VR/AR技術在教育教學中的創新應用

楊秀杰

摘要：VR/AR技術作為新興的科學技術，在社會發展與進步中占有舉足輕重的地位，在當前教育教學中的應用已成為不可或缺的環節。在教學過程中，通過VR/AR技術將知識更加立體直觀地展現給學生，不僅極大地激發學習興趣，還可以加強學習體驗，培養核心素養。該文就VR/AR技術的概念和應用領域進行闡述，并根據其不同教育階段進行探討VR/AR技術的具體應用，為教育帶來更多技術的改變，為實現人機交互互動技術提供理論支撐。

關鍵詞：VR/AR技術;教學;應用

中圖分類號：G642? ? ? ? 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2021）07-0163-02

Abstract： as a new science and technology， VR/AR technology plays an important role in social development and progress， and its application in current education and teaching has become an indispensable link. In the teaching process， VR/AR technology is used to show the knowledge to students more stereoscopically and intuitively， which not only greatly stimulates learning interest， but also strengthens learning experience and cultivates core literacy. This paper expounds the concept and application field of VR/AR technology， and discusses the specific application of VR/AR technology according to its different education stages， which will bring more technological changes to education and provide theoretical support for the realization of human-computer interaction technology.

Key words： VR/AR technology; teaching; application

1 VR/AR概念及應用

虛擬現實（Virtual Reality）技術是運用計算機技術模擬生成虛擬三維空間，通過逼真的虛擬仿真場景為用戶提供視覺、聽覺、觸覺等感官虛擬，借助穿戴設備使人產生身臨其境的感受和體驗。隨著各種技術的深度交融，互相促進，虛擬現實技術在教育、軍事、工業、藝術與文娛、醫療、城市仿真、科學計算可視化等領域的應用都有極大的發展。

增強現實（Augmented Reality）技術是虛擬與真實的疊加，通過計算機技術，將虛擬的信息數據應用到真實環境，使真實世界對象與虛擬物體實時疊加到一個畫面或空間，增強人們在多重感官方面的體驗。AR技術的發展和成熟，使其更廣泛地應用在醫療、軍事、展覽、旅游等領域。

2 VR/AR教育的現狀分析

2.1 VR/AR教育已成為全球教育趨勢

全球信息化教育大時代，教育模式、內容和學習方式正發生深刻的變革。VR技術的發展和應用使得更多的人認識虛擬現實技術，逐漸深入大眾的視野，越來越多的人投身VR虛擬現實領域，各種開發軟件應運而生、愈發成熟。VR/AR教育必然成為焦點。

2.2 政策紅利，支持VR/AR教育落地發展

近年來，國家大力推進教育信息化建設進程， STEAM教育、創客教育、VR教育等概念應運而生。國家教育部明確將VR技術列入教育信息化的年度重點工作任務，利用互聯網、大數據、人工智能和虛擬現實技術探索教育教學新模式，全力推動信息技術與教育教學深度融合。

2.3 全國各省市加快推進，VR/AR教育普及在即

各地政府對VR行業支持政策紛紛出臺，2019年下半年學校投標采購涌現上升態勢。全國中小學約29.3萬所，AR/VR教育將是每個學校的標配，VR教育將開啟萬億級市場。對廣大教育工作者來說，VR/AR帶來全新的教學展示形式，能夠為學生打造更為生動有趣的立體課堂。VR/AR教育將打造一個新奇科幻的虛擬世界，打開孩子認知世界的大門。

3 VR/AR在教學中的具體應用

3.1 AR在幼兒階段的應用

幼兒教育作為整個教育體系的基礎，孩子們對事物充滿好奇心和求知欲，用AR開啟幼兒的智慧與心靈，如AR科學探索、AR生物學習、AR海洋、AR美術創作、AR校園、AR生命安全教育，AR航天等，使孩子們的認知活動成為一件快樂的事。

3.2 VR/AR在學科實訓中的應用

目前國內的在線教育模式仍停留在單純地將線下學習中的課件、教材搬上互聯網，這對學生來說并不能夠激發學習的熱情。從政策層面來看，與國家教育部方針也是相契合的，VR技術豐富教學形式，發揚傳統教學優勢，彌補不足，讓學生在學校就能體驗到當下的主流科技。實踐是檢驗真理的唯一標準，身臨其境的學習探究，讓學生們感受到眼見為實的認知。

3.3 VR/AR在學生創客教育中的應用

將虛擬現實技術與創客教育相融合，為學生打造一個自由沉浸的校園VR創客平臺。VR創客體驗、手工制作、智慧電子、3D打印等多種創客形式結合，培養學生跨學科解決問題能力、團隊協作能力和動手創新能力。比如用VR/AR進行美術創作，繪畫、還可以體驗“一帶一路”中的非遺傳承，觸摸千年文化。

3.4 VR/AR在素質教育中的應用

當今教育信息化飛速發展，一種以VR/AR技術為代表的創新型智慧教育方法正在逐步提升學生的科技素質，VR/AR素質教育應運而生，如VR航天探索、VR垃圾分類教育、VR禁毒教育、VR安全教育、VR/AR心理減壓、VR紅色文化教育等。

3.5 VR/AR在STEAM教育中的應用

STEAM教育是多學科交融的教育，融合了科學（Science）、技術（Technology）、工程（Engineering）、藝術（Art）、數學（Mathematics）多學科內容，著重超學科實踐性教育，培養學生多途徑解決問題的能力，激發創新活力，使學生能更好地適應全球信息化競爭。

VR教育充分利用VR技術的交互屬性，和內容覆蓋多個學科及專業，這又高度契合了STEAM教育跨學科的屬性。VR教育與STEAM教育、創客教育相互融合的教育方式，隨著未來技術發展，勢必會在不同的層面繼續相互滲透。

3.6 VR/AR 在其他教育培訓中的應用

VR/AR提供五大優勢變革行業培訓。針對實訓內容進行設備與系統的開發，達到行業標準，體現專業性;VR仿真模擬操作，無須實際操作所帶來的安全風險，確保安全性;實時培訓，不受時間空間限制，高頻次學習，降低預算，實施低成本;仿真模擬操作，身臨其境，深度重沉浸體驗，達到高仿真;提供完整的培訓系統，從培訓到監控再到評分改進服務，實現體系化。

4 在教學應用中的優勢分析

在教學應用中引入VR/AR技術，可以有效地激發學習動機，通過創設學習情境，來增強學習體驗，感受心理沉浸，跨越時空界限，實現動感交互穿越，呈現跨界知識融合，達到培養核心素養的目標。

4.1 讓醫學變得真實

在傳統的手術中，醫生僅能根據多張平面影像來判斷病變位置，而AR技術的增強現實特性能以三維立體的形式呈現患者病變位置、血管、組織等，極大提高了手術的精準度和安全性。而對于醫科教師來說，通過VR技術可以加深學生對生物或者解剖學的認識，VR技術就能提供一目了然的動態視覺模型，是一個非常好的教輔工具。

4.2 體驗向往的地方

參觀世界各地名勝通常費用昂貴，而游歷深海極地對于很多人來說更是一生不可能實現的事情。VR/AR產品正為全國的家庭和幼兒園區提供360°的虛擬現實旅行。從沙漠到極地，從草原到海洋，通過使用繪本和手機，學生就能進行體驗。對于無法在各地旅行和親身體驗的幼兒來說，這種沉浸式體驗能讓他們獲得熟悉感和歸屬感，對世界保持好奇心。

4.3 重現歷史場景

人們不可能讓時光倒流，穿越回去重新經歷歷史中的事件，但虛擬現實技術卻提供了這樣一個機會，讓學生進入一個他們從未去過的空間?；厮輾v史，感受古韻，VR與國學結合，無疑是當下學習國學的創新方法。這種沉浸式體驗學習不僅可以使學生深刻理解文字含義，還能夠感受傳統文化的意蘊。

4.4 構建同理心

“站在別人角度上看問題”“學會換位思考、將心比心”這些道理說起來容易，但構建同理心卻是一個龐大的工程。在國外，多所學校的學生能通過虛擬現實，“走進”敘利亞的心臟地帶，感受戰爭的殘酷，體驗難民的生活;另一方面，VR技術能模擬視覺障礙等疾病，讓學生體驗病人面臨的醫療挑戰，從而引導他們換位思考。

5 總結與前景

VR/AR教學，解決教育需求，刻不容緩。隨著科技信息化快速發展，VR/AR教育必將迎來新的發展機遇，改變傳統的教育教學模式，在教學場景上將不可能變為可能。在政策的鼓勵和市場的驅動下，VR/AR教育作為一種新的教育科技工具，將會開拓更多應用領域。

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