VR在教育領(lǐng)域應(yīng)用研究

曹凡

摘要：虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是仿真技術(shù)的一個重要方向，是仿真技術(shù)與計算機(jī)圖形學(xué)、人機(jī)接口技術(shù)、多媒體技術(shù)、傳感技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、等多種技術(shù)的集合。是一門富有挑戰(zhàn)性的交叉技術(shù)前沿學(xué)科和研究領(lǐng)域。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)（VR）主要包括模擬環(huán)境、感知、自然技能和傳感設(shè)備等方面。模擬環(huán)境是由計算機(jī)生成的、實(shí)時動態(tài)的三維立體逼真圖像。VR在教育中也有很多的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：VR；教育

信息革命給教育帶來巨大的變化，計算機(jī)輔助教學(xué)（Computer Aided Instruction，CAI）是推動教學(xué)質(zhì)量提高的重要手段。近 50 年來，CAI 發(fā)展經(jīng)歷了 20 世紀(jì) 50 年代的初始階段、60—70 年代的發(fā)展階段。20 世紀(jì) 90 年代隨著多媒體計算機(jī)的出現(xiàn)，CAI 的發(fā)展產(chǎn)生了質(zhì)的飛躍。如今多媒體教學(xué)已成為各中小學(xué)、高校教師的必備工具。近幾年，隨著虛擬現(xiàn)實(shí)（Virtual Reality，VR）技術(shù)方興未艾，特別是 VR 設(shè)備的突破，基于 VR 的教育方法煥發(fā)生機(jī)，VR 教育已經(jīng)成為 CAI 進(jìn)化的必由之路，也必將是 CAI 發(fā)展的新階段和里程碑。VR 教育，即 VR 在教育領(lǐng)域中的應(yīng)用，它可以構(gòu)建虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境，創(chuàng)造虛擬學(xué)習(xí)伙伴，為學(xué)習(xí)者提供超時空性、交互性和趣味性、安全性的學(xué)習(xí)環(huán)境?？梢哉f，VR 與教育的結(jié)合顛覆了傳統(tǒng)教學(xué)方法中的被動學(xué)習(xí)方式，是教育發(fā)展的主要趨勢之一。

一、VR教育“體驗(yàn)感”

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的優(yōu)勢在于沉浸感與交互體驗(yàn)性，教育 VR 的真正利用價值，不是“美化”，而是徹底改變過去的學(xué)習(xí)模式，讓學(xué)習(xí)者真正地身臨其境。VR 教育的巨大機(jī)會在于學(xué)習(xí)模式的革命，顛覆過去學(xué)校里“說教+服從式”教育，替換為“體驗(yàn)+反思式”教育。目前，在教育領(lǐng)域，沉浸感已較為突出，但是體驗(yàn)性仍有待加強(qiáng)。2017 年 7 月國務(wù)院印發(fā)《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》，針對虛擬現(xiàn)實(shí)提出具體要求，“重點(diǎn)突破虛擬對象智能行為建模技術(shù)，提升虛擬現(xiàn)實(shí)中智能對象行為的社會性、多樣性和交互逼真性，實(shí)現(xiàn)虛擬現(xiàn)實(shí)、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)等技術(shù)與人工智能的有機(jī)結(jié)合和高效互動”。這里也強(qiáng)調(diào)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的“交互體驗(yàn)性”。

鑒于 VR 教育環(huán)境的使用背景及使用頻率，人體運(yùn)動數(shù)據(jù)采集設(shè)備最好價格低廉且輕便易使用，避免被采集人的不適感，在環(huán)境中以及人體上都要布置盡量少的傳感器VR 技術(shù)能。夠讓使用者體驗(yàn)更真實(shí)的虛擬世界。這種體驗(yàn)是一種全身心的投入與沉浸，參與者可以完全投入到虛擬現(xiàn)實(shí)構(gòu)建出的虛擬世界中，并在虛擬世界中形成幻覺。在虛擬現(xiàn)實(shí)呈現(xiàn)的虛擬世界中，參與者往往會達(dá)到真假難辨的程度，甚至有時覺得比現(xiàn)實(shí)還要真。這種全身心的沉浸感可以讓參與者的注意力高度集中。

將VR 技術(shù)結(jié)合在實(shí)際的專業(yè)教學(xué)過程中，最主要的實(shí)踐方式是要通過真實(shí)法服務(wù)來凸顯出教學(xué)的實(shí)際目標(biāo)。就VR 教育技術(shù)來說，其對于工作崗位的平臺的促進(jìn)是具有較強(qiáng)的沉浸性、交互性、多感知性以及模擬性。這樣的教學(xué)方式能夠很好的和實(shí)際的應(yīng)用結(jié)合起來，使得現(xiàn)實(shí)的服務(wù)在虛擬的平臺被有效模仿和測驗(yàn)，尤其是一些不會常常發(fā)生，但還是會存在安全隱患的突發(fā)事件，一方面是為老師和學(xué)生提供一種充足的身臨其境的教學(xué)環(huán)境，另一方面還有助于將這種現(xiàn)代化的 VR 教育技術(shù)推廣應(yīng)用。就學(xué)生本身而言，學(xué)生由于 VR 教育技術(shù)的真實(shí)模擬性，也獲得了一定的參與感，才能夠激發(fā)其學(xué)習(xí)的主觀能動性和積極性，促進(jìn)了學(xué)習(xí)方法的快捷和學(xué)習(xí)記憶的加深。與此同時，為了促進(jìn)對學(xué)生實(shí)際學(xué)習(xí)效果的檢驗(yàn)，還需要老師能夠在實(shí)際的教學(xué)情境過程中來進(jìn)行講解實(shí)訓(xùn)，這樣的做法突破了傳統(tǒng)教學(xué)過程中的弱點(diǎn)，對書本教育和授課教育的變革做出了巨大的貢獻(xiàn)。

二、明確學(xué)生為主體

運(yùn)用大量的VR 教育手段能夠充分發(fā)揮出一定的關(guān)鍵性作用，而且對于傳統(tǒng)意義上“老師為主、學(xué)生為輔”的教學(xué)理念提出了挑戰(zhàn)，讓學(xué)生在實(shí)際的學(xué)習(xí)過程中，能夠利用虛擬平臺來進(jìn)行一些業(yè)務(wù)、實(shí)踐業(yè)務(wù)的操作，注重服務(wù)人員對于實(shí)踐技能的提升。而且老師可以在 VR教育平臺中扮演角色，以虛擬的角色來測試學(xué)生的學(xué)習(xí)能力，一旦出現(xiàn)不對的地方還可以進(jìn)行糾正的評價，使得學(xué)生能夠在學(xué)習(xí)的過程中不斷地提升自己的學(xué)習(xí)水平。現(xiàn)代社會的大學(xué)課堂，上課玩手機(jī)的現(xiàn)象很嚴(yán)重，

即使被禁止，學(xué)生也會想方設(shè)法去玩手機(jī)，導(dǎo)致不能集中注意力在學(xué)習(xí)上。而 VR 技術(shù)的應(yīng)用，將更加直觀的呈現(xiàn)所學(xué)內(nèi)容，使學(xué)習(xí)的內(nèi)容更加立體的展現(xiàn)在學(xué)生眼前，豐富多樣的學(xué)習(xí)環(huán)境，寓教于樂的學(xué)習(xí)方式，讓每個學(xué)生在學(xué)習(xí)的過程中都能夠身臨其境，此舉不止是創(chuàng)新了學(xué)習(xí)手段，同時也是對傳統(tǒng)面對面授課的革命性突破，教育催生科技，科技反作用于教育，二者相輔相成，注定是全新性的突破，對學(xué)生的學(xué)習(xí)途徑，老師的授課方式都將具有跨時代的意義。

應(yīng)用創(chuàng)新教育理念，打破傳統(tǒng)常規(guī)教育模式，肯定會受到很多質(zhì)疑與批評，但應(yīng)用 VR 技術(shù)并不意味著摒棄傳統(tǒng)，與其說改革，不如說是繼承傳統(tǒng)的發(fā)展。VR技術(shù)與課堂的合，不僅減少了實(shí)質(zhì)性物體的耗損，也減少了投入的教學(xué)資金。語言類課程，進(jìn)行學(xué)習(xí)和場景對話時，需要實(shí)質(zhì)性的物體進(jìn)行教學(xué)和實(shí)踐，也就需要教學(xué)資金的投入。而 VR 技術(shù)就很節(jié)省資金和綠色環(huán)保，也不會產(chǎn)生難以處理的垃圾。在課堂學(xué)習(xí)過程中，VR 所展示的物體都不是真實(shí)存在的，但同時又可以讓學(xué)生真實(shí)的看到、聽到、觸到、學(xué)習(xí)到，實(shí)現(xiàn)以“ 教師為中心”向“ 學(xué)生為中心” 的轉(zhuǎn)變，提高教學(xué)質(zhì)量，可謂“ 一舉兩得”。

虛擬現(xiàn)實(shí)應(yīng)用于教育是教育技術(shù)發(fā)展的一個飛躍。它營造了“自主學(xué)習(xí)”的環(huán)境，由傳統(tǒng)的“以教促學(xué)”的學(xué)習(xí)方式代之為學(xué)習(xí)者通過自身與信息環(huán)境的相互作用來得到知識、技能的新型學(xué)習(xí)方式。

（作者單位：杭州師范大學(xué)）