SCI论文（www.lunwensci.com）:
摘要：植物学是高校中重要的基础课程之一。随着虚拟现实技术（VR技术）近年来在教育领域发展迅速,本文主要论述VR技术在高校植物实验中的应用。大学生在室内外进行植物实验课程时，通过使用VR产品能够更加全面掌握教师的教学内容，避免因客观因素造成的观察不仔细、不全面等问题。同时，VR产品帮助提高学生学习的积极主动性和创新性。
关键词：VR技术；植物实验；教育
本文引用格式：赖芬菊，等.VR技术在高校植物实验中的应用[J].教育现代化,2020,7(36):152-154.
Application of VR Technology in Plant Experiment in Colleges and Universities
LAI Fen-ju，LIN Yu-xiang，LIU Hao-ju
(Jiangxi Agricultural University，Nanchang Jiangxi)
Abstract:Botany is one of the important basic courses in Colleges and universities.With the rapid development of virtual reality technology(VR technology)in the field of education in recent years,this paper mainly discusses the application of VR technology in the plant experiment in Colleges and universities.When college students carry out the plant experiment course indoors and outdoors,they can master the teaching content of teachers more comprehensively by using VR products,and avoid the problems of careless observation and incompleteness caused by objective factors.At the same time,VR products help improve students’initiative and innovation in learning.
Key words:VR technology;Plant experiment;Education
一引言
植物学是高校中重要的通识性基础课程之一，也是生物相关专业的专业基础必修课程。VR技术是通过计算机模拟现实世界，为用户创造出一个三维空间的虚拟环境，并且能够模拟视觉，听觉，嗅觉等感官感觉的传感技术，自提出以来备受关注，发展迅速。因其产品能创建一个虚拟现实的信息环境使用户身临其境而应用广泛。
二VR技术的优势及发展
（一）VR技术的起源及发展
VR技术最早起源于美国，最早由Ivan Sutherland（1965）提出，此后，人们开始了对虚拟现实技术的研究。三年后，Ivan Sutherland又提出了头盔式三维显示装置的设计思想，促进了三维立体显示技术的发展[1]。直到20世纪末，一些完善的仿真传感设备，例如数据手套、立体声耳机等出现以及相应的计算机软硬件系统也被研制出来以后，科学家们对VR技术的研究才更加深入具体，在中国，VR技术近年来成为了一个研究和开发的热点，2019年10月19日世界VR产业大会新闻发布会在南昌召开，这届大会的参会嘉宾和参展企业的数量较去年都有增长，三百多位演讲嘉宾中有相当一部分嘉宾来自其他国家和地区，观众数量庞大，参会参展企业有一千多家。由此可见，VR技术在中国影响之大。随着5G时代的到来，VR技术依托更快的网速和更成熟的网络技术必将迎来一个新的发展。
（二）VR技术的优势
虚拟现实技术具有沉浸性、交互性和构想性的特点。虚拟现实技术开发的产品能够让用户有一个不同于以往的一种新的体验，它可以让用户通过交互设备身临其境，拥有视觉、听觉等感官感受，并全身心地投入到虚拟现实环境中，有如同现实一般的感受。目前，VR技术的应用广泛，它可应用于医疗卫生领域，科学领域，教育领域，军事航天领域等多个方面。VR在现代教育观念、教学内容和手段、教学效果评价等各个方面都有非常重要的实用价值[2]。如果我们将VR技术引入高校植物实验课教程中，可以避免因药品有毒性或实验操作步骤不安全而造成的教学安全等问题，实验教学安全得到了巨大的提高。同时教师以新的教学模式提高教学质量，在高校实验室引入VR技术更利于高校培养本科生和硕士。
三 高校植物实验教学存在的缺陷
目前，高校植物实验教学存在一些不足之处。比如，在户外上植物实验课时，老师教学生认识植物的种类和结构，由于学生人数过多，不能一对一全面地让学生掌握知识；实验条件有限设备老化导致学生做植物实验时出现结果有误，现象不明显等问题；学生上课积极性不高，部分学生上实验课低头玩手机，或部分同学习惯用手机拍摄显微镜中所观察到的装片图像，造成操作显微镜的能力下降等现象[3]。
四 将VR技术应用于植物实验的优势
（一）VR应用于课堂
VR技术应用于植物实验中可以解决一些困扰和问题。例如在课堂上，将VR技术应用于老师的课件，老师可通过操作计算机调整课件内容，学生通过佩戴VR眼镜看投影屏幕，所看到的图片就是立体的图形，并且能感受到真实的物体运动等过程，还有与老师互动的环节。VR设备极大地调动了学生学习的主动性，使教学更加便利，生动形象。
（二）VR应用于户外植物实验教学
在户外上植物实验课时，老师带领学生户外教学时，学生通过佩戴VR眼镜可以在虚拟的三维空间中不受时空限制立体地观察各种类型的植物以及植物在不同季节和地区的形态特征。另外，学生可以双手戴上特殊手套操作虚拟对象。VR技术为学生提供的一个实验操作空间让学生不仅能够动手操作实验，而且能够观察虚拟对象，VR技术提供的虚拟环境在常规教育中很难获得，沉浸式VR支持三种知识构建的体验，一是虚拟环境中对象大小的操作，二是信息的传导，三是抽象概念的具体化。在现实的学习教学中，我们的技术很难达到这种水平[5]。VR技术可以在户外实验学习上提供一个视觉、听觉、触觉、动觉等三维沉浸式环境，与其他传统技术相比，它更具有优势：具有高度互动性，能够提供真实世界难以提供的学习体验，增强了教学的吸引力和趣味性，调动了学生的学习积极性。
（三）VR应用于植物实验室
在实验室，学生使用显微镜观察植物的微观结构，VR设备可以让学术不受设备时间等条件的限制观察植物各部位的微观结构及它们各时期的特征及变化等。例如在植物质壁分离实验中应用VR技术，既可以作为课堂演示教学，又可以作为虚拟操作考试，考察学生实验操作能力[6]。
在全国大多数高校生物类专业中，教师都注重培养实验动手能力强的学生，VR技术可以提供这种虚拟现实的实验操作环境，学生在这个环境中会体验更加真实，他们可以反复操作实验以达到熟练水平，借以积累实验经历，提高实验动手操作能力，同时也保证了学生自身安全，节省了实验经费和材料。
1.创建VR模拟植物实验室
高校可利用VR技术创建模拟植物实验室。学生可在实验过程中反复操作，不但不会造成实验材料的浪费，达到预期的实验效果，还可以减少了教学经费的开支[7]。
例如：在VR模拟植物实验室中观察花药和花粉的结构及其发育过程：实验前，老师播放实验演示视频并讲述注意事项，学生佩戴VR眼镜观看演示操作。
实验中，学生先将姓名学号录入系统，以便老师指导教学。学生戴上特殊手套，开始进行模拟实验。取不同发育时期的百合花药永久制片，先在低倍镜下找到花药，区分出花药的各部分结构，学生区分每一个花药结构后反馈给系统，系统自动记录人数。镜头对准其中一个花粉囊，再转动高倍镜，再高倍镜下花粉粒。学生可观察到不同时期的花粉的不同形态结构。
系统自动检测每一个操作步骤，若学生操作步骤有误，系统自动提示正确的操作步骤，若系统检测出学生同一个步骤出错三次，系统提示老师，由老师提示学生正确的操作。通过VR设备，学生可反复操作多次，加强学生学习效果。
五VR技术应用于植物实验的挑战与缺陷
目前，VR技术还处于发展初期，技术还不够成熟，虚拟世界的环境真实感、力反馈的感知等仍有待提高[8]。学者王楠，廖祥忠认为VR技术不够人性化，用户体验VR产品时间太久会感到眩晕，眼镜厚重等，分辨率不高，目前许多公司生产的VR产品尚不能让用户拥有最佳的体验效果(王楠and廖祥忠2017)。
VR技术的应用也存在一定的局限性。VR应用于影视，游戏娱乐等方面较多，然而在教育方面的应用较少。我国的学校数量大，学生群体庞大，但熟悉VR方面的人才却占少数，因而具有很大的发展潜力[9]。关于创建模拟实验室方面，需要的成本高，资金大，许多高校经费有限。在教学体验方面，目前的VR技术还无法达到模拟做实验时的手感、温度等感官感受，学生长时间接受模拟教学，容易导致实体教学被遗忘；另外，长时间沉浸在虚拟世界中，有可能会对学生的身心造成一定伤害[7]。面对这些问题我们应提出合理解决方案，调整教学模式方法。
六结语
目前，VR技术得到了我国大批学者，企业家等的重视。我国正在利用VR技术与AR技术，人工智能等技术相互结合研究和开发新的产品，随着5G技术的逐渐推广和应用，VR技术在更快更高质量的网速下将会给用户带来更高效真实的体验[10-12]。
VR技术的优势和广泛应用表明，它在教育领域具有巨大的应用前景，将VR技术应用于高校实验教学中，与时俱进，这也将会是教育的一大变革。VR技术在植物教学方面将增强传统教学难以解释的知识点的表达以及通过独特的方式提高学生的参与度，开拓学生的思维，让学生更加轻松、直观地掌握教学知识，并通过互动提高自身能力，我们的课堂因此也将收获更好的效果[13]。在未来，VR技术为一种新生的事物，将帮助我们更便利且高质量地培养学生，它可以节省大量的时间和教学资源，提高实验教学质量，使高校植物实验课的教学更具趣味性，安全性以及便捷[14,15]。
参考文献
[1]Sutherland IE(1965)The ultimate display.Multimedia:From Wagner to virtual reality:506-508.
[2]钱雨.虚拟现实技术的应用与挑战[J].吉林艺术学院学报,2018(02):27-31.
[3]胡德昌,张萍,王仲礼,等.高校植物学实验课程教学过程中的问题及对策[J].高校生物学教学研究(电子版),2017,7(01):54-57.
[4]曾巧如,黄东兵,吴碧珊.VR技术在园林教学中的应用[J].佳木斯职业学院学报,2020，36(03):56-57.
[5]段丹萍.多种理论视角下的VR教育应用研究综述[J].中国教育技术装备,2019(06):54-56+60.
[6]商勇,蔡树男.VR技术在植物细胞质壁分离实验操作考试中的应用[J].生物学教学,2019,44(07):39-40.
[7]高安崇,周靓,王秀娜,等.VR技术在动物科学实践(实验)教学中的应用研究[J].黑龙江畜牧兽医,2019(07):157-159.
[8]范秀敏.深度沉浸:VR技术的发展[J].互联网经济,2016(11):32-35.
[9]吴慧思.初探虚拟现实技术在我国教育领域的发展[J].传播与版权,2019(01):166-168.
[10]伍坪.浅谈VR技术在高职建筑类课程中的应用探索与实践[J].教育现代化，2017，4（34）：208-209.
[11]尹立云.数字艺术设计专业引入虚拟现实(VR)的必要性[J].教育现代化,2018,5(35):154-155.
[12]隋文涛,等.VR开发在传感器课程设计中的应用[J].教育现代化,2019,6(16):141-144.
[13]刘涛.浅谈虚拟现实与农学课堂教学的有机整合[J].教育教学论坛,2018(25):169-170.
[14]张丹，等.VR开发在教学中的应用[J].教育现代化,2019,6(18):127-129.
[15]乔建委，等.VR技术在检测技术实验教学中的运用开发[J].教育现代化,2019,6(18):123-124.
关注SCI论文创作发表，寻求SCI论文修改润色、SCI论文代发表等服务支撑，请锁定SCI论文网！ 文章出自SCI论文网转载请注明出处：https://www.lunwensci.com/jiaoyulunwen/31000.html
