VR技術(shù)在遠(yuǎn)程教育情境化教學(xué)中的創(chuàng)新應(yīng)用

唐文

（江蘇開放大學(xué)，江蘇南京 210036）

科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展和現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育模式的改革中，涌現(xiàn)出了一些新的教學(xué)模式如：多媒體、仿真、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、Virtual Reality（VR）——虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)等。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是用科技手段對(duì)真實(shí)場(chǎng)景全面仿真的技術(shù)，創(chuàng)造出一種和真實(shí)世界相似的場(chǎng)景，讓學(xué)習(xí)者得到身臨其境的體驗(yàn)和感受，從而使學(xué)習(xí)場(chǎng)景具有真實(shí)性和交互性，在現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育領(lǐng)域內(nèi)有著巨大的前景。

1 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的本體特征

在虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)中，將計(jì)算機(jī)技術(shù)作為了基礎(chǔ)和主體，綜合其他附屬性的技術(shù)，讓人們可以在觸感、視覺等方面的感受真實(shí)效果，以此構(gòu)建一種數(shù)字化虛擬環(huán)境，使用者運(yùn)用一些穿戴裝備，和虛擬環(huán)境中的事物相互作用和影響，讓用戶產(chǎn)生一種身臨其境的感受和體驗(yàn)。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是一種利用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)來創(chuàng)建和體驗(yàn)虛擬世界的技術(shù)[1]。虛擬現(xiàn)實(shí)利用各種科技手段建立逼真的虛擬場(chǎng)景，模擬人在自然環(huán)境中的各種感知系統(tǒng)，讓體驗(yàn)者親身感知虛擬世界，通過虛擬現(xiàn)實(shí)三維設(shè)備與物體觸碰，實(shí)現(xiàn)人與設(shè)備的互相交流，讓人仿佛處于現(xiàn)實(shí)環(huán)境之中，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的本體特征主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

多維感應(yīng)性。虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)中安裝了視覺、聽覺、觸覺、動(dòng)覺等的傳感器。體驗(yàn)者在虛擬場(chǎng)景中體驗(yàn)多個(gè)維度的感知，使其有身臨其境的感受、交互操作的體驗(yàn)，與此同時(shí)，各種體感可以直接或間接的給予大腦反饋。

模擬真實(shí)性。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)可以依據(jù)人聽覺、視覺形成的原理，用計(jì)算機(jī)模擬出真實(shí)景象，體驗(yàn)者使用穿戴儀器等交互設(shè)備，就可以處在虛擬環(huán)境中，并成為虛擬世界中的操控者，使其產(chǎn)生身臨其境。

主體互動(dòng)性。虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)中的人機(jī)互動(dòng)是一種和現(xiàn)實(shí)世界很接近的互動(dòng)，體驗(yàn)者通過語(yǔ)言、動(dòng)作等行為在虛擬場(chǎng)景中進(jìn)行主體操作和信息反饋。

情境啟發(fā)性。通過虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用，可以創(chuàng)設(shè)理想的外部情境，體驗(yàn)者可以結(jié)合自身的先前經(jīng)驗(yàn)和實(shí)際需要，獲取知識(shí)并在相應(yīng)的情境中接受啟發(fā)。

2 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在教育領(lǐng)域的核心優(yōu)勢(shì)

在技術(shù)的普及范圍逐漸擴(kuò)大之下，虛擬技術(shù)發(fā)展十分快速，在經(jīng)濟(jì)社會(huì)各領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。虛擬現(xiàn)實(shí)在教育教學(xué)中的應(yīng)用主要是讓學(xué)習(xí)者在虛擬環(huán)境中進(jìn)行學(xué)習(xí)、實(shí)驗(yàn)。學(xué)習(xí)者既可以用第一人稱的角色進(jìn)入虛擬場(chǎng)景，也可以用第三人稱的角色進(jìn)入虛擬場(chǎng)景，通過一些設(shè)備的應(yīng)用與虛擬世界進(jìn)行操作互動(dòng)并獲得信息交流。此項(xiàng)技術(shù)能夠?yàn)閷W(xué)習(xí)者創(chuàng)設(shè)逼真的學(xué)習(xí)和實(shí)踐環(huán)境，使學(xué)習(xí)者成為虛擬環(huán)境的一部分。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)可以有效激發(fā)學(xué)習(xí)者的興趣愛好，提升其學(xué)習(xí)積極性。虛擬與現(xiàn)實(shí)技術(shù)在解決一些教學(xué)、實(shí)踐中的局限具有重要意義，在培訓(xùn)鍛煉學(xué)習(xí)者的技能方面具有積極的作用。

2.1 提升學(xué)習(xí)技能與水平

虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境可以加強(qiáng)學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)水平，使其掌握專業(yè)技能，具有以下三個(gè)方面優(yōu)越性：（1）對(duì)空間與場(chǎng)景的真實(shí)呈現(xiàn)。（2）虛擬現(xiàn)實(shí)學(xué)習(xí)環(huán)境的三維仿真能力使學(xué)習(xí)者對(duì)學(xué)科中物體內(nèi)部結(jié)構(gòu)和空間關(guān)系的理解具有促進(jìn)作用。（3）對(duì)特定場(chǎng)景的模擬。對(duì)現(xiàn)實(shí)生活中沒有或無法親臨體驗(yàn)的場(chǎng)景進(jìn)行模擬。讓學(xué)習(xí)者享受身臨其境的感知，充分調(diào)動(dòng)學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)主動(dòng)性。

2.2 創(chuàng)建個(gè)性化學(xué)習(xí)環(huán)境

根據(jù)學(xué)習(xí)者彼此之間的差距，虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境進(jìn)行不同內(nèi)容與模式的設(shè)計(jì)。學(xué)習(xí)者也可依據(jù)自己的學(xué)習(xí)水平和需要，在虛擬環(huán)境中建設(shè)自己需要的內(nèi)容。和傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)教學(xué)模式相比，虛擬環(huán)境可以為學(xué)習(xí)者提供更加豐富多彩的內(nèi)容與學(xué)習(xí)氛圍，為學(xué)習(xí)者提供更多可以自主學(xué)習(xí)與探索的機(jī)會(huì)，提升學(xué)習(xí)者自主學(xué)習(xí)能力。

2.3 促進(jìn)學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)

虛擬現(xiàn)實(shí)學(xué)習(xí)環(huán)境可以融合游戲化的特征，通過仿真的環(huán)境體驗(yàn)給學(xué)習(xí)者帶來臨場(chǎng)感，虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境給予學(xué)習(xí)者和學(xué)習(xí)環(huán)境互動(dòng)交流的機(jī)會(huì)，讓學(xué)習(xí)者可以隨時(shí)依據(jù)自己的學(xué)習(xí)情況進(jìn)行反饋，這種模擬交互反饋可以使學(xué)習(xí)者具有臨場(chǎng)感，大幅度提升學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)積極性，提高學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)的內(nèi)在動(dòng)機(jī)。而虛擬現(xiàn)實(shí)學(xué)習(xí)環(huán)境本身卻能夠給學(xué)習(xí)者帶來一種面對(duì)面的感受，這種心理感受也會(huì)在某些角度調(diào)動(dòng)學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)主動(dòng)性。虛擬在線課堂對(duì)傳統(tǒng)教學(xué)課堂進(jìn)行了創(chuàng)新和突破，給予學(xué)習(xí)者自主探索與交流的機(jī)會(huì)。

3 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在遠(yuǎn)程教育中的應(yīng)用維度

隨著終身教育理念的提出，遠(yuǎn)程教育作為成人參與繼續(xù)教育的主要形式，其應(yīng)用性與普及型得到了廣泛提升，但是仍然存在一定的局限性，將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)廣泛應(yīng)用于遠(yuǎn)程教育的各個(gè)維度，有助于提升遠(yuǎn)程教育質(zhì)量，服務(wù)終身教育事業(yè)。

3.1 當(dāng)前遠(yuǎn)程教育發(fā)展的局限性

中國(guó)的寬帶普及率高，網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)的泛性與質(zhì)性明顯提升，不過在實(shí)際情況中，還是有一部分學(xué)習(xí)者缺少一定的自主學(xué)習(xí)條件。對(duì)于學(xué)習(xí)者而言，其更想要的優(yōu)良的教育資源，但是傳統(tǒng)遠(yuǎn)程教育中，成人學(xué)習(xí)者普遍存在工學(xué)矛盾，除了可以獲取有限的網(wǎng)上教學(xué)資源，參與為數(shù)不多的面授課程之外，他們往往無法與其他學(xué)習(xí)者、教師之間進(jìn)行有效的互動(dòng)，不能參與到遠(yuǎn)程教育的情境中來，因此，學(xué)習(xí)者享受的教育也并不是真正意義上的遠(yuǎn)程教育。受工作與生活的沖擊影響，學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)興趣也提不起來，學(xué)習(xí)積極性不高。盡管網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在遠(yuǎn)程教育中已經(jīng)運(yùn)用成熟，但是，現(xiàn)有的遠(yuǎn)程教育網(wǎng)絡(luò)資源仍然十分缺乏，且模式單一，質(zhì)量參差不齊，難以實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量的應(yīng)用型人才培養(yǎng)目標(biāo)。

3.2 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在遠(yuǎn)程教育的應(yīng)用特色

3.2.1 降低辦學(xué)成本，彌補(bǔ)教學(xué)缺陷

在傳統(tǒng)教學(xué)中，經(jīng)常會(huì)因?yàn)榻?jīng)費(fèi)緊張、實(shí)驗(yàn)設(shè)備不完善、實(shí)驗(yàn)場(chǎng)地不夠等因素，而讓本應(yīng)該進(jìn)行實(shí)踐操作的教學(xué)無法順利進(jìn)行。而進(jìn)對(duì)虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的運(yùn)用，可以有效解決以上問題，學(xué)習(xí)者使用虛擬設(shè)備操作，在操作中學(xué)習(xí)者的感受十分清楚，且也容易讓學(xué)習(xí)者理解。基于此，成人學(xué)習(xí)者可以在自己家中進(jìn)行各種實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)，獲得與真實(shí)場(chǎng)景相同的操作感知，彌補(bǔ)實(shí)訓(xùn)場(chǎng)地和設(shè)備的不足。

3.2.2 打破時(shí)空限制，創(chuàng)建虛擬課堂

虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)創(chuàng)設(shè)一個(gè)人性化的學(xué)習(xí)環(huán)境，可以虛擬任何角色，使遠(yuǎn)程教育學(xué)習(xí)者能夠在自然、和諧的環(huán)境中學(xué)習(xí)與交流。在虛擬課堂中，學(xué)習(xí)者能夠與虛擬教師、虛擬同學(xué)互動(dòng)，深入探索與解決學(xué)習(xí)問題。參與遠(yuǎn)程教育的基本上是工作者，這些人群工作繁忙，受到各種干擾因素較多，自身的精力與學(xué)習(xí)能力低下，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)能夠?qū)⒊橄髮W(xué)習(xí)模式轉(zhuǎn)化為簡(jiǎn)單角色，讓學(xué)習(xí)者融入其中，以此來加強(qiáng)學(xué)習(xí)效果。

3.2.3 抽象變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)，創(chuàng)設(shè)教學(xué)情境

隨著虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的開發(fā)與應(yīng)用，教師可以在立體投影屏幕上顯示圖像和交互操作場(chǎng)景，進(jìn)而激發(fā)學(xué)習(xí)者的參與熱情，課堂氣氛活躍、有利于加強(qiáng)對(duì)教學(xué)內(nèi)容的掌握和理解。比如，在幼兒教師專業(yè)的教學(xué)實(shí)訓(xùn)中，學(xué)習(xí)者可通過虛擬學(xué)校、班級(jí)進(jìn)行實(shí)踐教學(xué)，從而產(chǎn)生在真實(shí)教學(xué)環(huán)境中的感受。

3.3 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在情境化教學(xué)中的應(yīng)用

3.3.1 豐富教學(xué)活動(dòng)

虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)可以為遠(yuǎn)程教育學(xué)習(xí)者提供教學(xué)活動(dòng)。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)可以將抽象的理論知識(shí)具象化，加深學(xué)習(xí)者對(duì)抽象知識(shí)的吸收與理解。使用虛擬技術(shù)，可以模擬出傳統(tǒng)教學(xué)模式中無法描述、表達(dá)的場(chǎng)景，為學(xué)習(xí)者提供形象逼真的學(xué)習(xí)材料，幫助學(xué)習(xí)者消化知識(shí)重難點(diǎn)。例如，在醫(yī)學(xué)專業(yè)的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)中，就能夠經(jīng)過虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)，讓學(xué)習(xí)者置身于虛擬醫(yī)院中，讓學(xué)習(xí)者進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)或操作，以掌握醫(yī)學(xué)知識(shí)，并結(jié)合病例個(gè)案進(jìn)行實(shí)際診斷與治療，以此培養(yǎng)與加強(qiáng)學(xué)習(xí)者創(chuàng)新思維，培養(yǎng)學(xué)習(xí)者創(chuàng)新能力，實(shí)現(xiàn)教學(xué)最終目標(biāo)。

3.3.2 培養(yǎng)實(shí)操能力

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)可以使學(xué)習(xí)者能融入虛擬的教學(xué)情境中，對(duì)學(xué)習(xí)者的技能訓(xùn)練非常有利。一方面，可以利用虛擬現(xiàn)實(shí)技開展各類技能訓(xùn)練，包括機(jī)械修理、汽車駕駛、外科手術(shù)等難以在傳統(tǒng)教學(xué)中完成的技能教學(xué)。另一方面，可以創(chuàng)建各種虛擬實(shí)驗(yàn)室，進(jìn)行各種實(shí)驗(yàn)、養(yǎng)殖、培育等技能培訓(xùn)工作。從這些方面看就可以知道，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的實(shí)踐運(yùn)用，具備了傳統(tǒng)教育中沒有的優(yōu)勢(shì)，其不但能規(guī)避實(shí)操訓(xùn)練中各類潛在的危險(xiǎn)，還能促進(jìn)學(xué)習(xí)者將先前的經(jīng)驗(yàn)性知識(shí)轉(zhuǎn)化為實(shí)操能力。

3.3.3 建設(shè)虛擬社區(qū)

虛擬社區(qū)是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在情境化教學(xué)中的最優(yōu)體現(xiàn)，是社區(qū)學(xué)習(xí)、全民學(xué)習(xí)、終身學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)。不僅包括簡(jiǎn)單的虛擬社區(qū)環(huán)境創(chuàng)建與瀏覽，還包括功能相對(duì)完整的三維可視化社區(qū)學(xué)習(xí)情境，將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)當(dāng)作全民學(xué)習(xí)的基本平臺(tái)。虛擬環(huán)境在提高學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)質(zhì)量、交流臨場(chǎng)感和創(chuàng)建逼真的學(xué)習(xí)環(huán)境，有著很大的作用[4]。同時(shí)在現(xiàn)代教育中，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)讓學(xué)習(xí)媒體與自然互動(dòng)，以更強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)和潛力，在遠(yuǎn)程教育情境化教學(xué)中發(fā)揮關(guān)鍵作用。

4 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)再遠(yuǎn)程教育中面臨的挑戰(zhàn)

4.1 虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境設(shè)計(jì)問題

虛擬現(xiàn)實(shí)學(xué)習(xí)環(huán)境的設(shè)計(jì)包含程序開發(fā)、UI設(shè)計(jì)、交互設(shè)計(jì)、教學(xué)設(shè)計(jì)、場(chǎng)景建模等多個(gè)領(lǐng)域中，這也表示著虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境的建設(shè)不但要有足夠的資金支持，時(shí)間和人力資源，還需要與計(jì)算機(jī)、教育學(xué)、心理學(xué)等方面的專家學(xué)者進(jìn)行深層次合作，這其中有著極大的合作難度，工作量也很驚人。

4.2 虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境與傳統(tǒng)課堂的對(duì)接難度大

傳統(tǒng)課堂強(qiáng)調(diào)以教師為中心，而虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在教育行業(yè)則強(qiáng)調(diào)將學(xué)習(xí)者作為中心。在虛擬現(xiàn)實(shí)教育教學(xué)環(huán)境中，教師只起著教學(xué)引導(dǎo)與教學(xué)輔助的功能，不在直接對(duì)知識(shí)進(jìn)行傳授。因此，虛擬現(xiàn)實(shí)學(xué)習(xí)環(huán)境的“以學(xué)習(xí)者為中心”的教學(xué)理念與模式，與傳統(tǒng)教學(xué)中“以教師為中心”教學(xué)模式進(jìn)行銜接還有需要進(jìn)行更深入的探索。

5 結(jié)語(yǔ)

Virtual Reality技術(shù)在遠(yuǎn)程教育領(lǐng)域中有著巨大的應(yīng)用前景，能有效彌補(bǔ)遠(yuǎn)程教育過程中師生處于準(zhǔn)永久性時(shí)空分離的弊端，通過虛擬的方式營(yíng)造一種臨近真實(shí)的教學(xué)場(chǎng)景，實(shí)現(xiàn)情境化教學(xué)的全過程，有助于調(diào)動(dòng)遠(yuǎn)程學(xué)習(xí)者的積極性與主動(dòng)性，提升學(xué)習(xí)效率。但是如何從以學(xué)習(xí)者為中心的視角出發(fā)，將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)普及到遠(yuǎn)程教育的全過程中，保障各個(gè)專業(yè)情境化教學(xué)的有效性，還需要突破更多技術(shù)上和資金上的局限性。