VR/AR技術在高校教學中的應用實踐

王芳 李建 汪偉

摘要：隨著教育信息化2.0和VR時代的到來，為落實“教育信息化2.0行動計劃”和“中國教育現代化 2035”，教育者要抓住新機遇，積極研究、探索、實踐、創新教學模式，提升教育信息化水平和教學效果。梳理了VR/AR技術的基本概念和發展歷程，介紹了高校VR/AR專業設置，結合作者所在學?；赩R/AR的虛擬現實實驗室建設和虛擬現實實驗實踐教學，分析探討了VR/AR技術對高校虛擬實驗教學的推動作用、教學模式的創新實踐，提出了未來基于VR/AR多節點教學模式的研究和發展方向。

關鍵詞：教育信息化;VR/AR;沉浸式教學;虛擬實驗室;多節點教學模式

中圖分類號：G642? ? ? ? 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2021）25-0031-05

Abstract： With the coming of educational information 2.0 and VR Era， educators should seize the new opportunity， actively research， explore， practice and innovate the teaching mode to improve the level of education informationization and the teaching effect in order to implement“the Action Plan of Education Informationization 2.0”and“the Modernization of Chinese Education 2035”.This paper combs the basic concepts of VR/AR technology and development， introduces the VR/AR major establishment in universities.Combining with the virtual reality laboratory construction and virtual reality experiment practice teaching based on VR/AR in the author's Universities， this paper analyzes thepromote effect of VR/AR technology in virtual experimental teaching in universities and teaching mode innovation practice，puts forward the research and development directionofmulti-node teaching model based on VR/AR in the future.

Keywords：educational informatization;virtualreality/augmentedreality;immersion teaching;virtual laboratory;Multi-node teaching model

被譽為“信息社會先驅”的Marshall McLuhan（馬歇爾·麥克盧漢）指出——歷史是一部媒介形態發展的歷史。從口口相傳、手寫記載、印刷時代、互聯網時代、VR/AI時代，人類社會的傳播媒介不斷發展突破新形態，不斷追求更高效、便捷、生動的傳播形式和效果。

教育是國家發展大計的重中之重，結合國家“互聯網+”、大數據、新一代人工智能等重大戰略任務安排，2018年教育部印發《教育部關于加快建設高水平本科教育全面提高人才培養能力的意見》[1]和《教育信息化2.0行動計劃》[2]，國務院 2019 年印發《中國教育現代化 2035》[3]，提到要加快高校信息化建設，增強學生實踐能力培養。2019 年4月，教育部、科技部、工業和信息化部等 13 個部門在天津聯合啟動“六卓越一拔尖”計劃 2.0，發展新工科、新醫科、新農科、新文科，全面提升高校本科教育質量。教育部科技發展中心于2019年5月成立了虛擬現實研究中心，將“推動虛擬現實技術在教育領域的深度應用”，以VR 技術推動教育變革和產業變革[4]。

2020年全球疫情的特殊時期，“互聯網+教育”越發受到重視，VR/AR+教育正大步走進高校校園，為教師帶來全新教學模式，為學生帶來生動真實的沉浸式課堂。屠明將[5]針對傳統教學模式存在的問題，依托“VR+5G”技術優勢，架構融合虛實相生情境性、多元一體分布性、人際交互實時性與教學方式多態性為一體的分布式教學模式，探討教育信息化和實踐教學創新發展的理論模型與實現策略。

劉清堂[6]利用元分析方法對國際英文期刊發表的30項虛擬實驗項目的實證研究結果進行研究和定量綜合分析，研究結果表明虛擬實驗項目對學生學習效果具有中等程度的積極影響作用，建議虛擬實驗設計要“因學生而異，因學科而異”，虛擬實驗開展要“注重引導，加強協作”，虛擬實驗評價要“多元評價，重視過程”。

段汝林[7]設計了基于虛擬現實技術的高校在線實驗教學平臺，采用服務器/客戶機體系架構，擁有豐富的實驗內容與實驗資源，實現在線實驗仿真教學，交互性強，推動了教育信息化發展。

本文在研讀國家政策和各種文獻的基礎上，結合作者所在學?；赩R/AR的虛擬現實實驗室建設和虛擬現實實驗實踐教學，探討了VR/AR技術對高校虛擬實驗教學的推動作用、教學模式的創新實踐，以及對高校教學質量提升的促進作用。

1 VR/AR技術概述

虛擬現實（VR）是一種可以創建和體驗虛擬世界的計算機系統，它利用計算機等技術生成一個逼真的、具有視、聽、觸等多種感知的虛擬環境，用戶通過使用各種交互設備，同虛擬環境中的實體相互作用，產生身臨其境感覺的交互式視景仿真和信息交流，是一種先進的數字化人機接口技術。虛擬現實技術是一門新興的跨學科尖端技術，它的研究、開發和使用是一項技術要求比較高的工作，它需要有相應的軟硬件系統環境配套進行，系統環境除了完善的虛擬仿真開發平臺之外，還要求具有身臨其境的三維沉浸感，這種沉浸感主要通過具有高度沉浸感的立體視覺環境、實時交互系統和三維音效系統來實現。