淺談VR/AR技術在現(xiàn)代遠程教育中的應用與實踐

李蜜琴 李奇良

【摘要】隨著5G時代的到來，VR/AR技術在教育界興起，VR/AR技術為傳統(tǒng)遠程教育的改革帶來了機遇與挑戰(zhàn)，使現(xiàn)代遠程教育在教學效果上更上一層樓，有效推動了遠程教育的發(fā)展。因此，本文通過分析遠程教育在現(xiàn)實教育中遇到的問題與挑戰(zhàn)，介紹了VR/AR技術在遠程教育中的應用以及兩者相結合的一些意義，闡述了將VR/AR技術融合到現(xiàn)代遠程教育中的思考和建議。

【關鍵詞】VR技術;AR技術;現(xiàn)代遠程教育

隨著信息化技術的飛速發(fā)展，將各種現(xiàn)代教育技術應用到教育領域成為常態(tài)，也成為了現(xiàn)代遠程教育發(fā)展的一個重要趨勢。虛擬現(xiàn)實/增強現(xiàn)實技術的出現(xiàn)給遠程教育帶來一場重大變革，即新技術為人們帶來全新的多模態(tài)的交互體驗，當代遠程教育因此也呈現(xiàn)出日新月異的局面。但是傳統(tǒng)的遠程教育大多數(shù)還是局限于二維平面動畫、文字、音頻視頻等學習資源的單向傳播模式，學習者之間缺乏互動性、學習者的學習主動性很難被調動起來;最重要的是對于實驗實踐類課程，普通的線上教學模式與教學資源根本無法滿足學習者需求。因此，相關研究表明，利用VR/AR技術虛擬性、沉浸性的特點，能夠彌補遠程教育存在的缺憾，使廣大學習者對學習的熱情和學習積極性得到很好的激發(fā)、調動，將對當代遠程教育教學產(chǎn)生深遠影響。

1.VR/AR技術概述

關于虛擬現(xiàn)實技術的定義目前尚未統(tǒng)一，VR技術主要基于UE4、Unity3D等計算機軟件上，通過采用計算機核心技術，生成逼真的多感官、多交互的虛幻環(huán)境，使用戶沉浸在模擬的環(huán)境中，獲得身臨其境的體驗。VR主要有交互性（Interactivity）、浸沒性（Immersion）、構想性（Imagination）和多感知性（Multi-Sensory）等特點。建構主義理論與情境教學模式是虛擬現(xiàn)實技術的基礎，強調知識的動態(tài)性、情境性和交互性，知識不是從情境中抽象存在，而是通過個體與環(huán)境的互動建構起來的，它是真實世界的索引。這對抽象內容教學和激發(fā)個體學習內在興趣驅動力具有深刻的啟示意義。

增強現(xiàn)實技術，簡稱AR，AR技術是VR技術的一項技術的延伸，是建立在實際生活事物之上的，是對學習者學習知識內容與實際情景的雙重疊加，它能用來模仿研究對象，讓學習者在現(xiàn)實環(huán)境背景中看到虛擬生成的模型對象，并且這一模型對象可以快速生成、操縱和旋轉。AR技術完美的彌補了VR技術隔絕現(xiàn)實世界的幻覺，在學習中我們不需要復雜的、繁重的計算機設備的幫助，只需要要微型的智能電子產(chǎn)品就能完成現(xiàn)實世界的增強現(xiàn)實，這可以更好地被學習者接受。

總之，VR與AR技術兩者之間相輔相成，協(xié)同發(fā)展為當代遠程教育教學變革賦能。VR/AR技術功能性強大，不僅僅是能傳遞視頻音頻、圖形動畫，而且可以實時生成的三維逼真虛擬環(huán)境，為現(xiàn)代遠程教育的發(fā)展提供了發(fā)展可能。

2.VR/AR技術在現(xiàn)代遠程教育中的應用

目前，新教育理念和教育目標的隨著時代的腳步不斷發(fā)生變化，因技術功能的日益完善和設備成本的不斷降低，虛擬現(xiàn)實技術和增強現(xiàn)實技術受到教育界眾多研究者的青睞，“遠程網(wǎng)絡教育平臺”“大型開放式網(wǎng)絡課程（MOOC）”“虛擬實驗室”“虛擬課堂”等新術語不斷涌現(xiàn)在現(xiàn)代教育技術研究的舞臺上，將VR/AR技術在現(xiàn)代遠程教育中的應用愈加廣泛。

虛擬實驗室。通過利用VR技術構建的開放式的虛擬實驗教學系統(tǒng)，將現(xiàn)實世界的實驗室通過三維圖形技術生成逼真的虛擬實驗室，學習者可以自主進行實驗操作和設計實驗。目前運用較為廣泛的地理虛擬實驗室、物理實驗室、化學實驗室和生物實驗室等，學習者可以不受時間、空間的限制，自由地在“虛擬實驗室”里進行做實驗。

虛擬技能訓練。VR技術的高沉浸性、情境性和交互性的優(yōu)勢，為學習者面對高難度、復雜、危險的技能訓練提供了便利，如飛機駕駛技能、軍事作戰(zhàn)技能和機械維修技能等不同類型的技能培訓。虛擬仿真培訓利用VR的核心技術生成實時的"設施設備”、"零件”以及虛擬環(huán)境，學習者通過運用某些設施設備和三維信息環(huán)境的刺激，來達到各種技能訓練和學習知識的目的。虛擬的技能訓練具有自主性、安全性和超時空性等諸多優(yōu)點。

3.VR/AR技術在遠程教育應用中遇到的問題與挑戰(zhàn)

信息技術革新都是源于新技術在生活中、工作中、教育中等各個不同的方面都給人們帶來全新的體驗感。盡管VR/AR技術可以給現(xiàn)代遠程教育領域帶來很多新體驗，新的學習方式，但是不要低估將VR/AR技術融入傳統(tǒng)的遠程教育領域所帶來的問題與挑戰(zhàn)。

首先從技術角度來看，VR/AR的核心技術、系統(tǒng)開發(fā)工具和運行平臺等已經(jīng)較為成熟，但是如何實現(xiàn)“實時”生成仍然是挑戰(zhàn);VR/AR技術在目前雖然滿足了多感官的參與，但是在交互性以及不同品牌的設備之間工作較為獨立，不能相互的聯(lián)通，提高了設備的成本;另一個方面由于VR/AR技術的對于長時間使用容易產(chǎn)生眩暈感仍然是挑戰(zhàn)。因為VR/AR系統(tǒng)的集成技術非常復雜，各個品牌產(chǎn)品之間并不聯(lián)通，因此虛擬現(xiàn)實、增強現(xiàn)實有必要研究、開發(fā)有效工具和高效分布式運行平臺。

其次從學習者角度來看，由于VR/AR技術構建的是一個逼真的虛擬學習環(huán)境，學習者通過長時間的實踐學習后，會使學習者產(chǎn)生不嚴謹?shù)膶W習態(tài)度;VR/AR技術與遠程教育的相結合后主要通過多元信息渠道來傳遞學習知識內容，需要學習者通過多感官參與，容易增加學習者的認知負荷;新技術運用到現(xiàn)代遠程教育中會吸引廣大學習者的關注，如何預防學習者沉迷于虛擬世界仍是一項挑戰(zhàn)。正如任何一款基于U3D、UE4的教育游戲制作都是非常不易的，然而一款好的虛擬現(xiàn)實/增強現(xiàn)實教育作品的研發(fā)也是具有各種各樣的挑戰(zhàn)性。

4.VR/AR技術與遠程教育結合的意義

（1）改善學習條件，豐富學習資源。

利用VR技術進行實驗教學，可以避免學習者在實際操作中的各種危險，如，虛擬化學實驗，不僅可以讓學習者在實驗過程中免遭在化學反應產(chǎn)生的有毒氣體和爆炸的傷害，而且學習者也不受時空的限制進行實驗觀察。比如，學習者可以進入細胞的內部或登陸火星的表面進行觀察，不受空間限制。對于一些現(xiàn)象需要幾年甚至上百年才能觀察的變化過程，比如化石的形成，如果我們利用VR技術，可以在短時間內將其化石形成過程呈現(xiàn)給學習者觀察，不受時間限制。VR/AR技術為廣大學習者自主學習提供了豐富的學習資源、所需的知識內容和學習過程中提出的研究模型，激發(fā)學習者的學習興趣。

（2）優(yōu)化學習環(huán)境，促進教育公平。

教育技術專家學者何克抗、李文認為學習環(huán)境是對學習者的學習有著直接或間接影響的外在因素，人際關系和學習資源是學習環(huán)境最重要的兩部分內容。在現(xiàn)代遠程教育中，良好的學習環(huán)境的是學習者取得優(yōu)異的學習成績的重要因素。VR/AR技術在當代遠程教育的學習環(huán)境中進行了全方位的滲透，我們的學習環(huán)境得到了優(yōu)化，還使遠程學習環(huán)境不再只是簡單的提供教育信息內容，還為學習者提供了關于課后輔導、課后測試、過程評價等虛擬支持。VR/AR技術支持的現(xiàn)代遠程教學，促使教育資源突破時間、地域的限制，實現(xiàn)了教育開放、共享，提升教育公平性、提高全民教育滿意度，促進全民學習。

5.對VR/AR技術應用于遠程教育的一些思考與建議

VR/AR技術在遠程教育的應用領域還有待進一步加強。近年來，5G網(wǎng)絡時代的不斷成熟，雖然解決了虛擬現(xiàn)實技術發(fā)展過程中存在的技術問題，也讓當前整個遠程教育教學體系能夠良好地運行。但是因為遠程教育在教育教學過程中的每一個環(huán)節(jié)都要依賴于網(wǎng)絡，無法保證每位學習者的網(wǎng)絡情況，這也就成為VR/AR技術在遠程教育不能得到進一步的應用，需要良好的網(wǎng)絡環(huán)境作為后盾。

提高相關技術人員以及教師的技術水平對于VR/AR應用到現(xiàn)代遠程教育至關重要。隨著5G時代的到來和VR/AR技術的發(fā)展和普及，勢必會普遍應用于現(xiàn)代遠程教育中，如何更好的將虛擬現(xiàn)實技術更好的應用到遠程教育中，來彌補遠程教育中缺憾，提高當前遠程教育教學的質量，因此這就對遠程教育相關技術人員以及教師的技術水平提出了更高的要求。不能因相關技術人員以及教師的技術能力高低的限制，最終導致虛擬化技術和現(xiàn)代化的設施設備變成擺設，只有不斷提高相關技術人員以及教師的技術水平，緊跟時代發(fā)展的步伐，才能跟得上科學技術日新月異的變化，VR/AR技術才能應用于遠程教育的方方面面，遠程教育才能在互聯(lián)網(wǎng)技術的推動下不斷開闊創(chuàng)新。

結論

VR/AR技術與現(xiàn)代遠程教育的完美結合，一方面不僅可以為學習者提供生動、逼真、公平的學習壞境，調動學習的學習積極性，培養(yǎng)學生的技能;另一方面幫助教師突破教育教學中的重難點，強化教學過程師生之間的胡互動，這都將起到積極的作用。新技術的發(fā)展大大促進了現(xiàn)代遠程教育的發(fā)展，讓遠程教育向信息化，智能化不斷前進。

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作者簡介：李蜜琴（1998—），女，碩士，研究方向：現(xiàn)代教育技術。