一、计算机虚拟现实的基本特征及其关键技术
1.1 虚拟现实的基本特征
虚拟现实可以表示为 4 个特征：沉浸性、交互性、多感知性、构想性，具体如下 (1) 沉浸性：这是虚拟现实系统的核心，指使 用户投入到由计算机生成的虚拟场景中的能力。用户在虚拟场景 中有“置身其中”之感。(2) 交互性：指用户与虚拟场景中各种 对象相互作用的能力，它是人机和谐的关键性因素。(3) 多感知性： 由于虚拟现实系统中装有视觉、听觉、触觉、动觉的传感及反应 装置，因此，使用者在虚拟环境中可获得相应的多种感知，从而 达到身临其境的感受。(4) 构想性：虚拟现实不仅仅是一个用户 与终端的接口，更要使用户沉浸在此环境中获取新的知识，提高 感性和理性认识，从而产生新的构思。基于以上特征，虚拟现实 使操作者能够真正进入一个由计算机生成的交互式三维虚拟环境 中，与之产生互动，进行交流。通过参与者与仿真环境的相互作用， 并借助人本身对所接触事物的感知和认知能力，帮助启发参与者 的思维，以全方位地获取环境所蕴含的各种空间信息和逻辑信息。
1.2 虚拟现实技术的关键技术 虚拟现实技术是众多技术的集成，在整个系统中，虚拟现实涵盖的关键技术主要有 6 大类。一是实时三维计算机图形技术， 这种技术的实时性特征鲜明，将其用在高校教学中，能够及时刷 新图像，提升图像的质量，即使是在非常复杂的虚拟环境中，其 也能够较好的使用，并帮助克服一些困难。二是立体广角显示技 术，此种技术是为了保证用户在使用中能够获取较好的立体感， 给用户造成一定的视觉差，让用户的两只眼睛分别看到不同的图 像。而要达到此种目的，通常需要设置不同的显示器，或者是佩 戴特殊的眼镜。三是用户头眼的跟踪技术，每一个物体在虚拟环 境中都有一个对应的位置，用户视觉接收的信息都是根据其头、 眼的方向来确定的，通过头部运动改变图像视角，将用户的视觉 与感知系统有机联系起来。四是立体声技术，在虚拟现实系统中， 用户的头部无论做什么运动，或者是怎样偏转，其听觉系统的感 受并不会发生任何变化。这便与现实环境不一样，在实际生活中， 只要头部发生了转动，声音传来的方向也会发生相应的改变。五 是触觉与力觉反馈技术，在虚拟现实系统中存在一支虚拟钢笔， 体验者能够握住它并进行系列活动，但手中却没有任何触感。六 是语音输入、输出技术，虚拟环境能够打破语音信号的多边性困境， 让计算机在用户参与过程中能听懂人的语言，并在二者之间进行 实时交互。
二、虚拟技术在高校教学中的应用
2.1 在课堂教学中的应用 在高校教学中使用虚拟现实技术，最主要的应用场所便是课堂教学，在不同的专业课程中，虚拟现实发挥的作用也不尽相同。 具体而言，在展示立体物体时，虚拟现实技术主要是在原有的图片、 实物以及软件动画展示方法的基础上，将这些内容利用 3DS MAX 进行建模，构建一个与实物一样的三维物体，并将其格式调整成 为 VRML。然后通过对应的播放器，将三维物体展示在学生面前， 以便让学生更形象、直观地感受实物信息，进而帮助教师更好地 进行教学活动。
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2.2 虚拟校园 随着信息时代的到来，数字化以其高效、便捷、自动化等特点迅速应用到各个领域，各院校也同样期待着在教学、校园管理 方面、资源等方面全面实现数字化，数字校园正是顺应这种需求在各院校建立并完善。数字校园主要是对学校教学、管理、资源 方面进行整合，使信息资源能快速的传递到整个校园被人们所知， 主要是用数码相机实地实景拍摄通过某些软件的渲染经过合成， 可以在互联网上应用上产生逼真的立体 360 度效果，空间感极强， 使人有一种身临其境的感觉。校园系统主要是展现大学的对外宣 传，招生，校容校貌的展示具有非常重要的作用。
2.3 在科学实验中的应用 在很多的高校中，由于技术、设备或者是资金投入等原因，很多重要的实验并不能在现有条件下进行，这在一定程度上影响 了高校的实验教学效果，不利于激发学生的科学探究精神。在一 般情况下，高校都不可能做地震波传导和火山喷发等实验，也不 会让学生做有毒物质或者是放射性物质的实验，风洞实验因为经 费的原因也不能进行。而虚拟现实技术能够在计算机上，建立与 实验相关的虚拟实验室，让学生在虚拟场景中操作各项实验仪器， 体验实验过程，并感受实验结果。将虚拟现实技术应用在高校科 学实验教学中，能够打破各种因素的限制，并且能够在不耗费实 验器材的情况下，进行多次重复实验，直到学生完全接受了实验 信息。
2.4 FGH 课件设计 三维物体模型能使虚拟现实技术更加形象、具体，这体现了FGH 的交互性，它能与许多媒体建立超链接，在教学中的运用较 为普遍，利用三维描述可以清晰明了反映出电磁场、分子结构以 及一些较难的问题。FGH 课件设计有助于提升学生对学习的积极 性，例如行星的运行、分子与分子、原子与原子等之间的相互引力， 往往肉眼观察不到的，三维描述解决了这一难题，它可以以活灵 活现的方式将既抽象无趣又不易学习的内容表达出来，也可以对 所有使用者开放，分享学习资料。我们在互联网上可以共享各种 文件，这为教师提供了便利，排除一切时间和地域的因素，可在 网络中成立一个虚拟的实验室，将 H-L’M-)L 和虚拟仿真实验室 结合起来，成为一种虚拟的实验状态。学员们便可以通过 H-LJM-JL 开始他们的虚拟实验。
三、总结
虚拟现实技术作为一种新型的教学媒体，目前已引起教育界 的极大关注。随着计算机技术的发展，虚拟现实的硬件与软件成 本的逐渐降低，这种新的教学媒体必将广泛应用于教育教学中， 最终在现代教育领域中发挥其重要作用。虚拟现实系统成为一种 对多维信息处理的强大系统，成为人进行思维和创造的助手和对 人们已有的概念进行深化和获取新概念的有力工具，带给人们生 活的重大改革。
参考文献：
[1] 朱诗源 . 基于虚拟现实技术的“三维形态构成”课程改 革研究 [J/OL]. 艺术科技，2017（12）.
[2] 陈贵平，唐婉贞 . 基于虚拟现实技术 (VR) 在学前教育中 的应用研究 [J]. 赤峰学院学报 ( 自然科学版 )，2017(22).
论文作者:刘洪鹏
论文发表刊物:《红地产》2017年7月
论文发表时间:2018/4/2
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