虚拟教室的过程中，会被引导产生幻觉就是在真实的教室中，有真实的教授和同学（虚拟人物），真实的教学设备（虚拟设备）。沉浸感对学员的意义在于可以帮助学员注意力高度集中，这对帮助有本职工作，事务繁忙的工作人员提高学习效率，改善学习效果有非常重要的意义。

　　有三个方面的技术在用来帮助达到沉浸效果

　　（一）图像（imagery）：要在三个方面满足虚拟世界的要求，虚拟人物或设备要有三维结构的显示，包括主要由于双目视差，运动视差提供的深度信息；要有足够大的视觉范围，造成在“图像世界内观察”而不是“窗口观察”的感觉；当前画面显示符合学员的视点，并且能够根据学员的转向而改变画面；物体图像能够得到不同层面的细节审视。

　　（二）交互（behavior）：虚拟人物之间的交互是三维立体式的，学员能够感以自然地方式感觉到自己在和虚拟的人物进行交流，而且交流方式是多感知的，在教学环境中更多的声音和视觉，能感觉到声音来自不同的三维人物等。虚拟环境的信息输出一般直接面向学员的感觉器官，学员对虚拟环境进行实时操作时，能从虚拟环境得到反馈信息。通过对著名教授的真实模拟，学员可以在虚拟世界中获得真实的交流体验。

　　（三）行为（behavior）这个指虚拟人物活动时符合自然规律，必须依据物理定律或者遵循设计者想象的规律，这称之为虚拟系统的自主性。简单说比如东西跌落是向地下跌落，物体移动和受合力的方向一致。只有满足了这些状态，虚拟的环境看起来才像真实的环境。

　　再次，交互性和想象都在引导学员进入虚拟世界，获取真实体验中有重要的作用。

　　在电大的教育系统中，不同教学课程涉及的内容不一样，也会导致虚拟教室的重点不同，有的课程可能重点在人机互动，有的课程重点在实验，有的课程重点在解析真对不同的内容涉及不同的虚拟环境，要对课程内容的要求有充分的了解，也要和授课教师有充分的沟通，在实现过程中，也需要系统设计师的丰富想象力。使用这种方式才能从技术上给学员创造良好的学习氛围，主动或被动使学员进入学习的气氛中，并极大的提高学习兴趣，达到较好的学习效果。如果采用分布式虚拟现实系统，分布在各地的学员可以以不同的虚拟身份登录同一个虚拟环境，则将更进一步的提升教学效果，增加学员之间的交流。

　　在教师、同学、设备都虚拟化了以后，现实中的师生关系进一步的发生变化，基层教师向引导者靠拢，承担引导组织学生学习，收集分析整理反馈学生学习效果，意见等多种工作，和学生关系越来越平等。

　　现在可以用一句话来总结一下虚拟现实技术在电大教学中的应用，通过虚拟技术的使用，使学生被动的或者引导学生想象自己在一个虚拟的教学环境中，通过和虚拟中的人（教师，同学）物（教学设备）等进行交互，让学员沉浸在学习氛围中，已达到良好的教学效果。

　　今天的社会知识更新越来越快，终生学习，继续学习越来越为大众所需要，在高校参加面授所需的资源太多，而且像资深教授等稀缺资源分布十分不均匀，很难让大众接受最好的教育，电大的开放教育十分符合这种继续教育的形式，如果在虚拟技术能够解决现阶段开放教育所出现的问题的时候，必将极大提升继续教育、终生学习的发展。

　　现在技术上比较成熟的虚拟现实建模语言有VRML（Virtual Reality Modeling Language），Java3D，MultiAgent，X3D，Virtools.Silverlight等。我们重点说下VRML，它是描述三维造型与交互环境的简单文本语言。VRML是在Internet上建立3D多媒体和共享虚拟世界的一个开放标准。它定义了当今虚拟环境中的常见概念，如光源、变换层级，视点、几何、动画、雾、材质属性、纹理映射等，它的基本目标是确保能够成为一种有效的虚拟环境文件交换格式。早在1997年12月就发布成了国际标准。现在在一般的浏览器上安装插件就可以应用，降低了推广的难度，有利于全国大范围的应用。VRML提供的一个基础平台能够把三维、二维、文本、多媒体等信息集中到虚拟环境中，这样的电大现有大量的教学资源就可以嵌入虚拟的教学环境中，在发展过程中逐步更新换代升级，不会造成大量的浪费或者资源真空。

　　现在很多高校早已开始虚拟教学内容，比如北京航空航天大学在分布式飞行模拟上面的应用，浙江大学在建筑方面进行的虚拟规划，虚拟设计的应用，哈尔滨工业大学在人机交互方面的研究等等。在很多学科上已经建立了制高点。中央广播电视大学的学生更多的集中在管理、会计、工商、建筑、护理、计算机学科，面比较广，再不能同时实现虚拟教学的情况下，我认为应尽早的选取部分学科进行虚拟教学研究，开发桌面VR或沉浸式VR或分布式VR教学系统，让各地的学生尽早进入虚拟教学的学习平台，开创广播电视大学远程教学的新的一页。

　　参考文献：

　　[1]刘锦德，敬万钧.关于虚拟现实—核心概念与工作的定义[J].计算机应用，1997，5

　　[2]黄鑫.基于VR技术的虚拟教学应用研究[J].华中师范大学硕士论文研究，2005

　　[3]胡忠东，樊爱华.虚拟现实导论[J].计算机仿真，1997，1

　　[4]阳化冰，刘忠丽.虚拟现实构造语言VRML[M].北京:北京航空航天大学出版社，2000

　　[5]张再兴.虚拟现实的技术概念和研究课题[J].清华大学学报，1995，5

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