一、学前教育的特点
学前幼儿的认知水平在学前教育阶段逐步发展，在这个时期，幼儿处于认知水平的敏感期，教师应格外注意幼儿的学习心态，满足幼儿在该时期的内在学习需求，进而提高幼儿的认知水平，否则幼儿会因内在需求得不到满足而丧失学习兴趣，错过学习的最佳时期。在学前教育阶段，幼儿对外物的认知主要受到兴趣的驱使，通过观察直观的外物形象达到认知的目的，这个过程中由于幼儿的抽象思维还没有发展，所以主要以形象思维为主且完全依赖于实物，例如自然现象、颜色、动画、声响和图案等。在这个阶段，幼儿对外界保持着强烈的好奇心，注意力无法长时间高度集中，导致教师在教学过程中无法很好地完成教学任务，教学质量较低。卡尔•雅思贝尔曾说，在学前教育过程中，对幼儿最重要的不是科学规律，而是在精神世界中充盈着直观的现象和图片。所以，学前教育涉及到幼儿心理学、教育学等多方面的知识，是一门综合性强的学科，具有较强的实践性。在学前教育阶段充分利用虚拟现实等信息技术，可最大程度地发挥虚拟现实技术的价值和意义，提高学前教育的教育水平。
二、虚拟现实技术的类型
《学前教育信息技术应用》一书在项目一中聚焦信息技术，对信息技术进行了系统全面的阐释。首先，明确了信息技术的概念、分类等。该书主要介绍了虚拟现实技术和人工智能技术在学前教育中的应用，其中虚拟现实技术主要分为分布式、桌面式、沉浸式和增强现实式。分布式虚拟现实技术是通过专业设备将多个用户联系在一起，创造一个虚拟的空间，用户可以共同在虚拟空间中进行体验，并相互之间进行互动、交流和学习，同时获得更高的虚拟效果，达到合作的目的。桌面式虚拟现实技术的体型较小，是支持电脑平台的极低的桌面电脑游戏系统。用户可使用PC来观看、感受和感知虚拟世界，并通过鼠标、键盘和替代设备进行操作，以体验虚拟氛围。但由于用户在使用过程中会受到周围环境的干扰，导致沉浸感和体验感较差，是一种原始的虚拟现实技术。沉浸式虚拟现实技术的系统较为复杂，用户的听觉通过头盔、视觉通过VR眼镜、触觉通过数据手套等实现与外界的完全隔离，消除了周围环境的干扰，全身心地沉浸在虚拟环境中，体验逼真的虚拟世界。增强现实式虚拟现实技术是将现实与虚拟世界结合起来，使用户处于半真半假的环境中，并通过与环境的交互行为提高沉浸感。该书通过对虚拟现实技术等信息技术的介绍，为后续该技术在教学过程中的实际操作奠定了坚实的基础。
三、虚拟现实技术在学前教育中的作用
在学前教育教学过程中应用虚拟现实技术可弥补传统教学的不足。学前教育阶段，教师主要采用游戏的方式进行教学，但这种教学手段无法一直保持课堂的趣味性。在教学过程中使用虚拟现实技术，利用该技术沉浸性和交互性的优势展开情景教学，教师在教学过程中为幼儿设计有趣的互动式游戏，使幼儿主动参与进游戏过程中，激发幼儿的兴趣，进而提高教师的教学质量和效果。在传统游戏教学过程中，教师往往需提前准备好游戏或科学活动所需的器械，费时费力且具有一定的危险性，利用虚拟现实技术可省略对实验器械的准备，只需在虚拟现实技术中设计好要演示的事物，即可在应用过程中让幼儿沉浸在逼真的环境中，更安全直观地进行学习。将虚拟现实技术应用于学前教育过程中，可打破传统教学在时间和空间上的限制。社会上部分学前教育学校在教授幼儿宇宙科学时，为了让幼儿更好地了解宇宙，即利用虚拟现实技术来模拟宇宙天体的形状和运动轨迹，学前幼儿通过佩戴3D交互设备，可直观地观看宇宙天体的运动和地球的形状，并在教师的讲解下进一步了解各大星系以及太阳系的其他行星，打破了空间上的限制，同时在对幼儿进行远古时代恐龙方面的教育认知时也可采用桌面式虚拟现实技术，打破时间和空间的限制，激发幼儿对生物的兴趣。在学前教育过程中采用虚拟现实技术可提高幼儿学习的主动性。由于虚拟现实技术的沉浸性和交互性，且可以呈现三维立体的真实环境，教师在授课过程中应用虚拟现实技术可优先提高幼儿的积极性。例如，教师在教授安徒生童话或格林童话等故事时，通过虚拟现实技术来模拟出童话中的场景，幼儿通过佩戴专业设备与童话中的动物或任务进行对话，进而融入到故事中，增强了学习的体验，激发了幼儿对学习的兴趣，提高了幼儿自主学习的意识。
四、虚拟现实技术在幼儿教育中的应用
论文摘要 ：利用计算机生成模拟环境的虚拟现实技术，能将三维空间的意念清楚地表述出来，使学习者直接、自然地与虚拟环境中的各种对象进行交互作用。桌面式虚拟技术成本较低，便于在教育领域广泛应用，它有利于创设新型的教学环境，强化学生学习的主体地位．激发学生学习的积极性和创造力，使教学获得事半功倍的效果。
自20世纪 80年代以来，以多媒体技术、人机接口技术、传感技术和人工智能等学科为支撑的虚拟现实技术迅猛发展，逐渐渗透到经济、文化、军事以及人们生活等诸多方面，成为近年来国际科技界关注的一个热点。同时，虚拟现实技术也以极快的速度渗入教学领域，为教育的发展提供了一个极好的契机。对于教育事业来说，虚拟现实技术能将三维空间的意念清楚的表示出来，能使学习者直接、自然地与虚拟环境中的各种对象进行交互作用，并通过多种形式参与到事件的发展变化过程中去，从而获得最大的控制和操作整个环境的自由度。因此，该项技术的发展在很多教育与培训领域，具有明显的优势和特点。谋求虚拟现实技术更合理地应用于教育教学，为学习者创建更和谐的教育环境已成为一个新兴的教育研究课题。
一、 虚拟现实技术应用于教学的原则
(一)促学为本，实用为先
所谓虚拟现实技术(virtuaI ReaIity，简称VR)，是指利用计算机生成一种模拟环境，并通过多种专用设备使用户 “投入”到该环境中，实现用户与该环境直接进行自然交互的技术；虚拟现实技术叮以让用户使用人的自然技能对世界中的物体进行考察或操作，同时提供视、听、摸等多种直观而又自然的实时感知。
虚拟现实技术应用于教育教学将以促进学习者学习为根本目的，先进的技术手段也将服务于教学需求。随着虚拟现实技术自身的发展 ，已出现了多层次化的发展趋势，按其交互和浸入程度的不同可以被分为桌面式、沉浸式、叠加式和分布式虚拟现实系统等四类。其中桌面式的虚拟现实技术通过相对低廉的硬件产生较真实的效果 ，比较简单，需要投入的成本也不高，在教育领域内有着相当的发展远景，易于普及。桌面式虚拟现实技术仅使用个人计算机和低级工作站，把计算机的屏幕作为参与者观察虚拟环境的一个窗 口，使用简单 的外部设备(如：键盘、鼠标、力矩球、立体眼镜等)来驾驭虚拟环境和操纵虚拟物体。使学习者能够在虚拟的学习环境中扮演一个角色，全身心地投入到学习环境中去，这对他们的技能训练非常有利。利用虚拟现实技术，可以进行例如军事作战技能、外科手术技能、教学技能、体育技能、汽车驾驶技能、电器维修技能等各种职业技能的训练。由于这些虚拟的训练系统无任何危险，学习者可以反复练习，直至掌握操作技能为止。像北京航空航天大学计算机系虚拟现实与可视化新技术研究室在国家 863计划支持下 ，作为集成单位，与国防科技大学、浙江大学、装甲兵工程学院、中科院软件所和解放军测绘学院等单位一起建立 了一个用于虚拟现实技术研究和应用的分布式虚拟环境基础信息平台(DVENET)。在该平台中可以实现包含远程的数十个武器虚拟平台在同一块逼真地形下进行协同作业或对抗演练。参演人员 (即用户)可以通过不同的交互方式控制真实的或虚拟的武器仿真平台在虚拟战场环境中进行异地协同与对抗战术演练。
虚拟现实技术实现了皮亚杰“把实验室搬到课堂上去”的设想与实践，也符合建构主义学习理论关于“学习是一种真实情境的体验”的观点。
(二)乐用为本，适用为上
尝试虚拟现实技术在教学中的运用，要求教师在教学设计中寻找到虚拟现实与教学的最佳结合点和切人点。虚拟现实技术运用于教学必须适当。目前来讲开发一个虚拟系统耗时费力，并不是件容易的事，而我们的教学也不是所有的内容都需要运用虚拟现实技术，可以从时间效能上优化选择，适合用多媒体技术的用多媒体 ，适合用虚拟现实技术的就用虚拟现实技术。
尝试在教学 中运用虚拟现实技术必须适度，教学内容和表现形式必须统一，还要注意给学习者留下足够的思考空间，运用不适当反而会使学习者沉浸在虚幻的世界中，难以自控。虚拟现实有其二重性：对于人的感官来说，它是真实存在的；对于所构造的物体来说 ，它又是不存在的。因此，能利用这一技术模仿许多高成本的、对人有危险的、或目前尚未出现的真实环境是极有价值的。例如，“仿真物理实验室”系统中，就使学生可以通过亲身实践——做、看、听的方式来学习。使用该系统，学生们可以停止时间的推移，以便仔细观察弹簧振子在关键点的运动轨迹随时间的变化过程；可以很容易的演示和控制物体的平抛运动的运动；还可以通过交互式数据模拟 “让小车沿长木板匀速运动”等各种实验，从而较深刻地理解物理概念和定律。虚拟现实技术应用于教学是一项全新的课题，没有多少现成的经验可以借鉴。但正因为没有经验，正因为困难重重，这个课题所拥有的创造空间必然是空前广阔的。
二、虚拟现实技术运用于教学的功能优势
虚拟现实技术是计算机产生一种人为的空闯环境，通过多种专用设备让用户在视觉、听觉、触觉、嗅觉等多种感官上产生一种沉浸于虚拟环境的感觉。与传统的人机交互技术相比，虚拟现实具有三个最突出的特征 ：交互性、沉浸感和想象性。这些特征应用于教育中主要有以下方面突出的优势。
(一)创设 交互式学习环境，有利于促进学习方式的转变
《新课程标准 》强调学生学习方式的转变，积极倡导自主、合作、探究的学习方式，重视学生主动积极的参与意识和精神。运用虚拟现实技术计算机生成的学习环境，让学习者可以从自己的视点出发 ，利用 自然的技能和某些设备对这一生成的虚拟世界客体进行浏览和互动。这种技术方法不仅仅局限于常规的屏幕显示设备，而是多通道的人机交互模式，让学习者感觉似乎离开了自身所处的外部真实环境，已经沉浸在虚拟世界中，成为系统的组成部分。此时学习主要不是依赖教师的讲授，而是依靠学习者与环境的互动由学习者通过自身的感受 ，经过大脑思考和分析，形成目标实施策略，通过界面操作 ，系统接收信号，智能化地进行反馈，达到真正意义上的交互。这种探索性的学习，更有利于学习者进行自主的建构式学习。使人有可能从定性和定量综合集成的虚拟环境中得到感性和理性的认识，进而深化概念、产生新意和构想，主动地寻求、探索和接受信息。这一学习方式和原来的接受型、被动型的学习方式从本质上是不同的。学习方式的转变不仅仅是学习方法的转变 ，还涉及学习习惯、学习态度、学习意识、学习品质等心理因素和心理力量。
(二)提供多元化认知工具，有利于促进师生角色的转变
传统教学中，教师往往直接掌握教学活动，学生的主体地位受到很大的限制，学生合作少，探索性、创造性不易发挥。虚拟现实技术使教师的角色由传统意义上知识的传授者 、控制者，转变为学习活动的引导者、促进者和支持者。
虚拟现实技术可以从三维视觉、听觉、触觉或嗅觉等多途径，让学习者感觉自己融合在虚拟环境中，这不仅意味着把学习的主动权重新交给了学生，更意味着教师教的方式产生了根本的转变：由灌输变为启发、由领导变为诱导、由命令变为帮助。从而使以教师为中心，学生围着老师转的教学模式变成以学生为中心，老师为学生学习提供支持。这种支持可能是直接面对面的帮助，也可能是通过环境变量的控制进行的间接的帮助。由学生 自己决定学什么，怎么学 。
(三)虚拟现实技术运用于教学的价值取向
1．从关注运用新兴技术到关注教学内涵和效果
在教学中，新技术的使用都是为了提高教学效果。有时看似新鲜的技术反而阻碍了老师的创造思维，更改了原来的优秀教学计划，固然使课堂活跃了、使学生活跃了，但这却是以课堂内涵和教学效果的弱化为代价的。表面上看是将虚拟现实技术运用于教学了，实际上却违背了教学的宗旨。在不断的实践中更多地关注运用新技术后，是否提升了课堂的内涵，是否优化 了教学效果，是否有利于促进学生发展?并且逐渐提高每次课堂教学、每个教学环节的效率的意识。
2．从关注少数学生到关注更广泛的学习群体受到班级集体授课形式的制约
传统的课堂教学中．教师对学生群体的关注往往不够广泛，往往只是比较积极的一部分同学活跃 在教师 的视野之内，而缺乏学习兴趣和学习动机的学生往往保持沉默。在虚拟现实技术与教学的整合中，教师可以运用虚拟技术手段，尽可能使每一个学习者都身临其境，感受学习氛围，调动每位学习者的积极性，激发他们的学习动机 。
3．从关注知识的传授与获得到关注学生的学习过程与方法
在虚拟现实技术运用到教学的探索中，若很多教师依然如往常一样将教学活动的重点放在相关知识的传授和相关结论的告知上，虚拟现实技术所起的作用仅仅是辅助教师教学的工具，其启发学习者思考、促进发展的内在功能并没有被激发出来。学习者的学习不仅意味着是他接受 了多少知识或结论，更是一个发现问题、分析问题、解决问题的动态过程，如果没有学习者的质疑、判断、比较、选择、分析、综合，没有多种观点的碰撞和论争，学习者很难学会获得知识的方法。在虚拟现实技术运用的过程中，教师可以引导学生关注自己的学习过程，引导学生反思 自己在学习过程中所采用的方法，从而使学生学会学习。
随着虚拟现实技术的发展和成熟，它将更准确地模拟和表现那些在现实中存在的，但在课堂教学环境下用别的方法很难做到或者要花费很大代价才能显现的各种事物。利用其交互性、沉浸性和操作性的特点来表现教学内容 ，充分调动学习者的主动性和创造性，解决教学中的重点和难点，促进学习者对学习素材的探索，提高教育教学的效能。我们相信虚拟现实技术作为一个新型的教育媒体，能使真实问题通过虚拟手段获得认知，解决以前无法解决的问题，将给教育带来一系列的重大变革，并逐渐受到教育工作者的重视和青睐，最终在现代教育领域得到广泛应用并发挥其重要作用，营造一个更和谐、更有效的教育环境 。
参考文献 ：
[1]申 蔚，夏立文．虚拟现实技术 [M]．北京：北京希望电子出版社 ，2002：4．
[2]刘世彬，刘兴彦．虚拟现实技术在军事中的应用研究 [J]．网络与信息 ，2008(9)：32．
关键词：虚拟现实；建筑；软件开发
一 虚拟与现实技术的定义以及主流开发平台
虚拟与现实又称灵境技术—简称VR。它是利用电脑模拟产生一个三维空间的虚拟世界，提供使用者视觉、 听觉、触觉、甚至味觉等感官的模拟，让使用者如同身临其境一般，可以及时没有限制地、直观地观察三度空间内的事物，并能够通过语言、手势等自然的方式与之进行实时交互，创建了一种适人化的多维信息空间。虚拟现实是一项综合集成技术，涉及计算机图形学、人机交互技术、传感技术、人工智能等领域，它用计算机生成逼真的三维视、听、嗅觉等感觉，使人作为参与者通过适当装置，自然地对虚拟世界进行体验和交互作用。虚拟与现实是一个软件跟硬件完美结合的产物，因此在开发虚拟与现实中我们除了使用必要的硬件设备满足我们的感官需要外，同时我们也要配合软件进行开发。目前主要使用的是三维软件以及交互式的开发平台，三维软件主要用Autodesk3DMAX以及AutodeskMaya、XSI、C4D等。现今在虚拟现实行业内出现的编辑软件不计其数，而比较热门的有四款软件，他们分别是：Unity3d、Virtools、VR-Platform、EON Studio。在这四款软件中，Unity3d尤为突出，稳稳的把握住了虚拟现实，独领。
Unity3D是由Unity Technologies开发的一个让玩家轻松创建诸如三维视频游戏、建筑可视化、实时三维动画等类型互动内容的多平台的综合型游戏开发工具，是一个全面整合的专业游戏引擎。Unity类似于Director，Blender game engine，Virtools 或 Torque Game Builder等利用交互的图型化开发环境为首要方式的软件其编辑器运行在Windows 和Mac OS X下，可游戏至Windows、Mac、Wii、iPhone和Android平台。Virtools是一种构建三维交互式虚拟系统十分便捷、非常有效的软件。特有的“可视化脚本交互设计界面”大大的降低了学习门槛。学者无须钻研艰深的程序语言，就能完成虚拟现实的制作，它也因为独具的游戏交互式功能，多被用于游戏的开发和制作。
VR-Platform三维互动仿真平台，是一款互动仿真能力较强的软件，现多被使用于实现场景的模拟和制作。EON Studio是一个完全基于GUI的设计工具，能够开发出许多实用性的训练、培训软件。在教育和技术培训行业运用较为广泛。
二 虚拟与现实技术在建筑设计方面的应用
虚拟与现实技术被广泛的运用到生活的各个方面，其中在建筑设计方面得到极大地运用。传统的建筑设计工程一般是设计师通过草图、文字以及个人的经验进行设计，然而对于一些复杂程度较高或者设计师未曾设计过的建筑而言，设计师很难对其进行详细的定位于分析，有些设计方案太过于概念化，无法跟实际环境进行关联。虚拟与现实技术帮我们解决了这样的难题，我们以大华房地产开发作项目为案例进行讲解，在大华房地产项目开发中，为了让用户能够切实的感受到虚拟世界与现实世界的差别，我们主要采用了比较顶端的两套开发软件：Autodesk3Dmax以及Unity3D。
（1）前期工作准备阶段
通过实地的考察，了解建筑工地所在的环境以及周边的设施，建立详细的数据库资料，为我们模拟周边真实的环境提供详细的数据。
（2）三维数字模型的制作阶段
项目方案确定之后，我们通过详细的施工图并结合拍摄的现场资料，以及前期所获得的数据资料，在三维软件中制作数字模型，在此我们使用的三维软件主要是3DMAX，采用多边形建模的方式，在运用三维软件模拟虚拟环境的时候，尽可能做到按照实际尺寸在我们电脑上等比例制作模型。在建模过程中要尽量完善，力求能够达到逼真环境的效果。我们通过三维软件建造模型，并通过灯光、贴图、材质、渲染等技术，让电脑制作出的三维模型能够达到逼真环境的效果。
（3）三维数字模型的烘焙制作
为了能够实现对三维场景中的建筑模型进行交互，我们需要对三维软件中制作的模型进行二次加工，只有这样方可进入到Unity3d，为了能够达到真实的环境效果我们需要对建筑模型进行烘焙，模型的烘焙是在3Dmax中进行的，采用的是Vray的烘焙方式，采用Vray烘焙可以获得比较真实的烘焙效果。烘焙的目的就是将颜色、材质、贴图、灯光信息直接记录在一张贴图上，这样我们在Unity3d中可以减少我们电脑的运算速度，更快的实时渲染，而不需要在后台进行渲染合成，减少运算的时间，烘焙后的贴图是将所有的信息（包括颜色、材质、灯光、贴图）都集中在了一张贴图的上面，我们将贴图的格式存储为TGA格式，我们后期也可以采用Photoshop软件将贴图中有瑕疵的信息进行修改，进而能够达到一种更加完美的效果。
（4）虚拟与现实程序的开发以及运用
通过计算机语言的编写，控制可视化的场景模型，实现人机交互。让用户更大程度的感知建筑空间。由于Unity3d为我们提供了一个开放性的开发平台，支持C+语言、JS语言等多种计算机语言，那我们就可以通过计算机语言对我们虚拟中的建筑物体进行程序开发，通过计算机语言让虚拟中的物体执行我们想要的交互效果。
（5）交互式设备的开发
为了让用户能够更好的与建筑之间进行交互，我们需要一些传感设备，以此满足虚拟世界的3I特性：多感知性（Multi-Sensory）所谓多感知是指除了一般计算机技术所具有的视觉感知之外，还有听觉感知、力觉感知、触觉感知、运动感知，甚至包括味觉感知、嗅觉感知等。理想的虚拟现实技术应该具有一切人所具有的感知功能。由于相关技术，特别是传感技术的限制，目前虚拟现实技术所具有的感知功能仅限于视觉、听觉、力觉、触觉、运动等几种。浸没感（Immersion）又称临场感，指用户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使用户难以分辨真假，使用户全身心地投入到计算机创建的三维虚拟环境中，该环境中的一切看上去是真的，听上去是真的，动起来是真的，甚至闻起来、尝起来等一切感觉都是真的，交互性（Interactivity）指用户对模拟环境内物体的可操作程度和从环境得到反馈的自然程度（包括实时性）。构想性（Imagination）强调虚拟现实技术应具有广阔的可想像空间，可拓宽人类认知范围，不仅可再现真实存在的环境，也可以随意构想客观不存在的甚至是不可能发生的环境。由于浸没感、交互性和构想性三个特性的英文单词的第一个字母均为I，所以这三个特性又通常被统称为3I特性。
为此我们需要专门的一些接受设备、传感设备等其他的感知设备。通过这些设备的运用让我们可以更大程度的与建筑之间进行互动，达到虚拟与现实交互的目的。
三 虚拟与现实在建筑方面的发展前景以及趋势
现在各个国家都在加强对虚拟现实技术的应用以及开发，我国也一样，在虚拟建筑世界方面，都已经制作出了复杂的建筑模型，并且已经应用到城市生活中来，虚拟现实技术所涉及的领域十分的广泛，技术潜力巨大，在建筑方面的前景更是十分的广阔。随着数字化城市建设的蓬勃发展和网络技术的发达以及计算机软硬件的进展，虚拟现实技术在建筑设领域的应用将会更广，特别是随着三维可视化地理信息系统、真实与虚拟现实的集成、视景仿真和海量数据漫游等关键技术完善和走向实用，为在真实三维环境中实现虚拟建筑，提供了良好的技术条件和拓展空间。
参考文献
[1] 沈金良.虚拟与现实技术在工程设计方面的运用[J]科技交流，2004（3）.
Research on the Application of Virtual Reality Technology in Modern Education
REN Hai-peng，DENG Chun-hong，SUN Yu
（Anhui Technical College of Mechanical and Electrical The Department of Information Engineering，Wuhu 241002，China）
Abstract： In the "Internet plus" era， because of many advantages of MOOC， large-scale online， open and personalized courses， has been widely praised， more and more educators will introduce MOOC model of classroom teaching， and good teaching effect. However， MOOC teaching mode at the same time is not strict in the management of learning process， the learning atmosphere is not strong， and the interaction is weak. The application of virtual reality technology in MOOC teaching mode can create a brand new modern education mode， combine online learning with "reality" learning， and further improve teaching effectiveness. Based on this， this paper explores the combination path and significance of MOOC teaching mode and virtual reality technology， and provides guidance for educators to better apply MOOC teaching mode and virtual reality technology.
Key words： MOOC teaching model； virtual reality technology； modern education； network technology
虚拟现实技术自产生以来便受到相关领域的广泛关注。现如今，虚拟现实技术在各行业、各领域的应用已经并不鲜见。但是，其在现代教育中的应用还处于初步阶段。虚拟现实技术与MOOC教学模式的结合可以发挥最佳整体效益，为现代教育信息化、智能化发展注入一支“强化剂”[1]。因此，MOOC教学模式与虚拟现实技术在现代教育中的综合运用成为广大教育工作者共同关注的一个课题。
1 MOOC教学模式与虚拟现实技术简介
1.1 MOOC教学模式
MOOC是一种全新的在线课程教育模式，起源于网络开放课程。 MOOC教学模式是依托互联网技术建立的一种大规模互动参与的在线教育课程模式[2]。MOOC最大的优势在于以微小的知识点为单位，展开大规模、开放性、网络性教学。基于MOOC的教学模式下，学生可以根据自己的学习需求，自主选择学习时间和学习内容[3]。
2007年，美国犹他州大学的David Wiley首次在网络上了一门开放课程，受到广泛的关注。2011年，可汗学院创立，学院创始人萨尔曼?可汗（Salman?Khan）开创了利用互联网传授免费视频公开课的教育形式，使得MOOC这种新的在线学习模式开始广泛流行，美国的顶尖大学陆续设立网络学习平台。在 MOOC潮流带动下，国内的一些一流大学也陆续开设MOOC课程，最具代表性的是“华文慕课”，这是由北京大学与阿里巴巴联合打造的慕课平台。此外，还有“学堂在线”“好大学在线”“MOOC学院”等。随着MOOC教学理念的完善和教学模式的发展，逐渐演变出两种不同的模式，一种是cMOOC，强调从学习者的学习需求出发，搭建学习内容的关联性；另一种是xMOOC，以行为主义学习理论为支撑，突出课后作业、章节测试、线下交流等环节，强化知识点的理解和吸收[4] [5]。
1.2虚拟现实技术
虚拟现实技术指的是利用计算机技术为学习者提供给一个可感知的三维空间虚拟环境，在这个虚拟环境中学习者可以通过视觉、听觉、触觉相互感知和交流，产生一种身临其境之感[6] [7]。简言之，虚拟现实技术就是通过计算机图形学、人机交互技术、传感技术等现代网络技术的综合运用，为学习者创造一个逼真的虚拟世界，让学习者在虚拟世界中实现各种现实世界的学习交流和活动。相比于传统的模拟技术，虚拟现实技术具有许多无可比拟的优势及特点：
1）交互性。虚拟现实技术中的人机交互处于一个开放的动态环境中，可以实现与自然技能十分接近的交互。
2）沉浸感。在基于虚拟现实技术的三维虚拟环境中，学习者可以通过多种感官感知虚拟世界中的一切，从而完全沉浸在这个虚拟世界中。
3）构想性。现实世界中有许多情境只存在于人们的想象中，还有一些虽真实存在却不易被察觉到的情境，虚拟现实技术可以通过夸张的形式把抽象的思?S变得具体化。
2 MOOC教学模式与虚拟现实技术的结合路径
2.1成立MOOC虚拟交流中心
基于虚拟现实技术交互性、沉浸感和构想性的特征，可成立MOOC虚拟交流中心，作为辅助学习平台。学习者登录这个平台后，系统会自动为其分配一个虚拟角色，这个虚拟角色是学习者在虚拟世界中的“替身”。学习者掌握对虚拟角色的控制权，可根据自己的学习需求及兴趣，自由操控“替身”在虚拟环境中的学习活动。
MOOC虚拟交流中心包含三个功能模块，分别是师生答疑模块、探索学习模块和知识分享模块。在师生答疑模块中，学生可通过控制虚拟角色，就自己学习过程中遇到的疑问和困难，向教师或智能机器人发出提问；在探索学习模块中，学习者可进入虚拟教室，根据自己实际的学习需求，选择自己感兴趣或想学习的MOOC课程，更好的扩展自己的知识面；在知识分享模块中，学习者可自主创建知识讲堂，构建知识内容，与其他学习者一起分享知识收获或心得。
与单一的MOOC教学模式相比，基于虚拟现实技术的MOOC虚拟交流中心具有诸多特点及优势。从学习氛围方面讲，MOOC虚拟交流中心的学习环境都是“仿真”的，学习氛围更加浓厚；从学习者参与度方面讲，学习者可以通过操控虚拟角色与虚拟教师进行实时交流，在线解答，增强人机交互性，从而激发学生的参与兴趣；从学习方式的角度讲，在MOOC虚拟交流中心，学习者不再是被动地接受知识，还可以自主探索知识、传播知识、分享知识。
2.2构建MOOC虚拟交流技术
构建MOOC虚拟交流中心需要三维建模技术、碰撞检测技术、场景控制技术以及网络通信技术等关键技术的支撑。
1）三维建模技术
为提升学习者在MOOC虚拟交流中心的沉浸感，可利用三维人物建模技术，构建学习者及教师在这个虚拟学习环境中的“替身”，并编写虚拟人物的物理属性和行为属性，由学习者操控。
2）碰撞检测技术
常规的Unity碰撞检测器不能满足人与事物之间的碰撞检测。因此，要对常规的Unity碰撞检测技术进行改进，使之达到更加逼真的效果，满足虚拟人物在虚拟交流中心学习的真实感。具体而言，可通过模型分解、添加碰撞器等技术手段，使碰撞检测更加贴近现实生活。
3）场景控制
场景控制主要包括相机控制和人物行为控制两个方面。可以通过鼠标滚动调整视角范围，转变场景。对于人物行为的控制，可通过添加行为控制组件的方式实现。
4）网络通信技术
网络通信技术是学习者在MOOC虚拟交流中心与虚拟教师或其他学习者交流互动的必备技术。在这项技术的支持下，学习者可以自主选择需要的虚拟答疑室，连接对应的服务器。同时，还可以自主创建知识讲堂，其他学习者通过网络通信技术可连接该服务器，互相分享、交流知识。
3 MOOC教学模式与虚拟现实技术在现代教育中运用的意义
基于虚拟现实技术的MOOC教学模式是信息技术和网络技术在现代教育领域的演进，是未来MOOC教学系统发展模式的新构架。它突破了传统MOOC教学模式下教学资源单一、人机交互性差等限制，对MOOC教学模式乃至现代教育的发展发挥着重要作用。
3.1提供强大的教育服务能力
基于虚拟现实技术的MOOC教学模式为现代教育的服务能力注入了一针强效剂。它所具备的统筹大量软硬件的能力，大大提高了现代教育系统的教学能力和资源提供能力。从教学能力的角度讲，基于虚拟现实技术的MOOC教学模式能够更及时、便捷地为学生提供教学服务，解答各种疑难问题，这无疑是对传统教学手段的一大突破。从教学资源的角度讲，基于虚拟现实技术的MOOC教学模式下的教学资源更丰富、更生动，也更具吸引力。
3.2可配置和伸缩性
MOOC虚拟交流技术为基于虚拟现实技术的MOOC教学模式在现代教育领域中的应用提供了完备的技术支撑。当学习者数量骤增，基于MOOC教学模式与虚拟现实技术的现代教育系统可以在不更改应用架构的方式的情况下，仅通过增加硬件设备的数量，保证教育系统的正常运行；系统及功能上的定制取代代码级定制，不需要独立部署，就可以实现为不同用户提供灵活的自定义功能。用户的自定义范围包括组织机构、工作流程、文件管理体系和访问权限等；系统灵活的调整功能满足了不同学校的教学需求，为学校的发展与变化提供了技术保障。
3.3提高资源利用率
现代教育系统受自身结构限制，难以建立一个统一的教学系统。各地区的教育中心依据自身需求建立独立的资源系统，造成资源重复建设现象，带来不必要的损失。基于MOOC教学模式与虚拟现实技术的现代教育系统可以将各地区的教育资源进行整合并进行统一部署，成立MOOC虚拟交流中心，并免费对各地区开放，这样就避免了各地区资源重复建设的现象，有效地提高了资源利用率。
3.4成本低廉
基于虚拟现实技术的MOOC教学系统将各地中、低端服务器进行整合组成“云”，达到为用户提供高性能服务的目的，从而节约了了开发高端服务器的巨大投入。学生只需一台配置标准浏览器的终端就可以获取教学信息。基于MOOC教学模式与虚拟现实技术的现代教育单位具备的高性能服务能力所负担的数据中心管理成本相对低廉。现代教育机构可以将开发高端服务器的资金支出转化到招生、教学资源开发、教学管理等运营支出中，促进自身的发展。
3.5实现高效资源共享和就近访问
基于虚拟现实技术的MOOC教学系统统筹管理全部资源，统一提供资源服务，用户无需具备相关知识能力和实际操作能力，也无需知道资源在哪个服务器上，只需访问相应的客户端，就能获取需要的资源服务，实现资源的高效共享。系统自行分析资源访问者的IP地址及路由，并为资源访问者建立距离最近的资源链接，实行资源就近访问。由此可见，在基于虚拟现实技术的MOOC教育系统中，学习者可以不受时间、地点限制，获取最合理、最高效的资源服务。
【关键词】计算机 操作系统虚拟化 虚拟机 技术分析
1 虚拟机技术分析
1.1 虚拟机技术的起源
当今时代是智能化、数字化时代，虚拟化技术得到迅猛发展、推广，特别是在x86服务器上的应用引发了该技术的热潮，但是仅限于在大型主机上使用。从根源而言，可追溯至上世纪60-70年代，IBM公司研发了一种操作系统虚拟分区技术，允许用户在特定的主机上进行多系统操作，以便实现大型机资源的充分利用，同时也能降低使用成本。随后与虚拟机技术相关的新产品（例如IBM360/40，VM/370等）不断涌现，均具有虚拟机功能，可通过使用虚拟机监控器技术生成多种可独立运行的系统操作软件，实现虚拟功能的延伸使用。
1.2 虚拟机技术的发展
新世纪以来，IBM公司对虚拟机技术的研究步入了更深的层次，在不断的实`中，AIX5L v5.2问世，首先包括了IBM实现的动态逻辑分区。在动态逻辑分区中，能够允许机器在无需重启系统的情况下实现处理器、内存等各种组件在内的系统资源实时同步分配，在一定程度上提高了智能化，降低了系统管理难度，同时也因为资源使用效率不断提高而促使管理成本下降。然而这种虚拟化技术只能应用在大型机和小型机中，但是由于大型机和小型机普及程度较低，再加之不同型号产品与技术之间存在明显的兼容问题，导致该技术仍然得不到大众关注重视。现如今，虚拟化技术在x86服务器架构中得到推广应用，可以为技术的普及提供更为便宜、高性能以及稳定性高的服务器，首次向人们展示了该技术的广阔前景。此外一些用户已经将该技术投入使用于生产领域，通过虚拟化技术配置虚拟化的生产环境，这个过程中需要进行管理工具更新，因此为虚拟化技术的发展改进提供了必要的外部环境。
1.3 虚拟机技术的概念
虚拟机技术是虚拟化技术的一种，所谓虚拟化技术就是将事物从一种形式转变成另一种形式，具体而言即是在一个宿主计算机体系结构上进行客户机各种操作系统模拟运行，对宿主计算机、客户机体系结构无明确要求，例如可以在一个x86计算机上运行基于ARM体系结构的不需要做任何修改的系统。从这个角度来为虚拟机下定义，可知虚拟机主要是指虚拟技术运行的媒介，即通过软件模拟的具有完整硬件系统功能的、在一个完全隔离环境中运行的一个完整的计算机系统。
1.4 虚拟机技术的原理
虚拟化技术可应用的领域十分广泛，但是在不同的领域中应用原理存在着明显差异。具体而言，虚拟化技术主要是通过拆分、整合、迁移这三项内容得以实现。虚拟机技术的应用多采用拆分原理，当某台计算机性能较高但是工作负荷与其不相匹配时，容易造成资源的浪费，使用拆分虚拟技术即可将该计算机拆分为逻辑上的多台，实现了多名用户共同使用，在此情况下该计算机硬件资源利用程度将会明显提高。如图1所示。
1.5 虚拟机技术分类
1.5.1 虚拟硬件模式
该技术模式最为传统、常见，具有明显的特征：不同类型、型号的产品只要使用虚拟硬件模式，都能采用系统处理器获取执行CPU命令，无需涉及虚拟层；其次该技术能够真正将分区隔离落到实处（包括磁盘I/O、网络带宽），保证各部分系统资源能够各自运转，不互相干扰，保证了系统运行的整体性、安全性；再者如果使用高端的虚拟服务器产品无需使用宿主计算机操作系统，用户可直接在硬件上进行虚拟机，方便可行；另外通过管理软件，可减少对系统资源的管理成本，对于虚拟机小号的物理资源也能实现精确控制。
1.5.2 虚拟操作系统模式
虚拟操作系统模式即是在主机操作系统（利用虚拟机运行）创设了虚拟层，在这个层面中可根据自身的需要创建多个差异化的虚拟专用服务器（VPS），能够促使硬件、软件以及管理资源最大程度得以享用。另外该模式能够适应多种产品的使用需求，不同服务期之间均实现了安全隔离，相互不受干扰，可实现计算机资源的灵活控制、硬件抽象操作、强化管理功能等。
1.5.3 Xen
Xen是一种虚拟硬件虚拟机，相对其它技术模式而言，该技术模式特殊性强，是当前最受关注的虚拟化技术，能够实现系统管理程序的调整，可根据实际操控的需要选择性进行修改，且不会干扰系统中运行的应用程序。另外Xen具有虚拟硬件虚拟机的多数特性，但是也有明显的差异，即使用过程中需要修改操作系统内核。
1.6 虚拟机技术特点
虚拟机技术是将一个物理计算机划分为一个或多个完全孤立的虚拟机技术，这些虚拟机并非运行在物理硬件之上，而是运行在通过虚拟化软件来生成一个虚拟的物理硬件层之上。实际上对于操作系统来说就是运行在其之上的应用程序。但是虚拟机使用中会共享计算机的物理硬件，且具有明显的优势：资源共享和隔离。在虚拟机的状态下，各种资源可以根据需要分配，甚至可以不用重启虚拟机即可分配硬件资源；虚拟机环境能够实现隔离，即能够根据自身使用的需求在物理计算机上运行几个不同的操作系统，它们之间独立运行，但各自互不干扰。可以是同一种操作系统，也可以是不同的操作系统。这也是虚拟机技术和操作系统虚拟化技术的最大区别。
2 操作系统虚拟化技术分析
2.1 操作系统虚拟化技术的定义
操作系统虚拟化是虚拟化技术的第三种实现方式，SWsoft的Virutozzo和Sun的Solaris Container是这种技术的两种实现。例如VMware就是虚拟PC的一个代表企业，其产品能够使用户在一台机器上同时运行2个或更多Windows、DOS、LINUX系统，与“多启动”系统相比，VMWare采用了完全不同的概念，每个操作系统都可进行虚拟分区、配置且能够不影响真实硬盘的数据，用户甚至可以通过网卡将几台虚拟机连接为一个局域网，极其方便。从上述分析可知，操作系统虚拟化技术即是指基于共享的操作系统，能够允许多种不同的应用系统在一份操作系统拷贝的控制下实现独立运行。该技术达到的效果与虚拟机技术类似，通过分区实现不同资源的合理利用，当前在服务器整合、测试研发等场景中得到推广，实现了操作系统资源访问虚拟化。
2.2 操作系统虚拟化技术的原理
操作系统虚拟化技术也属于虚拟化技术，因此其原理也是属于三大原理――拆分、整合、迁移之中。操作系统虚拟化技术与虚拟机操作系统类似，同样是使用了拆分原理，但由于操作系统虚拟化技术的应用范围是在服务器上，是为云服务的。因此其同样也使用了迁移的原理：即将某台服务器中闲置的资源动态添加至另一台服务器中，便于另一方服务器性能的提高，或通过网络连接实现资源的远程共享。例如Windows下的共享目录，Linux下的NFS等，还包括远程桌面等。实现操作系统虚拟化的方法就是在操作系统层面增添虚拟服务器功能。针对操作系统层而言，其并没有相对独立的hypervisor层，主要负责多种虚拟服务器硬件资源的合理分配，同时能够保证不同服务器之间彼此相互独立。但明显存在差异的是，如果使用操作系统虚拟化技术需要所有正在运行的服务器必须采用同一操作系统。
2.3 操作系统虚拟化技术的特点
与虚拟机技术明显存在差异，即主要是指在宿主操作系统内核实例的基础上实现虚拟化。虚拟机技术可实现多种操作系统（例如hypervisor、VMM等）并行虚拟化，但是需要在虚拟的硬件层中根据需要安装Guest操作系统，然后应用程序才能得以运行。另外研究也可发现，两种虚拟化技术操作系统实例数量明显存在差异，以致造成了操作系统虚拟化技术存在明显的优劣势，使用中只能实现同一种操作系统的划分、衍生，与异种操作系统无法并行于一个服务器；另外虚拟环境与安全操作系统无法完全等同，造成了某些需要直接访问硬件层的应用系统无法在该种虚拟化技术中得到运行。
2.4 操作系统虚拟化的优劣
由于只有一个操作系统内核，且无需通过虚拟机和Guest操作系统实现虚拟操作，可有效减少管理资源消耗，因此操作系统虚拟化技术运行效率、运行性能、理论最大密度优势明显更为优化，在减少操作系统实例数量的同时也能保证在安装部署、效率管理、数据备份迁移等方面的优势。
但是操作系y虚拟化技术也存在一定的不足，在当前虚拟化技术应用中要想全面取代虚拟机技术仍然存在难度。例如在用户需要在一个相对完整的虚拟环境中进行研发或者整合多种不同操作系统时，操作系统虚拟化技术是不符合要求的。另外虚拟机技术虽然运行效率、运行性能等方面不强，但是在灵活性方面，操作系统虚拟化技术却无法与其媲美。再者当前企业在引入虚拟化技术的过程时，均需要进行全方位、多角度的测试，着重于为企业内部多种应用找到最为合适的虚拟化部署方案，由于两种技术更有其优势，从这个角度而言，两种虚拟化技术的并存存在必然性。在此种技术应用的环境下，为了满足未来物理+虚拟机+操作系统虚拟化的实际IT基础设施应用需求，管理工具更新和改变势在必行。
虽然操作系统层虚拟化的灵活性比较差，但本机速度性能比较高。此外，操作系统虚拟化技术具备虚拟机技术所不具备的特点就是其强大的迁移性，这种迁移性在云服务器上使用十分广泛。这种技术可以让操作系统在不同的服务器之间任意迁移，因为其服务器架构相同，操作系统也相同，迁移到其他服务器时不会出现问题。由于操作中所有服务器上操作系统单一、标准，管理难度以及耗费的成本相对较低。
3 虚拟化的实施步骤
虚拟化技术在数据中心管理中具有明显的特征优势：
（1）能够最大程度提高了资源的利用效率，降低了不同操作系统的运行成本；
（2）整合资源、安排部署、业务管理方便快捷。
正因如此，如何实现虚拟化技术在数据中心管理中的推广应用以及改良实施过程中的关键环节成为技术人员共同关注的重点问题。简单而言，虚拟化技术实施主要从3个方面来进行：
3.1 创建阶段
由服务提供商、集成商合作完成该阶段，包括创建、、管理虚拟器件镜像以及迁移到虚拟化环境几个部分的内容。
3.2 部署阶段
提供商、集成商完成技术创建工作后，需要采用划部署环境、部署以及激活虚拟器件等步骤将技术引用部署至数据中心，方便于用户获取信息以及使用。
3.3 管理阶段
数据中心管理过程中需要资源合理调度、业务相关的智能操作系统，不均要实现独立业务之间的自动化管理，也需要一个把控全局的协调中心节点实现数据中心业务、资源的监控、管理。该阶段关键工作在于为数据中心管理和监控创设便利条件，最为常见的手段为集中监控、快捷管理、动态优化和高效备份。
4 小结
无论是操作系统虚拟化技术还是虚拟机技术，均具有虚拟化技术的共性，都需要在一台计算机上创建并运行操作系统。但是虚拟机可以创建不同操作系统，操作系统虚拟化只能够创建同一种操作系统。在实现方式上虚拟机是通过创建多个虚拟的硬件层，再在上安装多个Guest操作系统，然后实现应用程序再运行。然而操作系统虚拟化是在单一操作系统内核实例的基础上实现虚拟化，是没有虚拟机和Guess操作系统的。在运行效率上操作系统虚拟化技术是要强于虚拟机技术的，在迁移和管理上也要比虚拟机简单，但是虚拟机在灵活性上要更好一些。两种技术各有优劣，都是重要的计算机虚拟技术。
参考文献
关键词：虚拟现实 科技开发 电子娱乐教育游戏
虚拟现实技术中的“现实”是泛指在物理意义上与功能意义上，存在于世界上的任何事物或环境。该虚拟程序可以是实际上可实现的环境，也可以是实际上难以实现的或根本无法实现的环境。而“虚拟”是指用电脑生成的意思，因此，虚拟现实是指用电脑生成的一种特殊环境，人们可以通过使用各种特殊装置将自己“投射”到这个环境中，并操作、控制环境，实现某种特殊的目的，即人是虚拟环境的主宰。
虚拟现实的特征：1、多感知性一所谓多感知是指除了一般计算机技术所具有的视觉感知之外，还有听觉感知、力觉感知、触觉感知、运动感知，甚至包括味觉感知、嗅觉感知等。2、浸没感—又称临场感或存在感，指用户感到作为主角存在于模拟环境中的真实程度，好像在现实世界中的感觉一样!3、构想性一强调虚拟现实技术有广阔的可想象空间，可拓宽人类认知范围，不仅可再现真实存在的环境，也可以随意构想客观不存在的甚至是不可能发生的环境。
虚拟现实技术运用在科技开发上，用它来设计新材料，可以预先了解改变成份对材料性能的影响。在材料还没有制造出来之前就可以知道用这种材料制造出来的零件在不同受力情况下是如何损坏的。虚拟现实在商业上的应用主要体现在对产品的展示。例如，在展示一些高科技产品时，为了让用户能了解到这种技术的功能，内部的结构，销售商就会运用虚拟技术来模拟商品，像一个真实的物品展现在消费者面前，给消费者一种身临其境的体验，如：楼房销售，旅游景点，汽车销售等都利用这项技术。
虚拟现实技术运用在电子娱乐上，通过虚拟现实技术在娱乐领域的运用，英国科学家研制出现的利用虚拟现实技术模拟的滑雪器通过操控者利用模拟的一些设备如：头盔、显示装置、身穿的滑雪服装、脚上穿着雪橇板、通过手中的滑雪棒，在室内通过观察显示器的过程中出现的画面，可以模拟出滑雪场现场的情况，跟真的在滑雪过程是一样的感受。
虚拟现实技术运用在教育上：1、虚拟校园，虚拟校园是把一个真实的学校，通过虚拟现实技术活生生的展现在计算机上或是在你的面前，突破了传统单一的浏览方式，让自己能真的身临其境的去观察物体的每一个角度，灵活的浏览校园情境。在1996年时，天津大学就尝试着虚拟校园，让很多没有去过天津大学的人，也可以身临其境的去领略这所知名的大学。伴随着科技网络技术的发展，现在很多大学也在开始逐步的使用这样的技术来推广自己的学校。2、虚拟教学为现代教学带来了很多便利，运用这种虚拟技术，我们可以模拟出我们无法直接观察出来的，或是无法在现实中真实体验测试的，如一些复杂系统的结构和动态，给学生一种更直观的感受。3、虚拟现实技术在培训上的贡献是非常卓越的，由于这项技术有沉浸性的特点，这样就能够给参与培训的人有一个虚拟现实的空间，让其在这个虚拟的空间中扮演一个角色，能让他进人状态，身临其境的去学习。这样对学生的学习训练非常有利，能够帮助学生去感受和理解教学的内容，切身去解决问题。很早以前，西南交通大学做过这样一个虚拟教学实例，他们开发的机车驾驶模拟装置，就可以真实的模拟出列车运行的各种状态，让学生有一个真实的感受。通过对这个模拟装置的各种设置，真实模拟出各种事故应急情况，不断的给学生做训练，操作熟练后能马上参与到相应的工作。
虚拟现实技术在互动游戏领域的运用。三维技术，不仅是虚拟现实技术重要的应用方向，而且牵引着虚拟现实技术的发展。虚拟现实的全部技术在三维游戏里面都能找出。创造一个逼真的虚拟世界来满足真实感游戏，一般需要三维软件，创建出的模型、三维人物动画、立体的声音和其他资源等。为了能逼真且实时地实现图像信息，模拟复杂的虚拟世界，就必须设计合理的模型组织结构，并对虚拟世界中的每个对象“精雕细琢”地搭建三维模型，这是在三维虚拟系统里构建过程的重要工作。只有逼真的、实时的、高成像的三维场景和一套复杂的交互感应设备，才能满足虚拟现实的搭建，达到人和环境的现实融合，并且利用操纵键盘来输入与输出。也就是说，我们利用三维技术生成的三维场景。通过一些特殊的显示设备来模拟现实世界里你所能看到，然后将利用环境产生的互动，获得最接近真实的体验过程。虚拟现实技术，为互动娱乐方式的突破提供新的机遇。在科技发展的今天，有着先进强大的虚拟现实硬件支持下，加之真实，互动，情节化，多人参与等特点，新一代的互动传播方式，将把人们体验虚拟世界的经验，带到一个崭新的，人类从未触及的世界当中。
科技奥运为虚拟现实技术（Virtual Reality，VR）提供了一个大试验场。应用VR技术对奥运会各种场馆建设工程项目进行仿真，建立虚拟奥运村三维动画模型，在互联网上展示，从而真正做到对奥运会各项工程进行动态规划、建设、运行和管理。不但如此，VR技术还能将中华文明、奥运百年历史、精彩赛事等设计成三维动画，建立互联网上的奥林匹克虚拟博物馆，用户通过网络就可以在虚拟博物馆各个展厅中漫游。
【应用篇】
在竞技体育训练仿真中，利用虚拟现实技术能够用多种感知方式向参与者（教练、组织者和运动员）演示教练的训练意图和运动员的训练过程，并且参与者能够自然地与仿真系统进行交互。这类基于VR的竞技体育仿真系统能够提高运动员的科学训练水平。
团体操虚拟编排
图1 将一个方队变成了五个圆环。
图2 蹦床模拟系统生成的动作序列。
图3 虚拟网络马拉松中两人在赛跑。
图4 借助于虚拟技术，人们足不出户就可以游览瑞士洛桑的奥林匹克博物馆，还可以观看一些奥运展品。
图5 可以在虚拟奥运博物馆中展示中国古代的体育运动，如射箭（）。
团体操是一种体育和艺术高度结合、以体操动作为主的群众性体育表演项目。它是由几十人、几百人甚至成千上万人，在大的场(馆)中通过以体操为主体的各色各样的体育运动、文艺形式和队形变化、图案造型，配以音乐、道具、服装，乃至背景、场景(舞台)和灯光等艺术装饰所构成的体育艺术性的集体表演项目（见图1）。
团体操设计和排练是一件非常烦琐、耗时的工作。虚拟现实技术在体育仿真中具有很好的应用前景，将虚拟人群仿真技术应用于团体操设计和演练，可以提高设计和排练质量，提高设计人员和排练人员的工作效率。团体操编排和演练仿真涉及到大量的虚拟人群运动、动作及队列编排，其关键技术为大规模场景的实时绘制技术、运动建模、路径规划和避免碰撞等。
三维蹦床运动模拟
蹦床运动项目是一种技巧类体育运动项目，并于2000年悉尼奥运会首次被接纳为奥运比赛项目，该项目在训练中存在很高的难度和风险。中科院计算所开发的数字化三维蹦床运动模拟与仿真系统，可以很好地帮助蹦床运动员进行科学训练。
该系统以数字化三维人体运动的计算机仿真技术、人体运动生物力学数据和真实人体运动数据为基础，以三维方式逼真模拟、设计蹦床动作，模拟生成成套技术动作编排，并辅之以人体运动的动力学原理验证、分析技术动作，最后将模拟动作与实际训练动作同屏、同步对比，从而使之具有更强的指导意义(见图2)。
虚拟网络马拉松
在虚拟马拉松系统中，个人可以通过计算机网络和屏幕内的虚拟场景，借助跑步机或踏步机进行健身、娱乐和竞技。这样该系统就不仅仅用于辅助训练，更重要的是它可以成为一种娱乐的方式。
该系统有三个模式: 单机训练、网络漫游和网络竞技。单机训练模式可以通过跑步机等硬件设备与系统交互，而系统可以对训练时的速度心率等信息予以实时监测，同时可以存储用户的历史训练信息。漫游模式中，多个用户可以在场景中同时漫游，用户可以从一个场景切换到另一个，走到一些特定的物体前面可以选择查看物体的详细信息。竞技模式中，借助于网络，运动员还可以进行马拉松比赛，跑到终点后，系统将会根据用户所用的时间，给出一个排名(见图3)。
虚拟自行车比赛
自行车运动作为奥运项目在奥运会中占有一定的地位。但是，处于室外的场地赛和公路自行车项目的训练往往受制于天气等外界条件。比如，由于自行车运动特点，对其做测试或监控往往会受到一定的限制; 此外，还有诸如调时差训练等的特殊要求。因此，研制具有模拟实际场地信息，又能模拟运动员运动状况，还可以实时监测运动员做功情况的综合虚拟训练系统是很重要的，而虚拟自行车系统就可以满足这方面需求。
此系统的硬件部分是一辆自行车，它包含传感器或采集卡，能够实时地采集一些数据，如角度、角速度以及心率等， 然后将这些数据通过串口（或其他接口）送往PC机。软件模块根据接受到的这些数据，实现自行车在特定场景中的实时模拟。
为了更好地模拟训练和比赛，系统还可以提供分布式仿真的支持，使得多个运动员通过局域网或广域网在同一个场地参加训练和比赛，同时把运动员训练和比赛的数据保存下来，以备
统计分析，有利于指导员更好地指导运动员训练和分析对手。
数字奥运博物馆
当初在申办2008奥运会时中国曾提出建立一个“虚拟奥运博物馆”的创意，引起了国际奥委会的极大兴趣和关注，从而为中国获得承办权提供了很大的帮助。该计划得到了国家科技部、教育部、北京市科委的大力支持。 虚拟奥运博物馆将是世界上第一个全面介绍多元化背景下奥运历史和发展的系统。它将充分表现多元文化对奥运、生活等各方面的影响。2005年，国家自然科学基金将“虚拟奥运博物馆关键技术研究”和“远程沉浸式虚拟奥运博物馆关键技术研究”列为重点项目予以大力支持，这两个项目的依托单位分别为北京航空航天大学和浙江大学。
虚拟奥运博物馆的参观者既可以通过一个智能导游的引导来访问，也可以通过控制一个虚拟化身(avatar)在虚拟场景中随意漫游来参观虚拟奥运博物馆。虚拟奥运博物馆要实现包括奥运三维信息远程服务、奥运比赛项目的仿真模拟、虚拟奥运艺术作品展示、历届奥运历史再现、奥运比赛精彩回放、历届奥运场馆虚拟漫游等(见图4、图5)。
虚拟奥运博物馆是一个大规模的分布式虚拟环境，支持奥运知识的介绍、用户对体育项目的体验、奥运场馆的虚拟漫游等。它也是一个可以远程访问的系统，支持多种接入设备，可以是PC机，也可以是像PDA或手机那样的移动设备。不同的设备需要考虑支持不同的交互模式和绘制精度。
一般的博物馆通常是静态的展示，奥运博物馆则有所不同。奥运作为大型的体育运动会，其动态的元素居多，适合使用计算机技术进行动态的“活”的展示。
奥运场馆的规划
与一般的城市建筑规划类似，奥运场馆的规划关联性和前瞻性比较高，所以对可视化技术的需求也比较迫切。在场馆建设中，规划的决策者、设计者、管理者以及公众，分别扮演了不同的角色，他们的有效合作是场馆规划最终成功的前提。VR技术为这种合作提供了理想的桥梁，运用VR技术能够使政府规划部门、项目开发商、工程人员及公众从任意角度，实时互动地看到规划效果，更好地掌握场馆的形态和理解规划师的设计意图。这样，决策者的宏观决策就会成为场馆规划更有机的组成部分，公众的参与也能真正得以实现。这是传统手段如平面图、效果图、沙盘乃至动画等所不能达到的。
【技术篇】
从上面的介绍可以看到，将虚拟现实技术用到数字奥运中会使得数字奥运大放光彩。当然，这里面离不开相关技术的支持，如场景的建模与绘制、虚拟人技术、运动数据的捕获技术等等。
场景的建模与绘制技术
在一个虚拟现实系统中，建模与实时绘制往往是最基本的技术。比如在数字奥运博物馆中，就需要根据实际获得的大量多媒体数据进行建模和实时绘制。
基于几何的建模和绘制技术（IBMR）多年的研究历史，有很多现成的技术可以直接使用。为了加速绘制，通常使用多层次细节模型（LOD）。给定一个物体的不同细节层次后，必须决定绘制或者混合其中的哪个层次，常用的度量方法有基于距离的LOD选取和基于投影面积的LOD选取，在不同细节层次间来回切换，需要保持连续过渡。通常人们还希望绘制系统具有一个固定的帧率，使用多细节层次和可见性裁剪等技术可以对场景进行固定帧率的绘制。
基于图像的建模和绘制技术采用图像来替代几何建模，采用图像空间变换操作来代替传统的绘制过程，因此应用IBMR技术是实现实时图形生成的有效办法。
为了增强绘制效果，提高真实感，可以使用阴影技术。使用基于截锥体的方法可以把阴影作为一个纹理四边形来绘制，从而达到比较高的效率，但该方式的缺点是产生的阴影看上去像一系列点光源的叠加，而且在一些有限的灰度梯度之间阴影会被量化。研究人员引入分辨率不同的多个阴影图来解决透视走样，但算法无法映射到GPU上，并不适合于交互应用。
虚拟人技术
虚拟人运动与控制技术主要包括: 虚拟人的建模、运动控制、行为动画及虚拟人群仿真。虚拟人体的建模方法，主要有基于交互式的人体造型方法、基于三维测量的人体重建方法、基于图像的人体重建方法和人体变形技术等。在人体变形研究方面，从人体产生形变的原理出发，主要分为三大类: 由骨骼运动驱动而产生的变形、由人体肌肉收缩产生的变形、由人体尺寸（如围度、长度等）参数改变而引起的变形。
运动控制主要涉及到三个方面的内容: 赋予虚拟人运动，主要有关键帧动画、过程动画、运动捕捉等; 对虚拟人运动进行控制，主要内容包括运动修改、运动连接、运动合成、运动重定向、运动路径规划、运动风格等; 对运动数据进行保存。
在个体行为设计方面，可以使用行为集合选择的基本原则，即对每一个问题域来说，都存在使智能主体能够完成其目标的行为最小集――基本行为集合，其余的行为可以从这个集合导出。行为动画的研究是围绕行为设计、层次结构和行为选择决策机制三个方面的内容展开的。虚拟人群仿真的研究立足于人类的社会性。在虚拟环境中，群（Crowd）中可能包含多个组（Group），每个组可以有相同或者不同的行为模式；组中可能包含多个个体（Individual），而个体也可能有相同或者不同的行为模式。
运动数据的捕获技术
在对体育运动进行仿真时，往往离不开捕获一些相关的运动数据。对于人体的运动，可以由运动捕捉技术获得。运动捕捉技术(MotionCapture)是利用传感器以三维的形式记录真实人体的动作，然后由计算机根据所记录的数据驱动屏幕上的虚拟人。这种方法的最大优点是能够捕捉到人类(包括训练器械)真实运动的数据，由于生成的运动基本上是主体人(或器械)运动的“复制品”，因而效果非常逼真，且能保证训练的科学性。
关键词：虚拟现实技术；运动人体科学；实验教学
一、运动人体科学实验室实验教学
运动人体科学作为体育院系的运动实践及教学技能的理论基础，对于体育专业学生人才培养起着重要的奠基作用。体育院系的运动人体科学实验室根据体育教育专业的本科人才培养方案，基本都以运动解剖学及运动生理学两门课程的实验为主要内容。在体育院系中，实验室从场地及经费角度出发，都基本难以完全满足真尸骨骼、真尸标本等实验教具的存放要求，无法与医护学院等医学相关专业实验条件进行比较。运动生理学实验内容为感官功能、动物实验等，需要辅以多种仪器设备及动物来辅助实验教学，让学生通过对自我及动物的生理功能测试，构建人体生理机能的认知。这些实验多以单个生理机能的实验独立开展，对于人体各大系统的运转不足以全面系统的展开。传统的实验教学已无法满足学生日益增长的对知识学思辨的需求。在高速发展的信息化时代，必须借助具有时代特色的高新科学手段。
二、虚拟现实技术在运动人体科学的实用性
1.虚拟现实技术的发展
随着多媒体技术、计算机网络技术和虚拟现实技术的发展，美国WilliamWulf教授于1989年提出虚拟实验室概念。我国也提出研究开发数字化实验和虚拟实验系统的规划。虚拟实验系统的规划。多所大学的实验室建设规划都将在实验教学中融入虚拟现实技术，搭建虚拟实验平台纳入重点规划项目。已建立的生理学等学科的虚拟实验室均显示出了良好的教学效果，有效的提高了实验教学质量。
2.虚拟现实技术对实验教学的支撑作用
运动人体科学实验教学中运用虚拟现实技术，能够有效的改善实验教学环境，减少仪器设备成本，降低实验室空间需求；充分发挥虚拟现实技术的仿真性、创造性等特点，将实际中具有时间性、可变性、抽象性且用别的方法很难或无法观察和实验验证的内容展现出来，并能实现一些传统方法不可实现的实验，从而丰富实验教学内容，提高学习兴趣。
3.虚拟现实技术的应用前景
科技的发展，涌现出一批高新技术。如何将这些高新科技迅速融入大众生活及学习中是关键问题。虚拟现实技术作为新时代新科技的代表，目前并未与社会需求形成良好的对接，在运动人体科学实验教学方面应用也还比较稀缺。但其对于运动人体科学实验教学的作用却是毋庸置疑的，所以如何能够有效的在高校的实验教学中融入虚拟现实技术，有助于现代教学手段的更新迭代，是实验教学改革的重要方向。
三、虚拟现实技术的应用
1.虚拟现实技术的发展与运动人体科学实验教学过程具有极高的契合度
对于体育院系通过体考上来的学生，他们更倾向于形象思维。在大一阶段开展的运动解剖学及运动生理学，教师通过课堂上采用多媒体手段进行图片、视频的展示和理论教学。学生在大量的理论知识灌输下，容易产生倦怠，仅仅依赖于机械性的记忆，无法有效性完成教学目标。实验课上辅以标本、仪器等进行实验教学，内容较为固定，解剖标本对于非医学专业学生来说容易令其产生畏惧心理，生理技能实验又难以全面展示各系统完整技能，因此大部分学生会感到抽象、枯燥和不容易理解而失去学习的兴趣和热情。虚拟现实技术提供的教学环境不论从理论，还是实验，通常不受实践和空间的约束，并与现实相当接近，不易失真，易于学生理解和操作。学生能够身临其境的感受及操作，成为虚拟学习环境的参与者与主导者，充分调动体育专业学生的主观能动性，更加容易激发其学习兴趣，并有助于对内容的理解。
2.运动人体科学实验教学运用虚拟现实技术，是实验教学改革的重要发展方向，有效的提高教学效果及培养学生创造创新能力
实验教学改革是本科教学改革的重要环节，在实验教学中运用虚拟现实技术是改革的重要发展方向，也是时展的必然要求。虚拟现实技术投入到运动人体科学实验教学中，可以通过其虚拟的影像特点，进行多元化的整合模拟，充分利用多媒体技术，大量应用实验照片、视频、音频素材，并配合逼真的动画，为学生构造了一个仿真的实验环境，可达到清晰、美观的视觉效果，拓宽学生的认知维度，使学生能够立体化的纵观人体从新生儿到中老年的解剖学变化过程。虚拟现实技术还能够将人体血液循环系统在学生面前进行三维立体展示，让学生能够对于其整个循环过程所经历的各个环节进行重复观看，有助于理解掌握整个血液循环系统的重难点，提高教师教学效果。学生能够通过虚拟现实技术对于已学知识进行开放性实验验证，提高自主创造创新能力，培养思辨能力。
3.虚拟现实技术的局限性
虚拟现实技术在实验教学中还有许多问题亟待解决，如单纯依赖电脑，无法有效性的进行实际操作，忽略实验环节的细微问题等。运动人体科学实验教学基于已有的虚拟仿真试验项目研究，作为虚拟现实技术应用的重要提供方，通过将实验内容更大范围的推广与应用，能够促进虚拟现实技术相关产业的发展。
