沉浸式虛擬現實技術在高校圖書館虛擬教學中的應用與前景

郝博麟

關鍵詞：計算機;虛擬現實技術;高校圖書館;虛擬教學

摘 要：當前，圖書館應用的虛擬現實技術正處于發展階段，應用該技術的目的是讓圖書館服務變得更加完善。文章詳細介紹了沉浸式虛擬現實技術，結合該技術的特征對高校圖書館利用虛擬現實技術的情況進行了詳細分析，找出虛擬現實技術的優勢和不足，并在此基礎上展望了高校圖書館利用虛擬現實技術的前景。

中圖分類號：G258.6文獻標識碼：A文章編號：1003-1588（2021）02-0071-03

1 背景

虛擬現實結合了仿真、多媒體、網絡等多種技術，為仿真技術指明了方向，主要是想讓人才得到更專業的培養，讓人才培養體系變得更加健全。使用者需要結合輸入設備和傳感設備進入計算機形成的模擬環境當中，在這種環境中進行實時交互工作，讓用戶在特定設備下可以與模擬環境中的對象進行交流，從而達到讓用戶獲得更加豐富體驗感的目的。虛擬現實技術本身具有交互性、想象力以及沉浸感等具體特征，最為明顯的還是沉浸感這一特征。虛擬現實主要有非沉浸式、半沉浸式以及沉浸式VR三個系統，在使用沉浸式VR系統時需要讓用戶的視覺、聽覺暫時封閉，戴上頭盔顯示器，讓用戶處于一個虛擬環境當中，通過數據手套限制用戶的手感通道，讓用戶在體驗虛擬環境時感覺更加真實。

2 虛擬現實技術在圖書館的應用現狀

當前，圖書館的虛擬現實應用主要是非沉浸式和半沉浸式VR系統，如：美國得克薩斯大學的圖書館就利用這種模擬仿真技術，讓使用者可以暢游圖書館，在該系統運行過程中使用者可以結合導航、閱讀等方式全面收集圖書館圖書信息。應用這種VR技術，雖然使用者不在圖書館，但卻能像處于圖書館一樣獲得相對真實的體驗感。2008年，中國國家圖書館專門為用戶提供了虛擬現實系統體驗區。用戶可以在這片區域體驗虛擬現實系統，讓用戶足不出戶就能對圖書館的整體布局和建筑風格有一個全面的了解。此外，世界各地的訪問者都可以利用互聯網技術在一個虛擬的環境中漫游國家圖書館。

圖書館應用非沉浸式和半沉浸式VR系統獲得了非常好的效果，因為這些系統的構建成本非常低，在使用過程中遇到的困難非常少，對計算機終端硬件的要求也不苛刻，因此圖書館對這兩個系統進行推廣建設的難度比較小。但是，由于虛擬環境的畫質和人機互換方式的原因，用戶的體驗感仍停留在較基礎的階段，為此，當前圖書館利用這兩種系統還是為了不斷完善圖書館服務功能，并沒有將虛擬現實的效果充分展現出來，如：一些虛擬現實技術、漫游、仿真等技術的畫質非常粗糙，使用者在漫游時會受到非常多因素的影響。

3 沉浸式虛擬現實在高校圖書館虛擬教學中的應用意義及現存問題

3.1 高校圖書館應用沉浸式虛擬現實教學的應用意義

3.1.1 充分發揮資源優勢。高校圖書館的館藏資源非常豐富，這一優勢也讓高校圖書館有條件開展虛擬教學工作。此外，圖書館工作人員的綜合素養非常高，綜合能力也非常強，他們可以提供咨詢和導航服務，也滿足了虛擬教學的人才需求。

3.1.2 提升資金利用效率。與非沉浸式和半沉浸式VR系統相比，圖書館如果想讓沉浸式虛擬現實系統更好地發揮作用，需要滿足更嚴格的技術設備要求。沉浸式虛擬現實系統的采購和維護成本都要比其他系統高，并且在運用該系統的時候，在同一個時間點只能讓一個人佩戴設備感受虛擬環境。如果高校單獨購買該設備和系統，很容易出現資金浪費的情況。

3.1.3 有利于優化人員配置。沉浸式虛擬現實系統必須由專業的工作人員開發軟件和維護設備，一旦高校重復配置該系統，將會造成人員浪費。因此，圖書館作為教學平臺，應鼓勵高校各院系利用圖書館開展教學工作，并結合院系的教學情況，進行更具針對性的軟件開發，讓圖書館的特色功能發揮出來。

3.2 沉浸式虛擬現實應用于高校圖書館虛擬教學存在的問題

具體問題包括：一是高校圖書館在應用沉浸式虛擬現實技術時需要考慮成本問題，如：沉浸式VR系統的頭盔顯示器等設備成本更高，在維修方面也意味著高校圖書館要花費更多的資金。二是工作人員的技術也會對沉浸式虛擬現實的應用效果造成非常大的影響，圖書館必須逐步提升管理員的業務水平。管理員要深入理解虛擬現實技術，不僅能熟練操作該系統，還要能解決設備維修問題。三是只有視景生成技術得到發展，才能讓讀者在使用沉浸式VR系統時獲得更好的體驗感。高校圖書館在應用非沉浸式和半沉浸式VR系統時，會利用全景技術幫助讀者根據興趣愛好迅速找到相關的書籍，讓讀者更好地感受圖書館的文化特色。沉浸式VR系統是利用三維建模技術構建出來的，具有沉浸感和交互性的特點，但復雜模型的工作量比較大，并且要考慮的內容很多，因此要求工作人員具有非常專業的構造技術。

4 高校圖書館利用沉浸式虛擬現實技術開展虛擬教學的前景分析

4.1 構建沉浸式圖書館，實現跨學科虛擬教學

參與者通過虛擬教學實驗在仿真環境下憑借接觸思維的感知和認知能力不斷發散思維，通過這種方式在模擬環境中收集空間和邏輯信息，讓學生在多維信息空間中對信息進行利用，從而更加深入地理解學科知識。由于場景非常逼真，學生在學習過程中的積極性也會逐步提高，讓他們有更多的時間發揮想象力，促進教學效果的提升。

虛擬環境的生成包含多種學科知識，如果在實踐中只對一門學科進行虛擬環境模擬，很難滿足虛擬教學本身的需求。因此，圖書館可以利用虛擬場景進行跨學科的教學工作，對各學科的教學資源進行整合，利用健全、發達的網絡系統，全面收集電子信息，達到跨學科立體虛擬教學的效果。虛擬實驗教學項目的共享范圍既包含校內專業，也包含高校圖書館的聯合內容，這種資源共享可以讓高校圖書館的服務更加完善。

4.2 創設真實學習情境，規避真實操作的危險

在高校教學過程中，由于學習內容比較復雜，有一些學習內容是學生在生活中不容易觸及或是本身具有一定危險性的內容，如火山爆發、生物滅絕等。在對這一部分教學內容進行實驗的過程中，教師只能播放相關視頻加深學生對相關知識點的理解，學生無法在實際場景中進行感受和操作，他們在學習過程中很難獲得良好的體驗，自然而然無法對教學內容進行多方位、多層次的理解。

高校圖書館可以利用沉浸式虛擬技術對這些內容進行整合，讓學生在虛擬環境下進行實驗和操作，讓學生在實際操作過程中對這些抽象概念進行深入理解，同時，由于場景本身都是虛擬的，也能保證學生的安全，在學生實驗過程中也不會使高校圖書館產生額外的費用。

4.3 推進數字化校園建設，服務教學和科研

數字化校園建設主要是對校園虛擬環境進行建設，由于虛擬現實展現出沉浸性的特征，教師可以在教學過程中為學生提供一個更加真實的教學環境，幫助師生收集更全面的信息。數字化校園已經突破了時空限制，既可以展現高校教學資源的價值，也可以提高科研服務。

傳統課堂大多較為枯燥，利用虛擬現實技術進行教學工作可以讓師生的教學需求得到滿足。高校圖書館可以利用虛擬現實技術打破服務對象和方式的局限性，讓體驗者可以更加快速地收集到圖書信息，在一定程度上解決了圖書館圖書實用性不強的問題。借助環境和資源展現出的數字化特征，在傳統校園建設虛擬空間，這種方式可以讓校園的時間和空間維度得到拓展，也可以讓校園資源價值更好地發揮出來，提升高校管理者的管理水平，增強高校的核心競爭力。

4.4 創新圖書館服務模式，探索在線實驗云服務

針對高校的具體情況，虛擬現實技術可為其提供在線實驗云服務，根據高校的具體需求在虛擬的實驗空間中模擬教學項目的虛擬環境，讓高校可以更加高效地管理實驗教學工作。通過在服務平臺上設置統一入口，項目共享的安全性得到保障，每個高校的實驗教學應用環境都有所差異，利用虛擬現實技術可以幫助高校構建富有個性和特色的實驗教學項目環境。

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（編校：崔 萌）