對(duì)于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在數(shù)控技術(shù)教學(xué)中的應(yīng)用分析

前 言

隨著科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，新的教學(xué)手段不斷涌現(xiàn)，繼多媒體技術(shù)之后，教學(xué)技術(shù)領(lǐng)域又出現(xiàn)一種新型教學(xué)媒體，它就是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是近幾年來國(guó)內(nèi)外科技界關(guān)注的一個(gè)熱點(diǎn)，它的興起，為人機(jī)交互界面的發(fā)展開創(chuàng)了新的研究領(lǐng)域，為各類工程的大規(guī)模數(shù)據(jù)可視化提供了新的描述方法。

目前，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)已廣泛應(yīng)用于航空航天、醫(yī)學(xué)實(shí)習(xí)、軍事訓(xùn)練、建筑設(shè)計(jì)、教育培訓(xùn)等眾多領(lǐng)域。以計(jì)算機(jī)仿真和數(shù)控加工技術(shù)為基礎(chǔ)，利用計(jì)算機(jī)來模仿真實(shí)的數(shù)控設(shè)備工作環(huán)境，形成了虛擬數(shù)控技術(shù)，如將其應(yīng)用于數(shù)控技術(shù)教學(xué)上，必將對(duì)整個(gè)教學(xué)產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。

1  虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)簡(jiǎn)述

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，簡(jiǎn)單地說，就是借助于計(jì)算機(jī)技術(shù)及硬件設(shè)備，實(shí)現(xiàn)一種人們可以通過視、聽、觸、嗅等手段所感受到的虛擬幻境。虛擬現(xiàn)實(shí)作為一項(xiàng)尖端科技，它集成了計(jì)算機(jī)圖形技術(shù)、計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)、人工智能、傳感技術(shù)、顯示技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)并行處理等技術(shù)的最新發(fā)展成果，由計(jì)算機(jī)圖形構(gòu)成三維數(shù)字模型，并編制到計(jì)算機(jī)中去生成一個(gè)以視覺感受為主，也包括聽覺、觸覺的綜合可感知的人工環(huán)境，提供給人們通過計(jì)算機(jī)對(duì)復(fù)雜數(shù)據(jù)進(jìn)行可視化操作與交互的一種全新方式。虛擬現(xiàn)實(shí)的最大特點(diǎn)是用戶可以用自然方式與虛擬環(huán)境進(jìn)行交互操作，改變了過去人類除了親身經(jīng)歷，就只能間接了解環(huán)境的模式，從而有效地?cái)U(kuò)展了人們的認(rèn)知手段和領(lǐng)域。

2  虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的基本類型

根據(jù)用戶參與虛擬現(xiàn)實(shí)的不同形式，可把虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)劃分成四類：

3.1桌面式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)

桌面式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)也稱為簡(jiǎn)易型虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)，它是利用個(gè)人計(jì)算機(jī)和低級(jí)工作站進(jìn)行仿真，將計(jì)算機(jī)的屏幕作為用戶觀察虛擬境界的一個(gè)窗口，使用者通過鍵盤、鼠標(biāo)便可與虛擬環(huán)境進(jìn)行交互。這種系統(tǒng)的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉，因此應(yīng)用比較廣泛，是一套經(jīng)濟(jì)實(shí)用的系統(tǒng)。但桌面式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)會(huì)受到周圍現(xiàn)實(shí)環(huán)境的干擾，參與者缺少完全的沉浸，缺乏真實(shí)的現(xiàn)實(shí)體驗(yàn)。

3.2沉浸式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)

沉浸式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)是一種高級(jí)的虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)，它提供一個(gè)完全沉浸的體驗(yàn)，使用戶有一種置身于虛擬境界之中的感覺。它利用頭盔式顯示器或其它設(shè)備，把參與者的視覺、聽覺和其它感覺封閉起來，并提供一個(gè)新的、虛擬的感覺空間，并利用位置跟蹤器、數(shù)據(jù)手套、其它手控輸入設(shè)備、聲音等使得參與者產(chǎn)生一種身臨其境、全心投入和沉浸其中的感覺。沉浸式虛擬系統(tǒng)是一套比較復(fù)雜的系統(tǒng)，它的優(yōu)點(diǎn)是用戶全身心地沉浸到虛擬世界中去，缺點(diǎn)是系統(tǒng)設(shè)備價(jià)格昂貴，難以普及推廣。

3.3增強(qiáng)式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)

增強(qiáng)式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)是把真實(shí)環(huán)境和虛擬環(huán)境組合在一起的一種系統(tǒng)，它既允許用戶看到真實(shí)世界，同時(shí)也可以看到疊加在真實(shí)世界的虛擬對(duì)象，這種系統(tǒng)既可減少對(duì)構(gòu)成復(fù)雜真實(shí)環(huán)境的計(jì)算，又可對(duì)實(shí)際物體進(jìn)行操作，真正達(dá)到亦真亦幻的境界。

3.4分布式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)

分布式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)是利用遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)，將異地的不同用戶聯(lián)結(jié)起來，多個(gè)用戶通過網(wǎng)絡(luò)同時(shí)參加一個(gè)虛擬空間，共同體驗(yàn)虛擬經(jīng)歷，對(duì)同一虛擬世界進(jìn)行觀察和操作，達(dá)到協(xié)同工作的目的，從而將虛擬現(xiàn)實(shí)的應(yīng)用提升到了一個(gè)更高的境界。

3.  虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的基本特征

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)具有以下四個(gè)基本特征:

沉浸性——指用戶感到作為主角存在于模擬環(huán)境中的真實(shí)程度。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是根據(jù)人類的視覺，聽覺的生理心理特點(diǎn)，由計(jì)算機(jī)產(chǎn)生逼真的三維立體圖像，使用者戴上頭盔顯示器和數(shù)據(jù)手套等交互設(shè)備，便可將自己置身于虛擬環(huán)境中，使用者與虛擬環(huán)境中的各種對(duì)象的相互作用，就如同在現(xiàn)實(shí)世界中的一樣。

交互性——指用戶對(duì)模擬環(huán)境內(nèi)物體的可操作程度和從環(huán)境得到反饋的自然程度。虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)中的人機(jī)交互是一種近乎自然的交互，使用者不僅可以利用電腦鍵盤，鼠標(biāo)進(jìn)行交互，而且能夠通過特殊頭盔，數(shù)據(jù)手套等傳感設(shè)備進(jìn)行交互。

多感知性——是指除了一般計(jì)算機(jī)技術(shù)所具有的視覺感知之外，還有聽覺感知、力覺感知、觸覺感知、運(yùn)動(dòng)感知，甚至包括味覺感知、嗅覺感知等。由于虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)中裝有視、聽、觸、動(dòng)覺的傳感及反應(yīng)裝置，因此，使用者在虛擬環(huán)境中可獲得視覺、聽覺、觸覺等多種感知，從而達(dá)到身臨其境的感。

構(gòu)想性——是指虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)具有廣闊的可想像空間，可拓寬人類的認(rèn)知范圍，不僅可再現(xiàn)真實(shí)存在的環(huán)境，也可以隨意構(gòu)想客觀不存在的甚至是不可能發(fā)生的環(huán)境，它不僅可實(shí)現(xiàn)實(shí)物虛化，還可實(shí)現(xiàn)虛物實(shí)化等處理。

4  虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在教育教學(xué)中的實(shí)現(xiàn)意義

隨著計(jì)算機(jī)、信息、網(wǎng)絡(luò)等相關(guān)技術(shù)的發(fā)展，計(jì)算機(jī)作為一種高效能的信息傳播工具，在教育教學(xué)過程中得到越來越廣泛的應(yīng)用，如果將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)作為一種新興的教學(xué)媒體應(yīng)用到教育教學(xué)中，這種嶄新的技術(shù)會(huì)帶給我們嶄新的教育思維，解決我們以前無法解決的問題。

4.1虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)開創(chuàng)了全新的學(xué)習(xí)場(chǎng)景——徹底打破空間、時(shí)間的限制

利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，可以徹底打破空間的限制，學(xué)生可以進(jìn)入物體的內(nèi)部進(jìn)行觀察，如學(xué)生可以進(jìn)入虛擬的分子、原子、航天工作站等內(nèi)部，考察物體內(nèi)部的工作情況。虛擬技術(shù)還可以突破時(shí)間的限制，一些需要幾十年甚至上百年才能觀察的變化過程，通過虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，可以在很短的時(shí)間內(nèi)呈現(xiàn)給學(xué)生觀察。虛擬制造技術(shù)還可以應(yīng)用計(jì)算機(jī)、交互外設(shè)及軟件來構(gòu)建一個(gè)虛擬的生產(chǎn)環(huán)境，使學(xué)生能如同在制造現(xiàn)場(chǎng)一樣，與熒屏上出現(xiàn)的制造過程進(jìn)行自由交流?；诰W(wǎng)絡(luò)的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)為學(xué)習(xí)者提供了全新的學(xué)習(xí)場(chǎng)景，構(gòu)造出開放性的教學(xué)環(huán)境。

4.2虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)提供了嶄新的教學(xué)手段——構(gòu)建實(shí)物虛化、虛物實(shí)化的方法

通過虛擬現(xiàn)實(shí)、多媒體、網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)的綜合應(yīng)用，可在課堂和實(shí)驗(yàn)室中展現(xiàn)在傳統(tǒng)的教學(xué)模式中無法實(shí)現(xiàn)的教學(xué)過程。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)可以對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)過程中所提出的各種假設(shè)模型進(jìn)行虛擬和虛物實(shí)化，通過虛擬系統(tǒng)便可直觀地觀察到這一假設(shè)所產(chǎn)生的結(jié)果或效果。虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)可以進(jìn)行實(shí)物虛化，虛擬各種人物，創(chuàng)建虛擬課堂，在虛擬的課堂氣氛中，學(xué)生可以與虛擬的教師、學(xué)生一起交流討論，開展啟發(fā)式教學(xué)。運(yùn)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，還可以使學(xué)生通過在虛擬場(chǎng)景的身臨其境和自主控制的人機(jī)交互，由視、聽、觸、覺獲取外界的反應(yīng)，通過學(xué)生自我組織，制定并執(zhí)行學(xué)習(xí)計(jì)劃，進(jìn)行自我評(píng)價(jià)，開展適應(yīng)式學(xué)習(xí)。還可通過小組或團(tuán)隊(duì)的形式，組織學(xué)生進(jìn)行學(xué)習(xí)，成員間共享成果，開展協(xié)作式教學(xué)。

4.3虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)變革了傳統(tǒng)學(xué)習(xí)方式——營(yíng)造開放性的網(wǎng)上探索學(xué)習(xí)

運(yùn)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，突破傳統(tǒng)教科書的限制，使每一位學(xué)習(xí)者都可以根據(jù)自己的學(xué)習(xí)特點(diǎn)，在自己方便的時(shí)間從互聯(lián)網(wǎng)上自由地選擇適合的學(xué)習(xí)資源，按照適合于自己的方式和速度進(jìn)行學(xué)習(xí)，這種探索性的學(xué)習(xí)，有利于激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造性思維，使學(xué)習(xí)者在具體情境中通過主動(dòng)的探索獲得知識(shí)，從而提高學(xué)習(xí)者的動(dòng)力。

4.4虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)豐富了課堂教學(xué)內(nèi)容——展示全方位、多角度的教學(xué)內(nèi)容

利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，可豐富教學(xué)內(nèi)容，將實(shí)驗(yàn)、實(shí)訓(xùn)等技能訓(xùn)練搬到課堂中進(jìn)行，由于這些虛擬的訓(xùn)練系統(tǒng)無任何危險(xiǎn)，學(xué)生可以反復(fù)練習(xí)，直至掌握操作技能為止。應(yīng)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，還可恰如其分地演示一些復(fù)雜的、抽象的、不宜直接觀察的自然過程和現(xiàn)象，全方位、多角度地展示教學(xué)內(nèi)容。利用計(jì)算機(jī)多媒體技術(shù)，制作各種仿真課件，創(chuàng)設(shè)所需要的某種虛擬情景，讓學(xué)生進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)，從而極大豐富課堂的教學(xué)內(nèi)容。

4.5虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)節(jié)約了有限的教育成本——開展虛擬實(shí)驗(yàn)、進(jìn)行虛擬生產(chǎn)

虛擬各種實(shí)驗(yàn)設(shè)備、實(shí)訓(xùn)環(huán)境和操作過程，使大多數(shù)課程可以在虛擬實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行，大多數(shù)的技能可以在虛擬實(shí)訓(xùn)車間中進(jìn)行訓(xùn)練，從而不必購(gòu)置昂貴的實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)設(shè)備?？梢栽诠?jié)約大量昂貴的儀器設(shè)備費(fèi)用的前提下，解決在教學(xué)中，因?yàn)閷?shí)驗(yàn)設(shè)備、實(shí)驗(yàn)場(chǎng)地、教學(xué)經(jīng)費(fèi)等方面的原因而無法進(jìn)行的教學(xué)實(shí)驗(yàn)，虛擬訓(xùn)練又可避免實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)設(shè)備的損壞、訓(xùn)練材料的消耗等問題，從而有效節(jié)約教育成本。

5  虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在數(shù)控技術(shù)教學(xué)中的應(yīng)用

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)的飛速發(fā)展，社會(huì)各行業(yè)對(duì)制造業(yè)提出了更高的要求，數(shù)控技術(shù)是現(xiàn)代機(jī)械制造業(yè)的核心技術(shù)，其技術(shù)的應(yīng)用水平將直接影響產(chǎn)品的加工水平。在現(xiàn)今數(shù)控技術(shù)人才極度缺乏的情況下，如何將最新、最實(shí)用的數(shù)控技術(shù)高效地傳授給數(shù)控技術(shù)學(xué)習(xí)者，是數(shù)控技術(shù)教學(xué)要著重考慮的問題。由于數(shù)控技術(shù)教學(xué)和培訓(xùn)都離不開數(shù)控機(jī)床，而數(shù)控機(jī)床本身價(jià)格比較昂貴，限制了學(xué)校的購(gòu)買能力，若采用計(jì)算機(jī)建模和仿真技術(shù)來模擬實(shí)際的數(shù)控加工環(huán)境，同樣可以讓學(xué)生盡快熟悉數(shù)控機(jī)床的加工環(huán)境與真實(shí)的加工過程，從而提高數(shù)控技術(shù)的教學(xué)效果和教學(xué)質(zhì)量。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)可從以下幾方面應(yīng)用在數(shù)控技術(shù)教學(xué)上。

5.1利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)實(shí)現(xiàn)數(shù)控教學(xué)儀器、設(shè)備、加工產(chǎn)品的立體展示

在傳統(tǒng)教學(xué)中，學(xué)生只有通過在書本上察看各種教學(xué)儀器設(shè)備的平面圖形，或在現(xiàn)場(chǎng)觀察實(shí)際的教學(xué)設(shè)備外形來獲得各種感性認(rèn)識(shí)。平面的圖形限制了學(xué)生的空間想象能力，實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)教學(xué)又增加了學(xué)校的投入。采用使用虛擬現(xiàn)實(shí)，我們可以構(gòu)建一個(gè)與實(shí)物同樣的三維物體，如采用Pro/E建模，將各種教學(xué)儀器、設(shè)備和產(chǎn)品進(jìn)行實(shí)物虛化，將這些物體以立體形式存放在虛擬教室中，我們只要進(jìn)入這個(gè)虛擬空間，就可隨時(shí)隨地地認(rèn)識(shí)這些儀器設(shè)備，而且可觀察到設(shè)備內(nèi)部的結(jié)構(gòu)，可輔助數(shù)控技術(shù)教學(xué)的學(xué)習(xí)過程，增強(qiáng)理解能力，提高學(xué)習(xí)效果。

5.2利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)和仿真教學(xué)

在教學(xué)中，許多昂貴的實(shí)驗(yàn)、培訓(xùn)器材，由于受價(jià)格的限制而無法普及或有許多實(shí)驗(yàn)是根本不可能做的，如果利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，建立虛擬實(shí)驗(yàn)室，學(xué)習(xí)者便可以走進(jìn)這個(gè)虛擬實(shí)驗(yàn)室，身臨其境般的操作虛擬儀器，如進(jìn)行各種虛擬的數(shù)控系統(tǒng)的連接與組裝。這種實(shí)驗(yàn)既不消耗器材，也不受場(chǎng)地等外界條件限制，可重復(fù)操作，直至得出滿意結(jié)果。虛擬實(shí)驗(yàn)室的另一優(yōu)點(diǎn)還在于其絕對(duì)的安全性，不會(huì)因操作失誤而造成人身事故。

另外，我們還可利用虛擬仿真技術(shù)，制作虛擬仿真軟件，在多媒體計(jì)算機(jī)上進(jìn)行數(shù)控機(jī)床操作面板的認(rèn)識(shí)操作訓(xùn)練，進(jìn)行模擬編程訓(xùn)練并產(chǎn)生加工結(jié)果的仿真，可有效地解決教育機(jī)構(gòu)實(shí)驗(yàn)條件與實(shí)驗(yàn)需求，實(shí)驗(yàn)效果之間的矛盾。

5.3利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)實(shí)現(xiàn)的數(shù)控加工仿真教學(xué)系統(tǒng)

隨著虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)及計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了可以模擬實(shí)際數(shù)控機(jī)床加工環(huán)境及其工作狀態(tài)的計(jì)算機(jī)仿真加工系統(tǒng)，這就是某一特定數(shù)控系統(tǒng)借助計(jì)算機(jī)軟、硬件的功能，通過實(shí)驗(yàn)者的控制在計(jì)算機(jī)上演示，分析數(shù)控加工從零件設(shè)計(jì)圖到動(dòng)態(tài)切削演示的實(shí)現(xiàn)的全過程。仿真機(jī)床操作的整個(gè)過程包括：毛坯定義、工件裝夾、壓板安裝、基準(zhǔn)對(duì)刀、安裝刀具、機(jī)床手動(dòng)操作等內(nèi)容。 虛擬數(shù)控加工仿真教學(xué)系統(tǒng)完全模擬真實(shí)零件的加工過程，可以檢驗(yàn)各種數(shù)控指令是否正確，能提供與真實(shí)機(jī)床完全相同的操作面板，其調(diào)試、編輯、修改和跟蹤執(zhí)行等功能也一應(yīng)俱全。學(xué)習(xí)者可身臨其境的操作各類數(shù)控加工設(shè)備，能有充分的機(jī)會(huì)去練習(xí)數(shù)控加工中的常用操作，如基本運(yùn)行方式的選擇操作、對(duì)刀操作、補(bǔ)償量的確定及輸入輸出操作和程序的編輯修改操作等。解決了初學(xué)數(shù)控技術(shù)者需要的大量操作練習(xí)，提高了機(jī)床操作訓(xùn)練的時(shí)間。把數(shù)控加工仿真教學(xué)系統(tǒng)引入到教學(xué)之中，這樣既可以避免因誤操作造成價(jià)格昂貴的數(shù)控機(jī)床的損壞，又可以使操作人員在對(duì)仿真數(shù)控機(jī)床操作過程中產(chǎn)生現(xiàn)場(chǎng)感和真實(shí)感。同時(shí)由于其成本較低，可以大量地配置終端，徹底解決了數(shù)控機(jī)床數(shù)量不足的難題，使每位學(xué)生都能有足夠多的實(shí)踐機(jī)會(huì)，從而為數(shù)控技術(shù)教學(xué)提供良好的教育平臺(tái)。

5.4實(shí)現(xiàn)虛擬仿真教學(xué)與真實(shí)生產(chǎn)加工的聯(lián)系

數(shù)控加工仿真教學(xué)系統(tǒng)既能單機(jī)系統(tǒng)獨(dú)立運(yùn)行，又能實(shí)現(xiàn)在線運(yùn)行。獨(dú)立運(yùn)行即機(jī)床模型方式，其培訓(xùn)設(shè)施只需一臺(tái)計(jì)算機(jī)，數(shù)控機(jī)床的模擬操作在顯示屏顯示的仿真面板上進(jìn)行，而零件切削過程由機(jī)床模型通過三維動(dòng)畫演示。在線運(yùn)行即機(jī)床工作方式，在這種方式下，教學(xué)系統(tǒng)將與實(shí)際機(jī)床連接，由硬件實(shí)現(xiàn)零件切削過程，這時(shí)除了操作者是用仿真面板操作外，其它則與實(shí)際機(jī)床的真實(shí)情況一樣。由于數(shù)控加工仿真教學(xué)系統(tǒng)具有完善的圖形和標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)接口，用戶既能在真實(shí)的環(huán)境中運(yùn)行虛擬機(jī)床，又能觀察它的各種運(yùn)行參數(shù)，并能將其他CAD／CAM軟件，如Pro/E、UG、Mastercam等產(chǎn)生的三維設(shè)計(jì)后置處理的NC程序，直接調(diào)入加工。

5.5虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)可實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)數(shù)控培訓(xùn)及考核

虛擬數(shù)控機(jī)床強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)功能，可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程教育培訓(xùn)，它不僅在局域網(wǎng)上具有雙向互動(dòng)的教學(xué)功能，還具有基于互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行雙向互動(dòng)的遠(yuǎn)程教學(xué)功能，數(shù)據(jù)傳送可以采用衛(wèi)星、寬帶等方式進(jìn)行。這使得數(shù)控培訓(xùn)遠(yuǎn)程教學(xué)名副其實(shí)，而且還可采用遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)、作業(yè)、考試等功能，并實(shí)現(xiàn)答卷保存、自動(dòng)評(píng)分、成績(jī)查詢和分析等功能，輕松實(shí)現(xiàn)無紙化的考核與測(cè)評(píng)。

6  虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在教育應(yīng)用中存在的問題及展望

可以預(yù)測(cè)，隨著經(jīng)濟(jì)和技術(shù)的不斷發(fā)展，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)將日益廣泛地應(yīng)用于教育教學(xué)領(lǐng)域。但目前的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)還存在一定的問題，主要表現(xiàn)在：

6.1虛擬環(huán)境與真實(shí)生產(chǎn)的差異

學(xué)生在虛擬的環(huán)境中學(xué)習(xí)，與在真實(shí)的生產(chǎn)中訓(xùn)練畢竟不同，因?yàn)槿绻麅H考慮交互的真實(shí)性，那么無論如何身臨其境，真正動(dòng)手操作機(jī)器的效果要強(qiáng)于任何媒體教學(xué)。因此，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)不能完全代替具體真實(shí)的操作，它只能在一定程度上代替某些實(shí)驗(yàn)，而不能完全代替實(shí)踐教學(xué)，尤其不能代替有創(chuàng)造性目的的試驗(yàn)。

6.2虛擬現(xiàn)實(shí)的效果還有待加強(qiáng)

虛擬現(xiàn)實(shí)的表示側(cè)重于幾何表示，缺乏逼真的物理、行為模型，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在感知方面，視覺合成研究的較多，聽覺、觸覺關(guān)注較少，真實(shí)性與實(shí)時(shí)性不足，其虛擬的效果還需要進(jìn)一步加強(qiáng)。

6.3硬件環(huán)境還有待提高

與虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)相關(guān)的設(shè)備普遍存在使用不方便，效果不佳等情況，難以達(dá)到虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)所需的要求，如中心計(jì)算機(jī)的處理速度還不足于滿足在虛擬世界中巨大數(shù)據(jù)量處理實(shí)時(shí)性的需要，對(duì)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)能力也不足，基于嗅覺、味覺的設(shè)備還沒有成熟及商品化。硬件設(shè)備品種有待進(jìn)一步擴(kuò)展。

6.4實(shí)現(xiàn)成本問題還有待降低

虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)應(yīng)用的相關(guān)設(shè)備價(jià)格也比較昂貴，且這些設(shè)備局限性很大，需要進(jìn)一步發(fā)展其結(jié)構(gòu)和制造技術(shù)，使其輕巧化和降低成本，才能更有利于推廣應(yīng)用。

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)作為一種新型的教學(xué)媒體，目前已引起教育界的極大關(guān)注。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，虛擬現(xiàn)實(shí)的硬件與軟件成本的逐漸降低，這種新的教學(xué)媒體必將廣泛應(yīng)用于教育教學(xué)中，最終在現(xiàn)代教育領(lǐng)域中發(fā)揮其重要作用。

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