虛擬現(xiàn)實(shí)在教學(xué)中的應(yīng)用我校教學(xué)創(chuàng)新的下一個(gè)爆點(diǎn)

（1.2.3.西南石油大學(xué)網(wǎng)絡(luò)與信息化中心，四川 成都 610500）

一、虛擬現(xiàn)實(shí)應(yīng)用于高等教育領(lǐng)域的可行性

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)可以讓人產(chǎn)生身臨其境的感覺，讓學(xué)習(xí)者能夠在虛擬環(huán)境中對(duì)信息進(jìn)行多維的交互，使其對(duì)知識(shí)產(chǎn)生感性和理性的認(rèn)識(shí)，進(jìn)而對(duì)某些概念進(jìn)行深化，達(dá)到理解和掌握知識(shí)的目的。不僅如此，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)能夠彌補(bǔ)絕大部分多媒體信息系統(tǒng)的局限性，大大提高學(xué)生的參與度和學(xué)習(xí)熱情。當(dāng)今，現(xiàn)有的教學(xué)內(nèi)容、手段和方法等都面臨著極大的挑戰(zhàn)，已經(jīng)很難滿足當(dāng)代學(xué)生的學(xué)習(xí)需求，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)生動(dòng)的表現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容，營造實(shí)時(shí)的教學(xué)環(huán)境，加強(qiáng)學(xué)生之間的交流，這些特性是以前傳統(tǒng)教學(xué)手段所無法企及的。因此，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)將會(huì)成為超越多媒體技術(shù)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等，在教育領(lǐng)域最具應(yīng)用前景的一項(xiàng)新興技術(shù)。如果能將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)運(yùn)用于高等教育教學(xué)中，其效果將是難以言喻的。

二、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在我校的應(yīng)用現(xiàn)狀

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在高校教育領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，例如石油、地質(zhì)、消防、化工、物流、航天等諸多領(lǐng)域，能夠?qū)崿F(xiàn)沉浸式教學(xué)體驗(yàn)，增強(qiáng)教學(xué)的交互性，將抽象和困難的知識(shí)點(diǎn)具體化，降低現(xiàn)實(shí)交互的風(fēng)險(xiǎn)和成本，提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和教學(xué)效果。我校虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)主要落地于虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)，雖然能夠達(dá)到很好的沉浸式交互體驗(yàn)，但是由于其設(shè)備成本高昂，資源匱乏，很難快速普及，且利用率較低，只有相關(guān)專業(yè)的同學(xué)才能學(xué)習(xí)體驗(yàn)。同時(shí)，我校大多數(shù)虛擬現(xiàn)實(shí)平臺(tái)都是單人場景平臺(tái)，只考慮到了人機(jī)交互層面，并未涉及虛擬環(huán)境中的人際交互，這是一種孤獨(dú)的沉浸。最后我們的虛擬教學(xué)活動(dòng)一般只關(guān)注知識(shí)內(nèi)容本身，忽視了對(duì)虛擬教學(xué)手段的開發(fā)。相對(duì)于虛擬現(xiàn)實(shí)實(shí)驗(yàn)室，在現(xiàn)實(shí)教學(xué)活動(dòng)中，我校教師非常認(rèn)可虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在教學(xué)中的作用，也非常期待能夠?yàn)榻虒W(xué)帶來新的生機(jī)和活力，但是受限于學(xué)校的硬件和技術(shù)支持有限，應(yīng)用起來效果有限。學(xué)校沒有為應(yīng)用虛擬現(xiàn)實(shí)配置足夠的設(shè)備。因此，要想虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在我校更好的扎根發(fā)芽，其應(yīng)用形式和方法很還有很多細(xì)節(jié)需要研究，而不僅僅是投錢那么簡單。

三、我校虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用的措施及建議

（一）提升虛擬現(xiàn)實(shí)教學(xué)內(nèi)容供給質(zhì)量

教學(xué)內(nèi)容的質(zhì)量是第一位的，內(nèi)容大于形式。因此，學(xué)校應(yīng)該大力開發(fā)或引進(jìn)優(yōu)質(zhì)的虛擬現(xiàn)實(shí)教學(xué)內(nèi)容。對(duì)于公共普適的教學(xué)內(nèi)容可以直接引進(jìn)和購買，對(duì)于具有專業(yè)領(lǐng)域的教學(xué)內(nèi)容，例如我校的石油和地質(zhì)專業(yè)教學(xué)內(nèi)容，可以鼓勵(lì)教師進(jìn)行自主研發(fā)或者校企合作進(jìn)行開發(fā)。以此增強(qiáng)我校虛擬現(xiàn)實(shí)教學(xué)內(nèi)容生產(chǎn)創(chuàng)新能力，培育虛擬現(xiàn)實(shí)教學(xué)內(nèi)容生產(chǎn)生態(tài)，提高供給質(zhì)量。

（二）適時(shí)引進(jìn)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)相關(guān)人才

為了響應(yīng)國家和教育部的政策，我校應(yīng)該適時(shí)引進(jìn)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)相關(guān)人才，完善從體系構(gòu)建、研發(fā)、轉(zhuǎn)化、生產(chǎn)到管理的連貫人才體系，以支撐學(xué)校相關(guān)專業(yè)和課程建設(shè)，不能一味依靠企業(yè)，應(yīng)該獲得主動(dòng)權(quán)，去自主建設(shè)和開發(fā)我校的虛擬現(xiàn)實(shí)領(lǐng)域教學(xué)內(nèi)容。同時(shí)，健全虛擬現(xiàn)實(shí)人才的使用、評(píng)價(jià)、激勵(lì)和保障措施，調(diào)動(dòng)其積極性。

（三）加強(qiáng)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與其他新型技術(shù)的融合創(chuàng)新

我校虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)亟待更新和升級(jí)。一方面需要大力普及桌面式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)，考慮到這是最簡單成本最低的虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)，可以把它作為學(xué)習(xí)者初步介入虛擬現(xiàn)實(shí)領(lǐng)域最具性價(jià)比的方案。另一方面，我校的沉浸式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)亟待升級(jí)，為了達(dá)到更好的教學(xué)效果，可以從以下幾方面來考慮。

1.5G+虛擬現(xiàn)實(shí)

5G 網(wǎng)絡(luò)有三大特性：大帶寬、超低時(shí)延與高可靠性、大規(guī)模連接。僅從技術(shù)特點(diǎn)來看5G 技術(shù)能夠解決虛擬現(xiàn)實(shí)使用過程中帶寬不足，圖像渲染能力不足，互動(dòng)體驗(yàn)不強(qiáng)等問題。5G 技術(shù)的成熟，使得虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)迎來了春天。大帶寬使得虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備能夠擺脫線纜的束縛，通過無線傳輸獲取高速穩(wěn)定的網(wǎng)絡(luò)連接。同時(shí)在顯示端，能極大提升全景視頻的分辨率和碼率，控制視頻數(shù)據(jù)延遲在毫秒級(jí)，減輕眩暈和惡心感，以此獲得更好的觀看體驗(yàn)。2019 年我國開始正式發(fā)放5G 牌照，5G 商用已經(jīng)趨于成熟。我校應(yīng)該在繼續(xù)優(yōu)化現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上，大力引進(jìn)5G 網(wǎng)絡(luò)，為更好的應(yīng)用VR 與教學(xué)中打好基礎(chǔ)。

2.人工智能+虛擬現(xiàn)實(shí)

我校的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)大都是單人場景平臺(tái)，沒有智能的人際交互功能，使用者是處于一個(gè)孤獨(dú)的沉浸的狀態(tài)，沒有情感的交互。在虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)中引入人工智能技術(shù)能夠解決這個(gè)弊端。人工智能技術(shù)能提高虛擬現(xiàn)實(shí)的智能化水平，提升設(shè)備的效能，完善行為的多樣性、社會(huì)性和逼真性，使得學(xué)習(xí)者與環(huán)境之間的交互更加自然、更加持續(xù)且更加深入，極限逼近真實(shí)世界。滿足學(xué)習(xí)者對(duì)信息的感知、分析、判斷和決策的需求。應(yīng)該將我校的人工智能研究成果引入到虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，不僅能夠升級(jí)現(xiàn)有的虛擬現(xiàn)實(shí)體系，還能在應(yīng)用過程中完善人工智能體系的研究，一舉多得。

3.Cloud+虛擬現(xiàn)實(shí)

人眼視覺體驗(yàn)需求可分為平面顯示、虛擬現(xiàn)實(shí)三維沉浸顯示和光場顯示三個(gè)階段。目前平面顯示已經(jīng)逼近人眼視覺極限（4K、8K），光場顯示技術(shù)仍處于起步階段，因此虛擬現(xiàn)實(shí)三維沉浸顯示階段則是當(dāng)前視覺體驗(yàn)研究的重中之重，而Cloud 云技術(shù)則是推動(dòng)虛擬現(xiàn)實(shí)產(chǎn)業(yè)規(guī)模化發(fā)展的最佳形態(tài)。云技術(shù)能夠大幅降低設(shè)備能耗、存儲(chǔ)和體積，降低對(duì)本地硬件設(shè)備的依賴，還能大幅提升運(yùn)算和處理速度，是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的必然發(fā)展方向。我校應(yīng)該結(jié)合計(jì)算機(jī)學(xué)院的云平臺(tái)，將現(xiàn)有的成果植入我們的虛擬現(xiàn)實(shí)平臺(tái)，升級(jí)成為分布式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)。充分利用不同資源，為某一共同目的協(xié)同創(chuàng)造一個(gè)虛擬環(huán)境，用于完成更復(fù)雜的任務(wù)。

四、虛擬現(xiàn)實(shí)與教學(xué)創(chuàng)新

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)不僅僅是一種潮流，更是一種生產(chǎn)力。創(chuàng)設(shè)真實(shí)學(xué)習(xí)情境，增加形象和趣味性，降低學(xué)習(xí)成本，激發(fā)好奇心和求知欲，增強(qiáng)學(xué)習(xí)交互和交流等都是其明顯的優(yōu)勢。充分發(fā)揮其優(yōu)勢，在教育教學(xué)中，創(chuàng)新教學(xué)方式方法和模式，為教育助力。虛擬現(xiàn)實(shí)在高校教育領(lǐng)域有著不可估量的影響，我校也應(yīng)該抓住這次機(jī)遇，大力發(fā)展虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)及其教學(xué)創(chuàng)新應(yīng)用研究，助力學(xué)校雙一流建設(shè)。