虚拟现实技术在科普教育中的应用

eviriwocl

摘 要 虚拟现实技术作为当前科技研究的重点和焦点，其在提高学校科普教育质量和水平方面发挥着十分重要的作用。文章主要就虚拟现实技术和科普教育重要性分析基础之上，探讨了虚拟现实技术在科普教育中的应用，具体内容供大家参考和借鉴。
关键词 虚拟现实技术 科普教育 应用
中图分类号：G434 文献标识码：A
0前言
虚拟现实技术是一项比较全新的技术，将其应用到科普教育教学领域中，不仅能够为这一技术的推广夯实基础，并且还能够帮助教师开拓出新的教学手段和教学方式，从而提高教学质量和水平。
1虚拟现实的概念以及科普教育的重要性分析
1.1虚拟现实的概念
虚拟现实（virtual Reality）简称VR，是一项综合集成技术，其原理是通过计算机构建一个虚拟的三维空间世界，用户通过佩戴特殊的眼镜、头盔、手套等设备可以在虚拟世界中感受真实的视觉、听觉、触觉等感官的模拟，使用者在进行位置移动时，电脑可以对体感设备进行追踪并计算，将三维场景的相应变化实时传输回来，从而使用户体验实时交互的感觉，并且能够使用户不受控制地观察整个三维空间，从而产生一种身临其境的感觉。这项技术目前主要涉及到计算机图形学、传感技术、人机交互技术、人工智能等领域，这是科技在快速发展之下的一门多技术相结合的前沿模拟系统。
简单来说，虚拟现实是一种全新的人机交互方式。“虚拟”是指一切都是通过计算机图形生成的三维空间，并不是真实存在的。“现实”是指通过体感设备，人们可以在虚拟环境中看得见、听得到、摸得着，有一种强烈的真实感。使用者通过佩戴体感设备，可以把自身投入到设置好的虚拟空间当中，去亲手操作实现自己的某种目的。
1.2科普教育的重要性
科学技术是第一生产力，现在的各个国家越来越重视提高公民的科学素养，并国家与国家从经济、军事上的竞争转移到了科学技术的竞争。因此，一个国家公民的科学素养往往体现着一个国家综合国力的强弱，一个民族想要伟大复兴，立足于世界之林当中，就必须对科普教育的传播推广投入足够的重视。弘扬科学精神，提高科学文化素质，尤其对青少年的成长至关重要，科普教育的推广，对青少年从小树立正确的人生观、世界观和价值观，提高科学文化素质和道德修养有极大的促进作用。
2虚拟现实技术的特征
2.1交互性
交互性是虚拟现实同三维动画最大的区别之一，其主要指体验者通过使用输入和输出设备，采用技术手段来实现对模拟环境的考察与操作的程度。虚拟现实系统中的人机交互是一种接近自然的交互，参与者利用视觉、听觉、触觉、嗅觉和味觉等感官功能，通过对话、头部运动、手势、拾取等等人类自然技能对虚拟环境中的实体进行交互操作，它不是一个静态的世界，而是一个开放的动态环境。
2.2沉浸感
沉浸感是虚拟现实技术的主要特征之一，其主要指的是利用计算机技术构建一个虚拟的三维空间，并把体验者投入其中，通过使用者佩戴的体感设备和心理学特点，给体验者一种“真实”的视觉、听觉、嗅觉感受，让体验者有一种在真实世界的逼真感受。
2.3构想性
构想性就是借助虚拟现实技术，使思维中的抽象概念具体化。虚拟现实是为了解决建筑、培训、卫生、军事等方面的问题而开发研制出来的一种软件，它以夸大的形式反映了设计者的思想，如想一条闹市，要对其进行构思，闹市上会上许多人、商铺、车辆，而且各种吵闹声夹在一起，设计者就要同样的方式反映出这样的情景。
2.4全息性
全息性是指虚拟现实系统能够提供的感觉和获取信息的广度以及深度。虚拟现实就是在提供多方面感觉通道和类似现实的全面信息，让体验者通过全息传感及反应装置，在虚拟环境中获得视觉、听觉、触觉及嗅觉等多种感知，从而达到身临其境的感受。
3虚拟现实技术在科普教育中的应用研究及实现的可行性
3.1虚拟现实技术在科普教育中应用的依据
第一，模拟法则。模拟法则一般应用于工程范畴，其主要分为两类：数学模拟和物理模拟，其中，数学模拟的模拟基础为模型与原型在抽象数学规律上的相似性；物理模拟的模拟基础为模型与原型物理机理及化学机理上的相似性。虚拟现实技术与科普教育的结合，应用的主要为物理模拟；第二，认知论。认知论中，学习被理解为一种内部发展进程，这一进程是在同化作用与顺应作用相互交替的作用下引起的平衡状态（包括心理与生理两个方面）向不平衡状态发展的循环过程。认知论中，教学观被阐述为：为学生创建一种对自我开展认知加工的特殊情境与过程，进而帮助学生形成认知结构，為推动学生认知的发展夯实基础。
3.2虚拟现实技术在科普教育过程中的具体应用
第一，利用这一技术开展医疗、物理、生物、化学等模拟实验，在方便教师内容讲授的同时可以加深学生对科学难点及重点知识的理解；第二，培养学生自主探究的能力，学生在人机交互技术的指导下可以观看到不同科学现象等，这能够大大激发学生学习科普知识的兴趣，进而会主动、积极地开展研究工作，在研究中提高了自主探究能力及水平；第三，提高学生才能，虚拟现实技术的交互性、多感知性等特点鼓励学生主动融入虚拟情境，对号入座，自动扮演相应角色，使得学生能够激情满满地进行学习，从而实现实践、机器维修等才能的提升。
3.3虚拟现实技术在科普教育运用中的具体流程
虚拟现实技术在科普教育运用中的具体流程可阐述为：建立三维模型与相应场景→导出，进入到虚拟现实制作软件中→在虚拟现实制作软件中进行场景的驱动，完成互动过程。这一流程中要关注模型的真实性以及交互的实时性等。
4结束语
综上所述，虚拟现实技术在科普教育中的具体应用，不仅改变了传统的科普教育传播方式，并且得到了越来越多科普教育的重视，而这必然会增强公众对科学技术的理解、掌握和运用能力，并把科学思想、科学理念根植于民族精神中，使其转化成为全社会的创新能力，从产生重要的推动作用。
参考文献
[1] 郭辉.虚拟现实技术在科普教育中的研究与应用[D].武汉：湖北工业大学，2016.
[2] 张晓芸.浅析虚拟现实技术在科普教育中的作用[J].中国科教创新导刊，2013（29）：112.
[3] 王镱霏.虚拟现实技术对未来科普教育的意义[A].安徽省科学技术协会.安徽首届科普产业博士科技论坛——暨社区科技传播体系与平台建构学术交流会论文集[C].安徽省科学技术协会，2012：5.