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摘要：VR是Virtual Reality的缩写，中文的意思就是虚拟现实，是一种能够创建和体验虚拟世界的计算机仿真技术，主要利用计算机生成一种交互式的三维动态视景，其实体行为的仿真系统能够使用户沉浸到该环境中。1992年美国国家科学基金资助的交互式系统项目工作组的报告中对VR提出了较系统的论述，并确定和建议了未来虚拟现实环境领域的研究方向。
关键词：VR虚拟现实;教学应用
一、VR虚拟现实技术概况
虚拟现实技术综合了计算机图形技术、计算机仿真技术、传感器技术、显示技术等多种科学技术，它在多维信息空间上创建一个虚拟信息环境，能使用户具有身临其境的沉浸感，具有与环境完善的交互作用能力，并有助于启发构思。主要具有以下特征：
1.多感知性：指用多种传感器与多维信息的虚拟环境发生交互作用， 除计算机所具备的视觉感知外， 还有听觉感知、触觉感知、运动感知， 甚至还包括嗅觉、味觉、感知等。理想的虚拟现实， 应该具有人体所具有的一切感知功能。
2.存在感：指通过多种传感器对人体的反触， 让参与者在虚拟环境中有身临其境的感觉，感到作为主角存在于模拟环境中的真实程度，理想的模拟环境， 应该达到让用户都难以分辨真假的程度。
3.交互性：指参与者通过多种传感器对虚拟环境中的事物进行操控、感触的同时， 虚拟环境通过传感器对参与者进行反触， 每项每次的信息交流都是相互的。对模拟环境内物体的可操作和从环境得到反馈上相互的， 而且这种操作和反馈是实时的。
4.自主性：指虚拟环境是由参与者根据自己的需要设计营造的， 在虚拟现实运行中处于主导地位，是依据现实世界的实物以及物理运动定律动作设计制作， 在虚拟现实中， 各种事物的运行要符合现实的客观规律。
二、VR虚拟现实技术在教学中应用的优势
在学生整个学习的过程当中， 其实并不是信息简单的输入、存储和提取， 而是新旧经验之间相互交替作用的过程， 需要经历创设情境、建立假设、搜集信息、努力探索、验证假设、认真思考等一系列环节。每个人能够亲身去经历、亲自去感受， 比空洞抽象的说教其实更具说服力。主动地去交互与被动的灌输， 在本质上是有差别的。虚拟现实利用现代电子信息技术， 可以建立各种虚拟实验室，拥有传统实验室难以比拟的优势：
1.节省成本
提到虚拟现实系统， 人们首先想到的是价格不菲的电子设备和居高不下的开发费用， 认为成本太高。但考虑到硬件软件的共用共享和节约的房屋建筑等成本， 以及重复使用和节约的材料成本， 其试验的单位成本是较低的。一些和高尖端的试验， 我们由于设备、场地、经费等硬件的限制， 使许多实验都无法进行， 而利用虚拟现实系统， 能够让学生足不出户， 便可以做各种实验， 获得与真实实验一样的体会。尤其针对耗用昂贵材料较多的实验， 极大的节省了成本。
2.规避风险
许多学生都是第一次接触所学的试验， 在真实实验或操作中往往会存在着各种各样的危险，如果操作稍有不慎可能会赞成非常严重的后果， 而这种压力往往让学生因为紧张或导致失败难以收到应有的教学效果。利用虚拟现实技术进行虚拟实验， 既可以让学生清晰、形象地观察试验的全过程， 还可以体验现场操作的感受， 学生在虚拟实验环境中， 可以放心地去做各种危险的实验， 而且可以重复试验， 直到达到教学目的。
3.拓展空间
随着科学技术的发展， 学生需要掌握的自然科学知识更加浩瀚、精微，在現实条件下， 有些试验都是难以实现的。但利用虚拟现实技术可以打破空间、时间的限制， 不出教室在虚拟的实验室中， 学生都可以上天下海， 感触宇宙的浩瀚和海底的深邃， 还能进入这些物体的内部观察粒子的运行， 甚至观察化学反应过程。
三、VR虚拟现实技术在教学中应用的问题
虚拟现实技术作为一种新型的教学技术， 在许多方面还不成熟，虚拟现实技术可以用真实的、动态的虚拟影像， 以强烈的感官体验达到教育目的， 但在一些动手的实验中， 虚拟现实中对不同质地物体的触觉， 与真实现实中有一定差距， 容易产生误导。由于学生们对真实现实缺乏足够的体验， 这些虚拟环境过于“真实”， 教学后还应对学生进行适当的心理辅导， 防止学生对虚拟环境产生幻觉和依赖。
目前，虚拟现实技术在教育方面的确有一些应用案例，但只是处于点上的研究和示范，距离大规模应用还有一段相当的距离。
1.技术限制
当前的虚拟现实技术还不成熟，包括以下几个方面：①三维图形实时生成技术。受计算机图形处理能力的限制，用户在在操作过程中仍然会感觉别扭。②传感反馈技术。现有的传感技术主要在视觉、听觉、触觉、力量等几方面，味觉、嗅觉感知有待开发。③语音输入输出技术。要想通过语音与虚拟世界进行交互还有待人工智能的发展跟进，如何在虚拟世界中创造立体、自然的声效也是需要深入研究的课题。
2.成本问题
市场上的虚拟产品很多，如虚拟现实生成设备、感知设备、和位置追踪设备等，但具有较好体验感的产品价格都不低。对于学校而言，如果要给每个学生配备一套虚拟现实设备，教育投入极其庞大，对家长而言，这也会成为很大的经济负担。况且由于技术的不成熟，产品的更新换代势必也会快，更换也成为了潜在的巨大成本。我认为高昂的成本将成为虚拟设备走进并普及于学校的阻碍之一。
3.软件问题
虚拟现实要走进学校，不仅要配备硬件设施，还必须要有和学校教程配套的教学软件。目前虚拟现实行业还没有完善的行业标准，开发商都是各自开发自己的产品，虽然已有很多VR技术运用于实际教学的案例，但毕竟只是点上的研究性运用，并没有针对学校教材的专门性研发机构进行配套研发。没有系统性软件产品跟进，虚拟设备于学校而言存在的意义不大，VR技术也就难以走进并普及于学校教育。
4.体验不佳
据了解，目前的虚拟现实设备在使用时普遍会给用户带来眩晕，恶心，疲劳的问题。如果不能以舒适的姿态进入虚拟现实世界，用户追求偶尔的新奇后，还能长时间持续体验吗？如果投入校园，学生因身体的不适产生抵触情绪，会影响其与虚拟现实的互动，会使学习效果变差。这种不适还会让家长和老师担心———长时间佩戴虚拟设备是否会对学生的身体造成不良影响。不佳体验会成为推广普及虚拟设备的阻碍，产品的改善是亟待解决的问题。
关键词：VR虚拟现实;教学应用
一、VR虚拟现实技术概况
虚拟现实技术综合了计算机图形技术、计算机仿真技术、传感器技术、显示技术等多种科学技术，它在多维信息空间上创建一个虚拟信息环境，能使用户具有身临其境的沉浸感，具有与环境完善的交互作用能力，并有助于启发构思。主要具有以下特征：
1.多感知性：指用多种传感器与多维信息的虚拟环境发生交互作用， 除计算机所具备的视觉感知外， 还有听觉感知、触觉感知、运动感知， 甚至还包括嗅觉、味觉、感知等。理想的虚拟现实， 应该具有人体所具有的一切感知功能。
2.存在感：指通过多种传感器对人体的反触， 让参与者在虚拟环境中有身临其境的感觉，感到作为主角存在于模拟环境中的真实程度，理想的模拟环境， 应该达到让用户都难以分辨真假的程度。
3.交互性：指参与者通过多种传感器对虚拟环境中的事物进行操控、感触的同时， 虚拟环境通过传感器对参与者进行反触， 每项每次的信息交流都是相互的。对模拟环境内物体的可操作和从环境得到反馈上相互的， 而且这种操作和反馈是实时的。
4.自主性：指虚拟环境是由参与者根据自己的需要设计营造的， 在虚拟现实运行中处于主导地位，是依据现实世界的实物以及物理运动定律动作设计制作， 在虚拟现实中， 各种事物的运行要符合现实的客观规律。
二、VR虚拟现实技术在教学中应用的优势
在学生整个学习的过程当中， 其实并不是信息简单的输入、存储和提取， 而是新旧经验之间相互交替作用的过程， 需要经历创设情境、建立假设、搜集信息、努力探索、验证假设、认真思考等一系列环节。每个人能够亲身去经历、亲自去感受， 比空洞抽象的说教其实更具说服力。主动地去交互与被动的灌输， 在本质上是有差别的。虚拟现实利用现代电子信息技术， 可以建立各种虚拟实验室，拥有传统实验室难以比拟的优势：
1.节省成本
提到虚拟现实系统， 人们首先想到的是价格不菲的电子设备和居高不下的开发费用， 认为成本太高。但考虑到硬件软件的共用共享和节约的房屋建筑等成本， 以及重复使用和节约的材料成本， 其试验的单位成本是较低的。一些和高尖端的试验， 我们由于设备、场地、经费等硬件的限制， 使许多实验都无法进行， 而利用虚拟现实系统， 能够让学生足不出户， 便可以做各种实验， 获得与真实实验一样的体会。尤其针对耗用昂贵材料较多的实验， 极大的节省了成本。
2.规避风险
许多学生都是第一次接触所学的试验， 在真实实验或操作中往往会存在着各种各样的危险，如果操作稍有不慎可能会赞成非常严重的后果， 而这种压力往往让学生因为紧张或导致失败难以收到应有的教学效果。利用虚拟现实技术进行虚拟实验， 既可以让学生清晰、形象地观察试验的全过程， 还可以体验现场操作的感受， 学生在虚拟实验环境中， 可以放心地去做各种危险的实验， 而且可以重复试验， 直到达到教学目的。
3.拓展空间
随着科学技术的发展， 学生需要掌握的自然科学知识更加浩瀚、精微，在現实条件下， 有些试验都是难以实现的。但利用虚拟现实技术可以打破空间、时间的限制， 不出教室在虚拟的实验室中， 学生都可以上天下海， 感触宇宙的浩瀚和海底的深邃， 还能进入这些物体的内部观察粒子的运行， 甚至观察化学反应过程。
三、VR虚拟现实技术在教学中应用的问题
虚拟现实技术作为一种新型的教学技术， 在许多方面还不成熟，虚拟现实技术可以用真实的、动态的虚拟影像， 以强烈的感官体验达到教育目的， 但在一些动手的实验中， 虚拟现实中对不同质地物体的触觉， 与真实现实中有一定差距， 容易产生误导。由于学生们对真实现实缺乏足够的体验， 这些虚拟环境过于“真实”， 教学后还应对学生进行适当的心理辅导， 防止学生对虚拟环境产生幻觉和依赖。
目前，虚拟现实技术在教育方面的确有一些应用案例，但只是处于点上的研究和示范，距离大规模应用还有一段相当的距离。
1.技术限制
当前的虚拟现实技术还不成熟，包括以下几个方面：①三维图形实时生成技术。受计算机图形处理能力的限制，用户在在操作过程中仍然会感觉别扭。②传感反馈技术。现有的传感技术主要在视觉、听觉、触觉、力量等几方面，味觉、嗅觉感知有待开发。③语音输入输出技术。要想通过语音与虚拟世界进行交互还有待人工智能的发展跟进，如何在虚拟世界中创造立体、自然的声效也是需要深入研究的课题。
2.成本问题
市场上的虚拟产品很多，如虚拟现实生成设备、感知设备、和位置追踪设备等，但具有较好体验感的产品价格都不低。对于学校而言，如果要给每个学生配备一套虚拟现实设备，教育投入极其庞大，对家长而言，这也会成为很大的经济负担。况且由于技术的不成熟，产品的更新换代势必也会快，更换也成为了潜在的巨大成本。我认为高昂的成本将成为虚拟设备走进并普及于学校的阻碍之一。
3.软件问题
虚拟现实要走进学校，不仅要配备硬件设施，还必须要有和学校教程配套的教学软件。目前虚拟现实行业还没有完善的行业标准，开发商都是各自开发自己的产品，虽然已有很多VR技术运用于实际教学的案例，但毕竟只是点上的研究性运用，并没有针对学校教材的专门性研发机构进行配套研发。没有系统性软件产品跟进，虚拟设备于学校而言存在的意义不大，VR技术也就难以走进并普及于学校教育。
4.体验不佳
据了解，目前的虚拟现实设备在使用时普遍会给用户带来眩晕，恶心，疲劳的问题。如果不能以舒适的姿态进入虚拟现实世界，用户追求偶尔的新奇后，还能长时间持续体验吗？如果投入校园，学生因身体的不适产生抵触情绪，会影响其与虚拟现实的互动，会使学习效果变差。这种不适还会让家长和老师担心———长时间佩戴虚拟设备是否会对学生的身体造成不良影响。不佳体验会成为推广普及虚拟设备的阻碍，产品的改善是亟待解决的问题。