虛擬現實技術在教育中應用的優勢與挑戰

范安琪 袁玖根

摘 要：如今科技發展的越來越迅速，教育隨著科技的發展也不斷有新的教學媒體的出現。在多媒體技術后，虛擬現實技術（Virtual Reality）的出現無疑將對教學產生一定的影響。文章主要探討虛擬現實技術在教育教學中應用的優勢與挑戰。

關鍵詞：虛擬現實技術;教育應用;優勢與挑戰

虛擬現實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。

一、虛擬現實技術在教育中應用的現狀

虛擬現實技術在20世紀80年代就開始應用于教育了，當時人們還對這方面的研究給予較少的關注度。而現在世界上許多發達國家都設立了相關項目，如澳大利亞和新西蘭于2009年合作成立的虛擬世界工作組和美國林登實驗室的Second Life項目等。我國也有很多研究學者在探索該技術運用于教學中的應用成果。

二、虛擬現實技術在教育應用中的優勢

（一）更好地幫助學生學習知識與技能

運用虛擬現實技術可以在仿真的模擬環境中對知識和技能進行不斷地鞏固和重復學習訓練，學習者將處于一個安全的環境中練習觀察到的行為和機會，以促進學習者在高效率的環境下達到預期的教學目標。采用情景記憶（Episodic Memory），這種包含有關生活經歷的信息，如特別引人注目的教學活動。通常很難記住課堂上討論過的學習內容，但是很容易記住教室的樣子、老師的桌子的位置。在虛擬技術課堂上通過現代教育技術，創設生動、逼真的教學情境，使用虛擬現實頭戴式顯示設備、手柄或傳感手套等交互設備從視覺、聽覺和觸覺這三方面使學生如臨其境。情境記憶為學習者提供一種模式，使他們能夠在此基礎上掌握知識，發展能力，形成感情并生成意義。

（二）個性化的學習環境提升學生學習興趣

個性化學習環境的設計通過虛擬現實技術可以促進學生心流（Flow）的產生，心流是一種精神狀態的運作，在這種狀態下，一個人完全沉浸在他所做的事情中，全神貫注。它包含了在活動過程中的精神投入和持續的參與，是介于無聊和焦慮之間的理想狀態。在傳統課堂中很難實現心流，但是通過虛擬現實技術卻可以很好地進行相關教學設計。

游戲化學習就是采用游戲化的方式來學習，它是目前比較新穎的教學理論和教育實踐。一個人對一個事物感興趣，他就會愿意去嘗試，努力去做從而做得更好。那么把這個事物換成學習，當學習也變得有趣時，相信學習者也會學有所成。同樣對比傳統課堂，虛擬現實技術在這方面又有很強的優勢，可以將教學內容與虛擬現實技術進行融合，主要挑戰是如何讓游戲機制支持學習，避免將游戲作為偶爾的學習獎勵。

（三）虛擬現實技術帶來學習沉浸感

Michael Bodekaer，一位連續創業者，他在TED的演講This Virtual Lab Will Revolutionize Science Class中提到學生參與進課堂是十分重要的，他們做了一個這樣的案例，請游戲設計師在虛擬實驗室中設計了一個神秘的犯罪現場謀殺案，在破解謀殺案的過程中要運用到一些核心的科學知識技能，這一產品在300名學生中實驗教學時非常受同學們的歡迎。事實證明，虛擬現實技術帶來的沉浸感能夠很好地抓住學生的注意力，對學習者的學習是很有促進作用的。

（四）為遠程教育提供有力技術支持

2019年4月9日，在北京召開的中國慕課大會就運用了虛擬現實技術向大家展示了獨特的遠程教育。南京航空航天大學田威教授帶領他的學生與貴州理工學院、西北工業大學的師生實時連線，在大會現場共同進行了一場跨越四千公里的“異地協同虛擬裝配實驗”，使用的技術裝備是虛擬現實引擎IdeaVR和5G技術。

三、虛擬現實技術在教育應用中將面臨的挑戰

首先，虛擬現實技術存在自身的原因，部分用戶使用虛擬現實技術設備時有時會有暈眩感，因為頭戴式顯示設備體積偏大，重量也不輕，對于使用者來說還是不太能長時間承受。所以降低設備成本與設備便攜化也是目前虛擬現實技術需要面對的問題。

其次，體現在虛擬現實技術對學習環境的高要求，雖然虛擬現實技術目前可以和很多學科的教學內容很好地結合，但只有明確了教學對象和適用范圍，了解虛擬現實技術呈現環境的要求和建構原則，才能將虛擬現實技術的優點更充分更豐富的呈現出來，使教學效果達到最優。目前來說對于使用虛擬現實技術的學習環境的要求還有點高，不僅需要相對昂貴的教學用具，有些教學內容還需要寬敞平坦的場地讓結合了虛擬現實技術的教學能順利進行，比如在進行小學安全教育時，需要虛擬火災現場，要足夠的空間來模擬“逃生”。

四、結語

從現有的研究來看，VR在課堂教育方面有以下幾方面趨勢：將難以表述的內容以VR的形式帶入課堂;將現有的多媒體元素帶入VR情境中，VR中嵌入多媒體元素。在教學內容方面，VR可以有基于教學大綱的VR版系列課程;有按學科來進行分類的VR模型，并且可以在學校之間進行共享;VR的仿真程度更高，與學習者的交互更自然。總之，目前的相關研究已經深入到探究學習者在不同的虛擬現實學習環境中不同的臨場感和心流體驗，如果能最大程度地降低虛擬現實技術的負面影響，就能更好的運用于教育教學，這也是教育技術發展的必然趨勢。

參考文獻

[1] 趙沁平.虛擬現實綜述[J].中國科學F輯：信息科學，2009（1）：2-46.

[2] GregoryS，GregoryB，etal.Rhetoricandreality：CriticalperspectivesoneducationinA3Dvirtualworld[A].Rhetoricandreality：Proceedingsascilite2014[C].Dunedin：NZ，2014：279-289.