計(jì)算機(jī)教學(xué)中計(jì)算機(jī)虛擬技術(shù)的應(yīng)用

緒論：寫(xiě)作既是個(gè)人情感的抒發(fā)，也是對(duì)學(xué)術(shù)真理的探索，歡迎閱讀由發(fā)表云整理的1篇計(jì)算機(jī)教學(xué)中計(jì)算機(jī)虛擬技術(shù)的應(yīng)用范文，希望它們能為您的寫(xiě)作提供參考和啟發(fā)。

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷完善，人們對(duì)計(jì)算機(jī)的依賴(lài)性也越來(lái)越強(qiáng)，社會(huì)對(duì)計(jì)算機(jī)人才的需求也越來(lái)越迫切。提高計(jì)算機(jī)教學(xué)質(zhì)量，為社會(huì)輸送更多計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的人才是計(jì)算機(jī)教學(xué)的目標(biāo)。計(jì)算機(jī)虛擬技術(shù)的引入，使計(jì)算機(jī)教學(xué)滿足了多元化教學(xué)的要求，同時(shí)還降低了教學(xué)成本，是提高學(xué)生學(xué)習(xí)效率的有效途徑之一。

1計(jì)算機(jī)虛擬技術(shù)概述

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)又稱(chēng)靈境技術(shù)，是英文Virtual Reality一詞的中文含義，它是計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、人機(jī)接口技術(shù)、傳感技術(shù)、多媒體技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、仿真技術(shù)等多種技術(shù)的集合，是具有挑戰(zhàn)性的交叉技術(shù)，它是仿真技術(shù)的重要發(fā)展方向。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)主要包含：模擬環(huán)境（由計(jì)算機(jī)生成的、動(dòng)態(tài)的、實(shí)時(shí)的、逼真的三維立體圖像）；感知（包括視覺(jué)、觸覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、味覺(jué)等）；自然技能（人頭部的轉(zhuǎn)動(dòng)、手勢(shì)以及其他人體動(dòng)作）；傳感設(shè)備（三維交互設(shè)備）。具體來(lái)說(shuō)，虛擬現(xiàn)實(shí)就是用戶與計(jì)算機(jī)之間的一種比較理想化的人機(jī)界面形式，它以計(jì)算機(jī)技術(shù)為核心，運(yùn)用多種技術(shù)手段，生成一種逼真的虛擬環(huán)境。用戶只需借助專(zhuān)業(yè)的傳感設(shè)備便可以進(jìn)入虛擬環(huán)境，并與虛擬環(huán)境里的對(duì)象進(jìn)行交互，從而產(chǎn)生一種與真實(shí)環(huán)境相同的感受和體驗(yàn)。虛擬技術(shù)具有如下特征：

1）交互性，是指虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境中被操作對(duì)象的可操作程度以及用戶從虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境中得到反饋信息的自然程度。用戶通過(guò)借助各種專(zhuān)業(yè)設(shè)備，比如數(shù)據(jù)手套、頭盔顯示器等與虛擬環(huán)境中的操作對(duì)象進(jìn)行交互。計(jì)算機(jī)根據(jù)用戶的手、頭、眼睛、語(yǔ)言以及肢體運(yùn)動(dòng)，對(duì)系統(tǒng)的圖像和聲音進(jìn)行調(diào)整，使用戶得到一種真實(shí)的體驗(yàn)感受。

2）沉浸性，計(jì)算機(jī)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)對(duì)現(xiàn)實(shí)中的事物進(jìn)行逼真的模仿，使用戶產(chǎn)生如同面對(duì)真實(shí)事物的感覺(jué)，如同置身于真實(shí)場(chǎng)景中，并由觀察者的角度轉(zhuǎn)變成了直接參與者，仿佛自己也是虛擬環(huán)境中的一個(gè)組成部分，沉浸于虛擬世界中。

3）多感知性，虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)具有聽(tīng)、觸、動(dòng)、視覺(jué)的反應(yīng)和傳感裝置，用戶在虛擬環(huán)境中能夠獲得聽(tīng)覺(jué)、觸覺(jué)、視覺(jué)等多種感知，進(jìn)而有一種身臨其境的感覺(jué)。

2計(jì)算機(jī)課程教學(xué)情況

通過(guò)分析，計(jì)算機(jī)課程教學(xué)主要有以下幾個(gè)特點(diǎn)：

1）信息技術(shù)的飛速發(fā)展，促使計(jì)算機(jī)課程內(nèi)容需要不斷進(jìn)行更新。

2）計(jì)算機(jī)課程是操作性及實(shí)踐性要求非常強(qiáng)的課程，需要理論與實(shí)踐緊密結(jié)合。

3）隨著社會(huì)的進(jìn)步，信息技術(shù)的應(yīng)用已經(jīng)滲透到了各個(gè)領(lǐng)域，各行各業(yè)有效利用信息技術(shù)是必然要求。因此，計(jì)算機(jī)課程教學(xué)需要與時(shí)俱進(jìn)，還要科學(xué)合理地選擇教學(xué)模式。由于部分學(xué)生對(duì)計(jì)算機(jī)的認(rèn)識(shí)不夠，而又沒(méi)有較系統(tǒng)地學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)課程；所以他們認(rèn)為計(jì)算機(jī)課程學(xué)習(xí)難度較大，而且由于區(qū)域教育水平的差異性，學(xué)生知識(shí)水平不太均衡，使得教師在教學(xué)時(shí)不太容易確定課程的教學(xué)方式。與此同時(shí)，計(jì)算機(jī)課程較為抽象，理論知識(shí)的學(xué)習(xí)須在實(shí)踐操作中得以體現(xiàn)，才能讓學(xué)生直觀地學(xué)習(xí)課程內(nèi)容，但目前部分學(xué)校理實(shí)結(jié)合的學(xué)習(xí)還存在一定難度，這讓部分學(xué)生要么難以理解理論知識(shí)，要么掌握了理論但不懂得如何實(shí)踐操作。教師在教學(xué)時(shí)，通常利用軟件模擬操作或者使用電腦直接演示，將內(nèi)容直觀地呈現(xiàn)給學(xué)生，更利于他們掌握學(xué)習(xí)的內(nèi)容。但是，由于部分學(xué)校課程安排等原因，這些內(nèi)容的學(xué)習(xí)間隔時(shí)間可能較長(zhǎng)，連貫性不夠且又沒(méi)有進(jìn)行實(shí)操，導(dǎo)致部分學(xué)生在理解時(shí)往往出現(xiàn)偏差。

3計(jì)算機(jī)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在計(jì)算機(jī)教學(xué)中的優(yōu)勢(shì)

計(jì)算機(jī)虛擬技術(shù)在計(jì)算機(jī)教學(xué)過(guò)程中具有以下幾方面的優(yōu)勢(shì)：

1）逼真，通過(guò)利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的軟硬件系統(tǒng)，為學(xué)生搭建一個(gè)逼真的虛擬環(huán)境，對(duì)學(xué)生聽(tīng)覺(jué)、觸覺(jué)、視覺(jué)等多種感官形成一種刺激，激發(fā)學(xué)生的大腦，使其在非常興奮的狀態(tài)下接受信息，這樣有利于提高學(xué)生的注意力，增強(qiáng)記憶。

2）交互，學(xué)生利用虛擬手套、虛擬頭盔等傳感設(shè)備的瞬時(shí)反饋，完成與虛擬環(huán)境中的老師之間的交互，老師也可以通過(guò)及時(shí)處理和加工學(xué)生的反饋信息，構(gòu)建一個(gè)更加適合學(xué)生、更能激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性的虛擬環(huán)境。

3）合作，在虛擬環(huán)境中學(xué)生可以互相合作、相互探討、共同交流，老師也可以對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)情況進(jìn)行觀察和了解，對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)過(guò)程中存在的不足進(jìn)行糾正和指導(dǎo)，還可以直接參與到學(xué)生的合作、交流中，進(jìn)一步激發(fā)學(xué)生潛能。

4在計(jì)算機(jī)教學(xué)中計(jì)算機(jī)虛擬技術(shù)的具體應(yīng)用

4.1虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在計(jì)算機(jī)理論教學(xué)中的應(yīng)用

計(jì)算機(jī)是一門(mén)實(shí)踐性較強(qiáng)的課程，單憑老師的講述很難讓學(xué)生對(duì)知識(shí)有一個(gè)深刻的認(rèn)識(shí)，而虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的引入則可以讓抽象的知識(shí)變得更加形象、具體。比如，在對(duì)計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)和組裝過(guò)程進(jìn)行講解時(shí)，教材中的文字和圖片很難讓學(xué)生對(duì)組件結(jié)構(gòu)和組裝過(guò)程有形象、直觀的了解。大部分老師都會(huì)帶學(xué)生到實(shí)驗(yàn)室結(jié)合具體的計(jì)算機(jī)實(shí)物進(jìn)行操作與指導(dǎo)。雖然這種方法可以讓學(xué)生切身感受到計(jì)算機(jī)的組裝過(guò)程，但在實(shí)際操作中還是存在一定的弊端。比如，老師沒(méi)有充足的時(shí)間對(duì)每位學(xué)生都進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)指導(dǎo)，而學(xué)生們也希望能夠按照自己的想法去進(jìn)行實(shí)踐。為了更好地解決這些問(wèn)題，可以嘗試?yán)锰摂M現(xiàn)實(shí)技術(shù)來(lái)學(xué)習(xí)這些教材內(nèi)容。VR技術(shù)可以將圖片、聲音、動(dòng)畫(huà)、文字等媒體表現(xiàn)形式進(jìn)行有機(jī)地結(jié)合，通過(guò)巧妙地設(shè)計(jì)制作出具有沉浸感和交互性，并且生動(dòng)活潑的教學(xué)課件，以滿足學(xué)生可以從多種角度進(jìn)行學(xué)習(xí)和實(shí)踐的教學(xué)要求。同時(shí)，還可以給學(xué)生營(yíng)造一種仿佛置身其中的感覺(jué)，使他們能夠更好地理解課本內(nèi)容。在“操作系統(tǒng)”這門(mén)課中，進(jìn)程管理和處理機(jī)調(diào)度是比較難理解的地方，尤其是生產(chǎn)者和消費(fèi)者以及死鎖問(wèn)題。老師可以結(jié)合3Ds Max制作VR課件，將生產(chǎn)者和消費(fèi)者以及死鎖問(wèn)題的原理利用課件形象生動(dòng)地展示給學(xué)生，使學(xué)生對(duì)其原理有一個(gè)深刻的理解。在進(jìn)行數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的講解過(guò)程中，常見(jiàn)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的算法思想較抽象，在演示時(shí)不容易讓學(xué)生掌握，這也是計(jì)算機(jī)課程教學(xué)里較為困難的一點(diǎn)。這個(gè)時(shí)候，也可以通過(guò)使用VR技術(shù)來(lái)進(jìn)行處理，把抽象的算法過(guò)程直接地呈現(xiàn)給學(xué)生，便于學(xué)生的理解與掌握。在講解信息編碼、二進(jìn)制以及十進(jìn)制這些基本概念時(shí)，也可利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)制作一些游戲案例，這樣既可以激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，又可以通過(guò)游戲中設(shè)置的問(wèn)題來(lái)提高學(xué)生主動(dòng)思考問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力。

4.2虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)可以生成計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中所需的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，包括實(shí)驗(yàn)對(duì)象、實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備、實(shí)驗(yàn)室環(huán)境，還有自評(píng)、測(cè)試、導(dǎo)航等實(shí)驗(yàn)信息資源。既可以利用虛擬技術(shù)虛擬出一個(gè)構(gòu)想的實(shí)驗(yàn)室，也可以重現(xiàn)某一現(xiàn)實(shí)的實(shí)驗(yàn)室。比如，在計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)安裝以及調(diào)試實(shí)驗(yàn)中，可以使用VMware軟件創(chuàng)建出一臺(tái)和真實(shí)計(jì)算機(jī)相同的虛擬機(jī)，這種虛擬機(jī)具有獨(dú)立的硬盤(pán)、操作系統(tǒng)和內(nèi)存空間，并且獨(dú)立運(yùn)行，所以即便某臺(tái)虛擬機(jī)出現(xiàn)了故障，也不會(huì)對(duì)物理機(jī)和其他虛擬機(jī)產(chǎn)生影響。而且它的投入成本較低，安全性較高。每臺(tái)虛擬機(jī)都可以根據(jù)用戶的需要安裝不同的操作系統(tǒng)，比如Linux、Windows，可以滿足多種學(xué)習(xí)要求，真正實(shí)現(xiàn)了一機(jī)多用。當(dāng)然，如此所構(gòu)建的虛擬網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室并非十全十美，也是缺在一定缺陷的，如：虛擬機(jī)的啟動(dòng)速度相對(duì)較慢且各虛擬機(jī)之間的交互性也需改善。但是虛擬網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室的優(yōu)勢(shì)也是非常明顯的，相較于傳統(tǒng)的物理網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室，每臺(tái)虛擬機(jī)具有很好的獨(dú)立性和隔離性。同時(shí)在對(duì)虛擬機(jī)進(jìn)行使用的過(guò)程中，學(xué)生都具有管理員身份，因此學(xué)生具有實(shí)際的上機(jī)體驗(yàn)。另外，虛擬機(jī)在配置設(shè)定之后不會(huì)受到其他虛擬機(jī)的影響，所以在資源分配方面更加合理。而且虛擬機(jī)的適應(yīng)性較強(qiáng)，當(dāng)計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)要求發(fā)生變化時(shí)，只需改變虛擬機(jī)的配置即可，不需要再另購(gòu)計(jì)算機(jī)設(shè)備，進(jìn)而節(jié)省了教學(xué)成本。除了虛擬機(jī)，還可以利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)模擬其他的實(shí)驗(yàn)環(huán)境。比如，在電子商務(wù)課程的實(shí)驗(yàn)中，可以對(duì)商務(wù)環(huán)境進(jìn)行虛擬，讓學(xué)生切身感受到現(xiàn)場(chǎng)交易的氣氛，并且參與到交易過(guò)程中。在數(shù)字電路課程的實(shí)驗(yàn)中，可以利用虛擬的電路器件來(lái)進(jìn)行電路設(shè)計(jì)，免去了購(gòu)買(mǎi)器件的費(fèi)用。在建設(shè)廣域網(wǎng)和城域網(wǎng)的教學(xué)實(shí)驗(yàn)中，可以利用VR技術(shù)模擬出一個(gè)真實(shí)的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，學(xué)生可以親身體驗(yàn)，如同現(xiàn)場(chǎng)操作一樣。通過(guò)虛擬實(shí)驗(yàn)室來(lái)進(jìn)行計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)操作，既可以節(jié)省實(shí)驗(yàn)時(shí)間，又能夠達(dá)到真實(shí)、直觀的實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果，尤其是對(duì)于那些具有一定隱蔽性結(jié)構(gòu)原理的講解以及無(wú)法重組的儀器設(shè)備的仿真訓(xùn)練，計(jì)算機(jī)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)有效避免了真實(shí)實(shí)驗(yàn)操作所可能發(fā)生的危險(xiǎn)，減少了設(shè)備投入方面的開(kāi)銷(xiāo)。

5結(jié)束語(yǔ)

計(jì)算機(jī)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在計(jì)算機(jī)教學(xué)中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，尤其是在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，它不僅可以降低教學(xué)成本、節(jié)省教學(xué)時(shí)間，而且還可以為學(xué)生提供好的實(shí)踐操作機(jī)會(huì)，創(chuàng)造了良好的教學(xué)環(huán)境，提高了教學(xué)質(zhì)量。因此，應(yīng)當(dāng)推廣計(jì)算機(jī)虛擬技術(shù)在計(jì)算機(jī)教學(xué)領(lǐng)域中的應(yīng)用，使計(jì)算機(jī)教學(xué)水平再上一個(gè)新臺(tái)階。