虛擬現(xiàn)實在教育教學中的應用淺析

王培培 趙翔宇 孫雪峰

摘要：現(xiàn)階段，隨著教育教學改革進程的不斷深入，越來越多的技術形式在教育教學效率的提升中發(fā)揮著作用，虛擬現(xiàn)實技術便是其中之一。為進一步展現(xiàn)虛擬現(xiàn)實在教育教學中的實際應用情況，優(yōu)先闡述了虛擬現(xiàn)實的概念、原理及特性，并進一步提出了虛擬現(xiàn)實在教育教學領域的應用，如實踐教學、技能培訓、特殊教育等，以期通過分析與研究，為教育教學技術水平的持續(xù)攀升、教育與科技的深度融合提供供參考與借鑒。

關鍵詞：虛擬現(xiàn)實 教育教學 矯正教育

中圖分類號：G434 TP319.9 ?文獻標識碼：A ?文章編號：1009-5349（2020）04-0167-02

新時代背景下，隨著教育教學與數(shù)字化技術的深度融合，更多的信息化技術形式被應用于教育創(chuàng)新活動。尤其在網(wǎng)絡技術與信息通信技術高度發(fā)展的今天，傳統(tǒng)的以教師為主體的教學模式，已無法達成高校教學改革與深化素質教育的雙向要求。這也為虛擬現(xiàn)實技術在教育教學中的應用提供了有利的環(huán)境支持。虛擬現(xiàn)實技術中的三維空間體現(xiàn)，能夠使學生更為直觀清楚地了解到知識在不同層面的內容與意義。將虛擬現(xiàn)實技術應用于多種教育教學活動，是促進學生認知能力，加快學習內容融合實踐的有效途徑。

一、虛擬現(xiàn)實概述

（一）虛擬現(xiàn)實的概念

虛擬現(xiàn)實（Virtual Reality，簡稱VR）技術，是將計算機技術、電子信息技術、仿真技術等深度融合，進而生成的一種全新的實用性技術形式。而關于虛擬現(xiàn)實的準確概念，各領域學者經(jīng)過反復的實踐，給出了不同的定義。一些學者定義為：利用計算機所構建出的基于人體視覺、聽覺、嗅覺、觸覺等的“真實”效果體驗;部分學者定義為：虛擬現(xiàn)實行為是用戶通過頭部運動、眼部活動、手部姿勢等運動，運用三維和傳感等設備，與所呈現(xiàn)出的“實體”相互交互的行為。

（二）虛擬現(xiàn)實的原理

現(xiàn)階段所構建的虛擬現(xiàn)實技術，是依靠計算機仿真系統(tǒng)，創(chuàng)建虛擬世界和展示三維圖形的技術形式。當人們接觸與融入此種技術形式時，需要借助與虛擬現(xiàn)實技術交互的常規(guī)性設備（如VR眼鏡等），通過視覺、聽覺、嗅覺及觸覺等“真實”感受到實時動態(tài)的三維立體影像，或由此種影像所構建出的模擬世界。此種模擬出的感知，能夠使人們生成如同現(xiàn)實般的真實感覺，這也使模擬世界更加的趨于真實。

虛擬現(xiàn)實技術的實際應用的關鍵點在于虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)與用戶間的實時交互。仿真技術與信息技術日益成熟，現(xiàn)階段可以通過多種方式來實現(xiàn)用戶與虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)的交互與融合（如語音方式、手勢方式等）。

（三）虛擬現(xiàn)實的特性

對于虛擬現(xiàn)實技術而言，其所具備的特性有如下三方面：

1.沉浸性

虛擬現(xiàn)實技術所呈現(xiàn)出的模擬世界，能讓用戶難辨真假，如身臨其境。同時，這種虛擬環(huán)境能避免外界的阻礙與干擾，使用戶與外界隔離，這會使用戶沉浸在虛擬環(huán)境之中。

2.交互性

用戶不僅能夠切實感受到來自于模擬世界的各種體驗，還能夠通過各種實際操作來得到虛擬世界的反饋。在虛擬環(huán)境中，用戶利用VR眼鏡、手勢控制器等交互設備，實現(xiàn)對各類物體的移動或操控。此時，用戶如同在現(xiàn)實世界中，身體會跟隨虛擬世界中物體的變化而移動或變化，使虛擬環(huán)境中的三維影像能夠與用戶進行身體和聲音等方面的交互。

3.構想性

虛擬現(xiàn)實技術所體現(xiàn)出的構想性特點，被更多地體現(xiàn)于現(xiàn)階段的教育教學中。這種使用戶加深對虛擬世界中物體或事物認知的方式，會加深用戶對虛擬現(xiàn)實技術的理解。通過這一理解方式，能夠增進用戶應用虛擬現(xiàn)實技術的構想，激發(fā)用戶的想象力，進而創(chuàng)造出更富有想象力的虛擬場景。

二、虛擬現(xiàn)實在教育教學中的應用

（一）實踐教學中虛擬現(xiàn)實技術的應用

高校實踐教學是提升學生理解與認知能力的重要手段，更是加深學生對知識運用水平的主要方式。在高校實際教學中，教師可運用虛擬現(xiàn)實技術，為學生設定與構建與教學知識相符、能切實提升學生理解與運用能力的實訓環(huán)境;讓學生在所創(chuàng)設的虛擬環(huán)境中全身心地體驗，以達到實踐場所需求程度較低、需要提升學生運用能力的教學活動要求。2013年起，教育部啟動“國家級虛擬仿真實驗教學中心”的建設工作，并要求各級教育行政部門和高等院校積極響應與支持。教育部更是于2018年頒布了〔教高函（2018）8號文件〕《教育部關于狠抓新時代全國高等學校本科教育工作會議精神落實的通知》，首次提出了“金課”概念，并將虛擬仿真實驗教學項目列入“金課”五大課程內容，這也使實驗教學中虛擬現(xiàn)實技術的應用，愈加成熟與完善。

（二）技能培訓中的虛擬現(xiàn)實技術應用

將虛擬現(xiàn)實應用于技能培訓，能讓用戶獲得來自于虛擬環(huán)境的“角色體驗”，使學生在校園或教室內就能切實感受與體驗到現(xiàn)實中無法構建出的教學情境。與此同時，虛擬現(xiàn)實技術更是成為高等院?；蚋呗氃盒W生的“新寵”。很多具有較強實操性的專業(yè)技能，需要通過虛擬現(xiàn)實技術對虛擬環(huán)境的構建，使學生更加清晰地認知更為細致的專業(yè)技能操作流程，當操作失誤后，能及時為學習者調整出正確的技能。例如，外科手術技能、汽車駕駛技能、設備裝卸與維修技能等，都能夠應用虛擬現(xiàn)實技術進行培訓。

（三）特殊教育中虛擬現(xiàn)實的矯正應用

現(xiàn)階段，虛擬現(xiàn)實技術應用于一些特殊教育領域，其中，矯正教育即是通過虛擬現(xiàn)實技術逐步完善的一種矯正與補償教育形式。我國虛擬現(xiàn)實技術雖然應用相對較晚，尤其在教育教學領域，而且有待提高，但是此種技術很早就應用于心理咨詢與心理治療方面，且取得了較多優(yōu)異的成果。如20世紀末期，國內外一些心理學家就開始利用虛擬現(xiàn)實技術治療恐高癥患者。即通過虛擬的環(huán)境，使恐高癥體驗者逐步適應高處所帶來的恐懼感，進而使其敢于面對高空環(huán)境。該項技術也被應用于具有聽覺與視覺障礙群體的康復訓練工作。如弱視、聽力障礙等。通過這種矯正教育提升治療效果?；谔摂M現(xiàn)實技術的此種作用與應用效果，一些專業(yè)的心理教育與輔導機構，則是將由虛擬現(xiàn)實技術完善的矯正教育，應用于自閉患者和智障人群的專項治療工作，不僅增強了該類人群的情感表達，更能通過情感捕捉功能來監(jiān)測該類人群的情緒狀態(tài)。

除此之外，虛擬現(xiàn)實技術的應用也應考慮到受教者的體驗性和自控力，避免因長期的虛擬環(huán)境構建，而使學生產生單一性的厭倦情緒，甚至出現(xiàn)虛擬成癮等情況。

三、結語

綜上所述，虛擬現(xiàn)實技術在現(xiàn)代教育教學中的應用，為用戶或學生帶來了截然不同的體驗與感受，不僅能豐富用戶與學生的創(chuàng)造力與想象力，更能促進學生學習方式與思維方式的轉變。與此同時，受到虛擬現(xiàn)實技術支撐的現(xiàn)代教育教學活動，也能有效提升教育服務的程度與水平。

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責任編輯：楊國棟