◇李志欣 梁小鳳 孫千惠 文巧玲

關于VR教育顛覆性創新的研究

◇李志欣 梁小鳳 孫千惠 文巧玲

隨著計算機技術的發展,虛擬現實正掀開其神秘的面紗,逐漸走進我們的生活.虛擬現實與教育結合,將為教學領域掀起顛覆性的革新風暴,使個別化教學成為可能.本文從VR技術概念及應用領域出發,探討VR教育的發展現狀,挖掘VR教育模式相較于傳統教學模式的優勢以及其面臨的挑戰,并為優化VR教育發展環境提出了相關建議.

教學模式;VR教育;優化

一、引言

隨著科學技術的快速發展,從最初的黑板、粉筆到現在的多媒體教學,教育方式在不斷地改善與進步,漸趨多元化.但是,這樣的教學方式仍擺脫不了以教師為中心的模式,存在學生學習熱情低下、學習效率低等現象.而VR技術的應用為彌補這些缺陷提供了新的可能.

通過VR技術可以構建一種沉浸式,充滿想象力及交互性的三維虛擬實物場景,并在這個場景中實現對物體的動態交互感知,學生可以通過VR場景直觀地感受要學習的內容,親自進行實驗操作,將所學的知識迅速地融入實踐,實現知識向能力的轉換,更好地理解和掌控所學內容.

將VR技術運用到教學實踐中,有利于通過更深層次的體驗式教學充分發揮學生的主動性和創造性,更好地體現學生的主體認知作用,使學習效果和效率邁向新的臺階.

二、VR技術的概念及應用領域

VR(Virtual Reality,即虛擬現實,簡稱VR),是以計算機技術為核心,結合相關科學技術,生成與一定范圍真實環境在視、聽、觸感等方面高度近似的數字化環境,用戶借助必要的裝備與數字化環境中的對象進行交互作用、相互影響,可以產生親臨對應真實環境的感受和體驗.

VR虛擬現實技術可廣泛應用于游戲、醫療保健、健身、城市規劃、室內設計、工業仿真、古跡復原、橋梁道路設計、房地產銷售、旅游教學、水利電力等眾多領域,并為其提供切實可行的解決方案.

VR技術通過視聽觸覺等作用于使用者,對使用者的控制行為做出動態的交互反應,其互動性和生動的表現效果與現代教育理念中的開放性理念、多樣化理念不謀而合.

三、VR技術在教育領域的發展現狀

所謂VR教育,即VR技術在教育領域中的應用,它主要體現在可以構建虛擬學習環境、虛擬實驗基地,能創造虛擬學習伙伴,可以建立虛擬仿真校園,還能做虛擬實驗.

1.國內VR教育投融資現狀

2016年被譽為quot;VR元年quot;,VR領域成為資本追逐的對象.由圖1可知,與2015年相比,2016年我國VR投融資規模有了較大提升,達到了49.8億元,增幅為196.7%.2016年國內VR產業鏈環節融資結構(圖2)和VR應用各領域的融資結構(圖3)表明,游戲領域是當前VR投融資的焦點,而教育領域只占11.9%.盡管VR教育的投融資水平較低,但我國已開始重視VR教育產業的發展,國家政策環境正在趨好,在可以預見的將來,VR教育產業將全面鋪開,發展前景廣闊.

圖1 2015～2016年我國VR投融資規模與增長率

圖2 2016年國內VR產業鏈環節融資結構圖

2.國內VR教育產業概況

圖3 2016年國內VR應用各領域的融資結構圖

近年來,隨著生活水平的提高和新一代父母教育理念的升級,教育市場需求旺盛,VR教育具有廣闊的發展前景和投資機會.在良好的形勢下,國內各大行業企業也紛紛布局VR教育市場,VR教育行業迎來了蓬勃發展.附表展示了我國當前VR/AR教育行業百花齊放的情況.

附表 我國VR/AR教育行業分類及其舉例

3.我國VR技術發展仍存在不足

雖然當前我國VR教育行業生機勃勃,但我國VR教育行業,乃至VR行業的發展,仍處于起步階段,與發達國家相比還存在較大差距,尤其是專業人才數量.通過圖4可以看出,當前全球VR從業者主要分布在美國、英國、加拿大、德國、印度等以高科技產業為主導的創新型國家和地區.就亞洲國家來看,中國VR人才數量占全球2%,落后于印度.這樣看來,正在起步期的中國VR產業,高質量、專業的VR人才的儲備不完善.

圖4 全球VR人才分布情況

此外,VR技術雖然在國內外的教育教學中有所應用,但在我國教學實踐中僅局限于高校的研究性和探索性教學當中,而在基礎教育等領域的普及則遠遠不夠,說明我國的VR教育發展還處于較低的水平,但發展空間非常大.

四、VR教育模式的優勢及其面臨的挑戰

1.VR教育模式的優勢

(1)超時空性.VR技術模擬的虛擬場景能拓展學習的維度,打破空間和時間,為受教育者提供超越現實時空的環境.此外,VR提供的沉浸式場景能讓線上教育場景更加豐富生動,而不再是抽象的、概念上的認知,能帶給學習者沉浸式的直觀體驗.

(2)交互性與趣味性.學生可以采用多種交互手段如語言、手勢、數據手套及觸覺等,與虛擬環境交流信息,并得到實時反饋.此外,將虛擬現實引入教學,讓學習游戲化、情景化,能有效激發學生主動學習的興趣,在實現人機交流、通過網絡進行多人互動的同時,還能夠實現教學的趣味性,真正做到寓教于樂.

(3)安全性.虛擬現實技術能通過情景模擬,讓學生在特定的模擬情景下進行訓練與操作,在保證安全的前提下讓學生提高應對不可預知危險的能力,如火災、地震等.

由此可知,VR技術在教學領域有著非常大的應用可行性和優勢.

2.VR教育模式面臨的挑戰

(1)技術方面

①硬件設備成本較高.目前,VR教育市場用到的VR設備集中于 HTC Vive、Oculus Rift、Samsung Gear VR 等國外品牌,以及大朋、3Glasses等國內設備商.設備的分辨率、渲染能力都會制約VR內容的體驗.VR企業要保證絕佳的用戶體驗,意味著要承擔高昂的硬件投入成本.

②健康問題.研究顯示,長期使用虛擬現實頭顯會產生一系列的健康問題,如暈動癥、疲勞和惡心等.這很大程度會影響用戶對VR教學內容的體驗效果,不利于VR教育的推廣普及.

③教育資源設計和開發技術門檻高.VR內容生產能否真正解決教育用戶痛點是VR教育公司應該考慮的最大問題.盡管VR公司有資源設計和開發專業團隊,但如果要將VR長期應用于教學實際,形成常態化,那么VR技術人員如何把握一線教師的教學實際需求,并把這種需求完美地產品化,這是VR教育內容生產的核心問題.而作為需求端的教師往往難以像設計開發傳統課件那樣設計和開發合適的虛擬教育資源.

(2)教學方面

①認知負荷挑戰.VR虛擬世界豐富多變的場景會導致學生難以把注意力集中在學習行為上.此外,VR為了注重沉浸式的體驗、提高學生的上課熱情,所采用的多元信息傳遞,如文字、視頻、聲音、圖片等,非常容易增大學生在單位時間內工作記憶的認知負荷,帶來負面教學效用.

②VR教學監控和成果評估.在傳統教學中,教師通常可以根據長期經驗判斷學生的行為模式和行為習慣,并依據學生不同階段學習成果來為學生選擇合適的教學方法和教學手段.而虛擬學習環境為教學過程的監控增添了難度,教師難以觀察學生在虛擬環境里的行為表達,無法及時跟進學生的學習情況并適時提供干預和引導.

五、優化VR教育發展環境的相關建議

VR技術將給教學領域帶來顛覆性的革新風暴,因此優化VR教育發展環境、解決VR教育的教學實踐問題,成為VR教育當前發展的核心.

1.需要對VR設備企業進行稅收和信貸政策傾斜,鼓勵VR設備的市場競爭.競爭過程有利于促使VR設備生產商不斷提高生產水平和產品質量,降低設備生產成本.此外,競爭過程中的企業合并收購行為有利于形成管理協同效應和規模經濟效應,整合生產資源和優勢,加快VR設備市場優勝劣汰的進程.

2.鼓勵VR教育企業與一線教師組成VR教學資源開發團隊,讓教師最大化參與內容生產過程,精準把握實際教學需求.此外,VR教育企業也可以開發操作簡單的VR教學quot;課件quot;編輯器,供教師按需開發quot;課件quot;.網龍華漁教育2016年已經推出了簡易的VR編輯器.

3.開辟優質教育渠道試點,加強VR教育企業與網校合作,進行線上VR教學.著名遠程基礎教育機構北京四中網校已與新創企業不可思議科技公司達成quot;大語文quot;項目合作,互惠互利.

4.設計開發VR教學檢測評估系統,讓VR教育的教學過程和成果在數據中透明化、可視化,讓教師更為簡單地把控學生的學習行為,提高教學質量.

六、結語

VR技術為教育教學領域帶來了更加豐富先進的發展模式,提供開源式的虛擬環境,使教學過程打破時空限制,改進了傳統教學學生自主參與度低等問題,將為教學領域帶來顛覆性的創新.隨著VR技術的發展,VR設備成本的降低,以及國家對VR教學領域研究的支持,VR教育的應用將會更加廣泛,VR教育全民化道路不會遙遠.

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(作者單位:上海立信會計金融學院)

10.13999/j.cnki.scyj.2017.11.005

本文受上海立信會計金融學院2016年大學生創新創業訓練計劃項目(編號:201611639009)資助.