VR技術在獨立學院中的應用研究

劉凱 何朝霞

摘要：由于VR技術對高校教學具有推動性的作用，文章在深入研究VR技術在國內外高校中的應用基礎上，分析了在獨立學院引入VR技術的可行性和必要性，初步探討了VR技術在獨立學院的應用模式，闡述了各種應用在獨立學院中產生的有利之處。

關鍵詞：VR技術；獨立學院；應用模式

VR技術，即虛擬現實技術，是集3D系統、多傳感交互和高分辨顯示等技術為一體的可視化技術，通過逼真的三維虛擬場景，使用戶實時感知虛擬場景或操作虛擬場景中的對象，讓用戶產生身臨其境的感受，該技術具有沉浸性、交互性、自主性、復合感知性等特點。各種應用研究表明，VR技術進入高校教學，對現有的教學內容、教學模式、教學組織、教學成本等會產生突破性的推動作用，例如：教學內容更加形象生動地表現，提高學生學習的效率和學習興趣，避免實際操作高危的實驗，降低教學投入成本[1]。

獨立學院以應用型人才的培養作為培養目標，為迎合就業市場，學生的實踐動手能力越來越受到關注，由于辦學條件以及教學設備的限制，實踐教學環節的開展情況并不盡如人意。因此，對于獨立學院，為改善教學效果，新的教學方法和手段的探討，是一項急需解決的問題。

一、國內外研究現狀

VR技術起源于1965年伊凡·蘇澤蘭在IFIP會議上的報告，興起于20世紀90年代。國外，VR 技術在教育方面的應用發展迅速，例如，美國密歇根州立大學開發的虛擬化學工作實驗室，韓國的Jong-Heon Kim 等人開發的遠程虛擬物理課件，美國Frosburg州立大學開發的基于web 的化學遠程教育，等等。國外，VR技術的理論深度以及其高端應用的研究相當深入，但是在實際教學中的應用開發還比較少，同時所涉及的VR設備主要為高端系統，在實際中難以大面積推廣[2]。

國內，虛擬現實理論研究方面碩果累累，很多高校建立了國家實驗室開展VR技術的研究，例如：北京航空航天大學的VR技術國家教育部重點實驗室，浙江大學的計算機輔助設計和圖形學國家重點實驗室；其他許多高校對VR技術也進行了廣泛的研究，主要針對虛擬現實的真實感和立體現實。然而，VR技術在國內教育領域的應用，由于經費的原因，全浸入式的虛擬現實系統基本沒有，部分高校引入以PC機為應用平臺的規模不太大的應用。

例如：中國科學技術大學的物理虛擬實驗平臺，華中科技大學的互動型數字邏輯虛擬實驗教學平臺和虛擬數控實驗系統，清華大學基于VR技術的遠程教育網絡課程，山東大學的機電一體化設備電氣控制虛擬平臺，廣東工業大學基于VR技術的圖學教育軟件，長春工程學院、吉林大學構建的遠程虛擬教學平臺[3]。

綜上所述，隨著信息技術的發展，VR技術的發展迅速，已經逐步應用于國內的高校教育系統中，其范圍主要為重點高校，對于獨立學院，VR技術基本還沒有應用。獨立學院作為高校中的一個新型群體，學生普遍具有理論薄弱、學習積極性不高、學習興趣差等特點，由于VR技術具有沉浸性、交互性、自主性、復合感知性等特點，可以探討試圖在獨立學院的教學過程中引入VR技術，旨在提高學生的學習興趣和積極性，培養學生的實踐動手能力和創新能力。

二、應用成本分析

根據教育部《普通高等學校基本辦學條件指標（試行）》的通知要求，高?；巨k學條件五項指標中生均教學科研儀器設備值為3000元/生至5000元/生。監測辦學條件七項指標中新增教學科研儀器設備所占比例為10%。獨立學院以在校生1萬人的規模測算，需要教學科研儀器設備3000萬至5000萬，每年需要投入300萬-500萬。

VR設備引入獨立學院后所需的費用分配如表1。

從表1可以看出，VR設備的引進，硬件成本并不高，目前面臨的主要問題是VR課件內容不足以支撐日常教學，需要從其他高校引進或是自主開發。但是VR課件一旦開發出來，可以省下大量的購置新儀器設備和維護儀器設備的費用，特別是對于獨立學院的實驗室建設，實驗儀器從幾十元到幾萬元再到幾百萬元甚至幾千萬元價格不等，屆時只需要更新軟件，而且不怕學生誤操作弄壞貴重設備，耗材也將大大減少。

三、應用模式研究

（一）虛擬學習環境

虛擬學習環境，也稱虛擬教室，是通過網絡建立一個交互性的教學環境，模擬傳統的課堂教學功能，為不同地域的老師和學生提供網絡式、共享式學習環境。獨立學院通過這種虛擬學習環境，可以讓學生感受到其他高校名師的風采，對常規課堂教學起到良好的補充和輔助作用。一方面，學校節省聘請名師大家講學的費用，同時名師也不用花時間和精力在路途中奔波；另一方面，虛擬教師為師生提供一種完全沉浸式的學習環境，學生能夠獲得接近于真實的體驗，提高學生的興趣和學習積極性。

（二）虛擬實驗室

虛擬實驗室是通過計算機多媒體和網絡技術模擬各種實驗儀器以及其功能，這樣，學生在足不出戶的情況下，可以通過VR技術來做各種各樣的實驗，提前體會和認識實驗，加深對教學內容的理解。獨立學院將虛擬實驗引入實驗課，第一，緩解了各種實驗設備和器材成本高的問題；第二，獨立學院面對的實驗室少、設備少和學生多之間的矛盾，通過VR技術可以協調解決；第三，實驗設備及功能常常面臨更新和升級的問題，VR技術只需通過軟件上的改動就可以完成和實現，極大的節約了成本；第四，部分工科類實驗有一定的危險性，學生通過VR技術提前預習實驗內容，可以大大降低實際操作過程中的事故發生率。

（三）虛擬校園

我國很多大學都建立了自己的虛擬校園，但是僅僅局限于三維虛擬化校園的建設，無法通過虛擬校園體會校園生活、仿真校園教學環境等，所以真正的虛擬校園還需要多方面的努力，進行進一步的提高。獨立學院，通過VR技術可以向全社會宣傳校園學習環境、展示學校的教學設施等，提高學校的社會認同感，進一步招攬優質生源，努力提高報到率。

四、結束語

獨立學院，建立以VR技術為基礎的虛擬學習環境、虛擬實驗室和虛擬校園，網絡共享其他高校的優秀教學資源，解決學校師資力量不足的配置問題；為學生提供體驗更加豐富的教學環境，提高學生自主學習的效率和效果；向社會各界更好的宣傳學校的校風校貌，提高學校的知名度。

（作者單位：長江大學工程技術學院）

作者簡介：劉凱（1984～），男，講師，研究方向為計算機應用。何朝霞（1984～），女，副教授，研究方向為信號與信息處理。

參考文獻

[1]顧至欣.虛擬現實環境中遠程學習行為影響因素研究——以南京博物院數字虛擬館為例[J]，中國遠程教育，2016，8：13-20.

[2]曹彥杰.虛擬現實技術在美國教師教育中的應用研究——以中佛羅里達大學為例[J]，比較 教育研究，2017，327（6）：95-102.

[3]高東鋒，王森.虛擬現實技術發展對高校實驗教學改革的影響與應對策略[J]，中國高教研究，2016，10：56-59.