虛擬現(xiàn)實在教育教學(xué)中的應(yīng)用淺析

王培培 趙翔宇 孫雪峰

摘要：現(xiàn)階段，隨著教育教學(xué)改革進(jìn)程的不斷深入，越來越多的技術(shù)形式在教育教學(xué)效率的提升中發(fā)揮著作用，虛擬現(xiàn)實技術(shù)便是其中之一。為進(jìn)一步展現(xiàn)虛擬現(xiàn)實在教育教學(xué)中的實際應(yīng)用情況，優(yōu)先闡述了虛擬現(xiàn)實的概念、原理及特性，并進(jìn)一步提出了虛擬現(xiàn)實在教育教學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用，如實踐教學(xué)、技能培訓(xùn)、特殊教育等，以期通過分析與研究，為教育教學(xué)技術(shù)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(guān)鍵詞：虛擬現(xiàn)實 教育教學(xué) 矯正教育

中圖分類號：G434 TP319.9 ?文獻(xiàn)標(biāo)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(xué)與數(shù)字化技術(shù)的深度融合，更多的信息化技術(shù)形式被應(yīng)用于教育創(chuàng)新活動。尤其在網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與信息通信技術(shù)高度發(fā)展的今天，傳統(tǒng)的以教師為主體的教學(xué)模式，已無法達(dá)成高校教學(xué)改革與深化素質(zhì)教育的雙向要求。這也為虛擬現(xiàn)實技術(shù)在教育教學(xué)中的應(yīng)用提供了有利的環(huán)境支持。虛擬現(xiàn)實技術(shù)中的三維空間體現(xiàn)，能夠使學(xué)生更為直觀清楚地了解到知識在不同層面的內(nèi)容與意義。將虛擬現(xiàn)實技術(shù)應(yīng)用于多種教育教學(xué)活動，是促進(jìn)學(xué)生認(rèn)知能力，加快學(xué)習(xí)內(nèi)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(shù)，是將計算機(jī)技術(shù)、電子信息技術(shù)、仿真技術(shù)等深度融合，進(jìn)而生成的一種全新的實用性技術(shù)形式。而關(guān)于虛擬現(xiàn)實的準(zhǔn)確概念，各領(lǐng)域?qū)W者經(jīng)過反復(fù)的實踐，給出了不同的定義。一些學(xué)者定義為：利用計算機(jī)所構(gòu)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(xué)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(shè)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(gòu)建的虛擬現(xiàn)實技術(shù)，是依靠計算機(jī)仿真系統(tǒng)，創(chuàng)建虛擬世界和展示三維圖形的技術(shù)形式。當(dāng)人們接觸與融入此種技術(shù)形式時，需要借助與虛擬現(xiàn)實技術(shù)交互的常規(guī)性設(shè)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(gòu)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(shù)的實際應(yīng)用的關(guān)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(shù)與信息技術(shù)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(shù)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(shù)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(shè)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(jìn)行身體和聲音等方面的交互。

3.構(gòu)想性

虛擬現(xiàn)實技術(shù)所體現(xiàn)出的構(gòu)想性特點，被更多地體現(xiàn)于現(xiàn)階段的教育教學(xué)中。這種使用戶加深對虛擬世界中物體或事物認(rèn)知的方式，會加深用戶對虛擬現(xiàn)實技術(shù)的理解。通過這一理解方式，能夠增進(jìn)用戶應(yīng)用虛擬現(xiàn)實技術(shù)的構(gòu)想，激發(fā)用戶的想象力，進(jìn)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(xué)中的應(yīng)用

（一）實踐教學(xué)中虛擬現(xiàn)實技術(shù)的應(yīng)用

高校實踐教學(xué)是提升學(xué)生理解與認(rèn)知能力的重要手段，更是加深學(xué)生對知識運用水平的主要方式。在高校實際教學(xué)中，教師可運用虛擬現(xiàn)實技術(shù)，為學(xué)生設(shè)定與構(gòu)建與教學(xué)知識相符、能切實提升學(xué)生理解與運用能力的實訓(xùn)環(huán)境;讓學(xué)生在所創(chuàng)設(shè)的虛擬環(huán)境中全身心地體驗，以達(dá)到實踐場所需求程度較低、需要提升學(xué)生運用能力的教學(xué)活動要求。2013年起，教育部啟動“國家級虛擬仿真實驗教學(xué)中心”的建設(shè)工作，并要求各級教育行政部門和高等院校積極響應(yīng)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(guān)于狠抓新時代全國高等學(xué)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(xué)項目列入“金課”五大課程內(nèi)容，這也使實驗教學(xué)中虛擬現(xiàn)實技術(shù)的應(yīng)用，愈加成熟與完善。

（二）技能培訓(xùn)中的虛擬現(xiàn)實技術(shù)應(yīng)用

將虛擬現(xiàn)實應(yīng)用于技能培訓(xùn)，能讓用戶獲得來自于虛擬環(huán)境的“角色體驗”，使學(xué)生在校園或教室內(nèi)就能切實感受與體驗到現(xiàn)實中無法構(gòu)建出的教學(xué)情境。與此同時，虛擬現(xiàn)實技術(shù)更是成為高等院?；蚋呗氃盒W(xué)生的“新寵”。很多具有較強(qiáng)實操性的專業(yè)技能，需要通過虛擬現(xiàn)實技術(shù)對虛擬環(huán)境的構(gòu)建，使學(xué)生更加清晰地認(rèn)知更為細(xì)致的專業(yè)技能操作流程，當(dāng)操作失誤后，能及時為學(xué)習(xí)者調(diào)整出正確的技能。例如，外科手術(shù)技能、汽車駕駛技能、設(shè)備裝卸與維修技能等，都能夠應(yīng)用虛擬現(xiàn)實技術(shù)進(jìn)行培訓(xùn)。

（三）特殊教育中虛擬現(xiàn)實的矯正應(yīng)用

現(xiàn)階段，虛擬現(xiàn)實技術(shù)應(yīng)用于一些特殊教育領(lǐng)域，其中，矯正教育即是通過虛擬現(xiàn)實技術(shù)逐步完善的一種矯正與補(bǔ)償教育形式。我國虛擬現(xiàn)實技術(shù)雖然應(yīng)用相對較晚，尤其在教育教學(xué)領(lǐng)域，而且有待提高，但是此種技術(shù)很早就應(yīng)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(jì)末期，國內(nèi)外一些心理學(xué)家就開始利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)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(yīng)高處所帶來的恐懼感，進(jìn)而使其敢于面對高空環(huán)境。該項技術(shù)也被應(yīng)用于具有聽覺與視覺障礙群體的康復(fù)訓(xùn)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(shù)的此種作用與應(yīng)用效果，一些專業(yè)的心理教育與輔導(dǎo)機(jī)構(gòu)，則是將由虛擬現(xiàn)實技術(shù)完善的矯正教育，應(yīng)用于自閉患者和智障人群的專項治療工作，不僅增強(qiáng)了該類人群的情感表達(dá)，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(shù)的應(yīng)用也應(yīng)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(gòu)建，而使學(xué)生產(chǎn)生單一性的厭倦情緒，甚至出現(xiàn)虛擬成癮等情況。

三、結(jié)語

綜上所述，虛擬現(xiàn)實技術(shù)在現(xiàn)代教育教學(xué)中的應(yīng)用，為用戶或?qū)W生帶來了截然不同的體驗與感受，不僅能豐富用戶與學(xué)生的創(chuàng)造力與想象力，更能促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)方式與思維方式的轉(zhuǎn)變。與此同時，受到虛擬現(xiàn)實技術(shù)支撐的現(xiàn)代教育教學(xué)活動，也能有效提升教育服務(wù)的程度與水平。

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責(zé)任編輯：楊國棟