虛擬現(xiàn)實技術(shù)在教學模式中的應用與發(fā)展

李慈鳴 崔琰

摘要：5G時代的發(fā)展下，虛擬現(xiàn)實技術(shù)的悄然興起使得人們的生活方式以及生活質(zhì)量產(chǎn)生了巨大的變化。同時，教育領域也引起了一場重大的變革，虛擬現(xiàn)實技術(shù)打破傳統(tǒng)的教學模式，推動了新教學模式的應用與發(fā)展。本文對虛擬現(xiàn)實技術(shù)的概念特征，5G時代下虛擬現(xiàn)實技術(shù)在教育領域的應用優(yōu)勢，國內(nèi)虛擬現(xiàn)實技術(shù)在教育行業(yè)的現(xiàn)狀和發(fā)展動態(tài)進行了闡述。

關鍵詞：虛擬現(xiàn)實技術(shù);教學模式;5G

中圖分類號：G4 文獻標識碼：A 文章編號：（2021）-08-479

一、虛擬現(xiàn)實技術(shù)的概念特征

虛擬現(xiàn)實是指基于虛擬人的計算公式直接計算現(xiàn)實場景世界信息的一種沉浸型交互虛擬環(huán)境，具體而言就是通過整合各種數(shù)字信息來獲得逼真的視覺、聽覺、觸覺，生成一體化的特定現(xiàn)實世界信息范圍的虛擬環(huán)境。 美國科學家Burdea G.和Philippe Coiffet在1993年世界電子年會上發(fā)表了一篇題為“Virtual Reality System and Applications”（虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)與應用）的文章，在該文中提出一個“虛擬現(xiàn)實技術(shù)的三角形”，它表示出虛擬現(xiàn)實技術(shù)具有的3個突出特征：沉浸性、交互性和想象性。

（一）沉浸性

沉浸性（Immersion）又稱浸入性，是指用戶感覺到好像完全置身于虛擬世界之中一樣，被虛擬世界所包圍。比較理想的虛擬世界可以達到使用戶難以分辨真假的程度，甚至超越真實，實現(xiàn)比現(xiàn)實更逼真的照明和音響等效果。虛擬現(xiàn)實的沉浸性來源于對虛擬世界的多感知性，除了我們常見的視覺感知、聽覺感知外，還有力覺感知、觸覺感知、運動感知、味覺感知、嗅覺感知、身體感覺等。

（2）交互性

在虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)中，交互性（Interactivity）的實現(xiàn)與傳統(tǒng)的多媒體技術(shù)有所不同。從計算機發(fā)明直到現(xiàn)在，在傳統(tǒng)的多媒體技術(shù)中，人機之間的交互工具主要是通過鍵盤與鼠標進行一維、二維的交互，而虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)強調(diào)人與虛擬世界之間要以自然的方式進行，如人的走動、頭的轉(zhuǎn)動、手的移動等，通過這些，用戶與虛擬世界進行交互，并且借助于虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)中特殊的硬件設備（如數(shù)據(jù)手套、力反饋設備等），以自然的方式，與虛擬世界進行交互，實時產(chǎn)生在真實世界中一樣的感知，甚至連用戶本人都意識不到計算機的存在。

（3）想象性

想象性（Imagination）指虛擬的環(huán)境是人想象出來的，同時這種想象體現(xiàn)出設計者相應的思想，因而可以用來實現(xiàn)一定的目標。虛擬現(xiàn)實技術(shù)的應用，為人類認識世界提供了一種全新的方法和手段，可以使人類突破時間與空間，去經(jīng)歷和體驗世界上早已發(fā)生或尚未發(fā)生的事件;可以使人類進入宏觀或微觀世界進行研究和探索;也可以完成那些因為某些條件限制難以完成的事情。現(xiàn)在，虛擬現(xiàn)實技術(shù)的出現(xiàn)，為解決和處理疑難問題提供了新的方法及思路，人們借助虛擬現(xiàn)實技術(shù)，沉浸在多維信息空間中，依靠自己的感知和認知能力全方位地獲取知識，發(fā)揮主觀能動性，尋求解答，形成新的解決問題的方法和手段。

二、虛擬現(xiàn)實技術(shù)在教育領域的應用優(yōu)勢

（一）出色的可視化

教育中的VR是一種出色的技術(shù)工具，它可以使用戶非常有效地探索各種事物。用戶可以輕松應對各種場景，并可以無縫體驗不同的現(xiàn)實。它還通過增強視覺效果，增強了學生的學習能力，并提供了強調(diào)特定事物的實用方法。

（二）吸引人的學習方式

授課過程中，教師不懈地努力通過互動游戲和項目，小組工作，公開演講以及許多其他途徑吸引學生。但是，有時候他們的努力都徒勞無功。虛擬現(xiàn)實可以幫助解決該問題，它使課堂變得令人興奮，也使教師能夠?qū)⒄n程帶入生活。此情況下，學生能夠親身體驗現(xiàn)實生活中的相遇，為將來的發(fā)展做好準備。

（三）增加學生的參與度

當今世界充滿了數(shù)字化和自動化。這個數(shù)字時代的人們，特別是學生，試圖將一切與技術(shù)相關聯(lián)，并且在與現(xiàn)有的傳統(tǒng)系統(tǒng)打交道時也感到困難。因此，今天的教師發(fā)現(xiàn)很難在課堂上創(chuàng)造參與感，但是VR可以在這方面提供幫助！無論學生年齡多大，在教室中進行虛擬體驗時，他們都會感到更加動心和投入。

（四）有效培訓

VR降低了培訓成本，并提供了可擴展的培訓課程。借助虛擬現(xiàn)實技術(shù)，可以以更好的方式對學生甚至輔導員進行培訓。不僅可以創(chuàng)建場景的實時情況，還可以借助VR模塊和培訓課程無縫觀察用戶的反應。

三、國內(nèi)虛擬現(xiàn)實技術(shù)在教育行業(yè)的現(xiàn)狀和發(fā)展

虛擬現(xiàn)實在教育領域的應用十分廣泛，目前國內(nèi)外不少學校都引進了虛擬現(xiàn)實技術(shù)，虛擬現(xiàn)實技術(shù)可以為學生提供更加直觀、形象的多重感官刺激，對學生的學習有很大的幫助。目前華為iLab發(fā)布了虛擬現(xiàn)實教育白皮書，分析了虛擬現(xiàn)實教育價值以及發(fā)展現(xiàn)狀。

華為iLab與Strategy Analytics聯(lián)合發(fā)布虛擬現(xiàn)實教育白皮書《教育和培訓應用點燃VR市場——運營商和VR產(chǎn)業(yè)伙伴合作共贏》。教育是虛擬現(xiàn)實行業(yè)中發(fā)展最快也將是最先落地的領域，隨著政策的鼓勵和市場的驅(qū)動，虛擬現(xiàn)實教育市場持續(xù)增長，潛力巨大，而憑借網(wǎng)絡基礎設施、網(wǎng)絡用戶、終端分銷渠道等資源，運營商在虛擬現(xiàn)實教育市場將迎來新的發(fā)展機遇，同時也將推動虛擬現(xiàn)實教育的持續(xù)發(fā)展。

報告指出，虛擬現(xiàn)實教育價值在于提升學生學習效率，并輔助教師高校授課。目前國內(nèi)的教育市場極為龐大，報告指出據(jù)教育部統(tǒng)計，截止2016年，中國已經(jīng)逾18.9萬所小學，7.7萬所中學和3600所高等院校，招生總規(guī)模已達2.25億人，對利用新技術(shù)不斷提高教育質(zhì)量和效率有著強烈訴求。

而政府在教育信息化也在不斷加大。《教育信息化十年發(fā)展規(guī)劃》意味著到2020年，所有人都可以在信息化環(huán)境下獲得優(yōu)質(zhì)教育資源，各級學校都將提供寬帶上網(wǎng)支持。同時政府還鼓勵教育機構(gòu)建設“大規(guī)模開放在線（MOOC）”促進遠程學習。

國家層面，工信部成立了虛擬現(xiàn)實產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟（IVRA）以孵育生態(tài)系統(tǒng)，而地方級政府如深圳政府設立的中國VR研究所，貴州省政府設立的北斗灣VR小鎮(zhèn)等都投入資金和資源來推動虛擬現(xiàn)實教育與培訓的發(fā)展。

五、結(jié)語

在5G時代下，技術(shù)創(chuàng)新必將會升級學習體驗。將虛擬現(xiàn)實技術(shù)應用到教育中來，可以吸引學生，激發(fā)他們的學習熱情，同時還可以完善當前的教學模式，讓教學也可以與時俱進。雖然虛擬現(xiàn)實技術(shù)仍處于發(fā)展階段，相關功能結(jié)構(gòu)還有待完善，但隨著社會的進步與發(fā)展，虛擬現(xiàn)實技術(shù)會愈加成熟，虛擬教學也將走進大家的生活。這種全新的教學模式會被更多的教育工作者所看到，現(xiàn)代教育虛擬現(xiàn)實技術(shù)必定未來可期。

2020年省級大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓練計劃項目：5G時代下VR/AR實訓和沉浸的教學;項目編號：S202013324017

山東協(xié)和學院 山東 濟南 250000