虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在教育領(lǐng)域的應(yīng)用與研究

許興鹍

【摘 要】近年來，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)（也稱“VR”）伴隨著“互聯(lián)網(wǎng)+”，再次成為業(yè)界關(guān)注的熱點(diǎn)。特別是虛擬頭盔的出現(xiàn)，更是引爆了整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈。那么當(dāng)前環(huán)境下的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)能為我們的教育行業(yè)帶來什么，本文將結(jié)合筆者開發(fā)的“網(wǎng)絡(luò)綜合布線工程”3D虛擬仿真教學(xué)系統(tǒng)，談一談虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在教育領(lǐng)域的運(yùn)用，以及帶給我們的啟示。

【關(guān)鍵詞】虛擬現(xiàn)實(shí)；教育；綜合布線

1 背景分析

虛擬現(xiàn)實(shí)并不是現(xiàn)在才出現(xiàn)的新技術(shù)，早在上個(gè)世紀(jì)美國(guó)就有相關(guān)的設(shè)備出現(xiàn)，只不過限于當(dāng)時(shí)的科技水平，無法商業(yè)化。伴隨科技不斷進(jìn)步，特別是軟件技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，計(jì)算機(jī)已經(jīng)能夠模擬非常真實(shí)的虛擬環(huán)境，加上設(shè)備體積不斷變小，特別是移動(dòng)終端的出現(xiàn)，更是給虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)帶來了新的發(fā)展契機(jī)。目前的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)不僅僅能夠?qū)⒁曈X和聽覺還有觸覺完美的結(jié)合起來，而且借助于相關(guān)設(shè)備可以實(shí)現(xiàn)用戶和虛擬環(huán)境的互動(dòng)，用戶可以非常真實(shí)的感受虛擬世界的一切，這些良好的體驗(yàn)都是以往的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)無法帶給我們的。

現(xiàn)代的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用在教育領(lǐng)域，同樣也帶給了我們很多驚喜。被動(dòng)的看和聽，遠(yuǎn)遠(yuǎn)比不上交互式的學(xué)習(xí)。在醫(yī)學(xué)、生物、建筑專業(yè)等教育領(lǐng)域，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)甚至能產(chǎn)生一種摧枯拉朽的變革，它能夠讓學(xué)生更好更深入地理解學(xué)習(xí)內(nèi)容。

2 國(guó)內(nèi)外“VR+教育”的研究現(xiàn)狀

國(guó)外VR公司在技術(shù)層面上已經(jīng)逐步實(shí)現(xiàn)了通關(guān)，已有部分國(guó)外學(xué)校開始使用VR技術(shù)。專門為VR教育提供解決方案的美國(guó)zSpace公司，他們的zSpace由電腦和專門的VR顯示器構(gòu)成，通過觸控筆可以讓學(xué)生操縱虛擬的3D物體，能帶來良好的學(xué)習(xí)體驗(yàn)感。德克薩斯州的Trinity University利用VR設(shè)備進(jìn)行校園文化的推廣，取得了良好的效果?；ヂ?lián)網(wǎng)巨頭google在“VR+教育”領(lǐng)域也動(dòng)作不斷，去年5月份剛宣布旨在提升學(xué)生課堂體驗(yàn)的Expeditions Pioneer VR項(xiàng)目，9月份又宣布與加州頂尖公立學(xué)校合作，免費(fèi)推廣虛擬現(xiàn)實(shí)的教室系統(tǒng)。

國(guó)內(nèi)院校如清華大學(xué)、北京航空航天大學(xué)、上海交通大學(xué)等高等學(xué)府已在校內(nèi)建立了虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)實(shí)驗(yàn)室，主要從事VR的科學(xué)研究和技術(shù)開發(fā)。國(guó)內(nèi)的VR企業(yè)樂視已經(jīng)同新東方達(dá)成初步合作意向，以“沉浸式教學(xué)”具體切入教育領(lǐng)域。VR的全景教學(xué)模式能夠讓學(xué)生實(shí)現(xiàn)“沉浸式學(xué)習(xí)”，提高英語課堂的學(xué)習(xí)效率。雖然，國(guó)內(nèi)VR企業(yè)多，各個(gè)公司也爭(zhēng)相獲得了不少投資，但是在VR產(chǎn)品分辨率、刷新率等方面跟國(guó)外產(chǎn)品存在一定差距，這種差距會(huì)導(dǎo)致用戶體驗(yàn)方面存在不足，進(jìn)而影響產(chǎn)品的推廣。因此，國(guó)內(nèi)的“VR+教育”暫時(shí)未形成燎原之勢(shì)，但發(fā)展?jié)摿σ廊惠^大。

3 虛擬現(xiàn)實(shí)應(yīng)用于教育教學(xué)中的優(yōu)勢(shì)及不足

在教學(xué)活動(dòng)中，運(yùn)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，能帶來很多全新的體驗(yàn)和不尋常的視角。

1）虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的沉浸式教學(xué)，帶給我們不一樣的學(xué)習(xí)體驗(yàn)。

伴隨計(jì)算機(jī)圖形圖像處理技術(shù)還有硬件水平的不斷提升，虛擬世界的視覺效果跟真實(shí)世界之間的差距越來越小，再加之虛擬頭盔、VR顯示器的出現(xiàn)，帶給用戶的體驗(yàn)可以說是全新的。有一些平時(shí)看不到的結(jié)構(gòu)和內(nèi)部工作原理，仿佛一下子都能呈現(xiàn)在眼前，比起傳統(tǒng)的老師教，學(xué)生聽，更加直觀和明確。同時(shí)，因?yàn)樘摂M世界的效果逼真，當(dāng)培訓(xùn)完成后再過渡到真實(shí)的情景下，會(huì)更加順暢自然。

2）虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的交互方式多樣，能極大激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。

現(xiàn)代虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)多樣化的交互模式，能極大激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣。交互的過程如同游戲過程一般，真實(shí)而有趣，比起傳統(tǒng)的學(xué)習(xí)過程，更能激發(fā)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的積極性。

3）基于移動(dòng)端的虛擬現(xiàn)實(shí)，可以隨時(shí)隨地想學(xué)就學(xué)。

網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展和智能手機(jī)的普及，移動(dòng)端上的VR產(chǎn)品，也讓學(xué)生可以離開課堂后，想學(xué)就學(xué)。充分利用碎片化時(shí)間，不受時(shí)間和空間的限制。

當(dāng)然，VR+教育暫時(shí)也存在一些不足，在一定程度上制約著它的發(fā)展，比如VR頭盔產(chǎn)品在長(zhǎng)時(shí)間佩戴的前提下，依然會(huì)產(chǎn)生眩暈的感覺。再者，在VR產(chǎn)品內(nèi)容上的更新也是目前面臨的一個(gè)問題，若無新的資源來進(jìn)行補(bǔ)充，久而久之，學(xué)生也會(huì)覺得乏味。

4 “綜合布線工程”教學(xué)仿真系統(tǒng)應(yīng)用于教學(xué)實(shí)訓(xùn)的嘗試

筆者曾開發(fā)過基于Unity3D的“綜合布線工程”教學(xué)仿真系統(tǒng)，基于PC端和移動(dòng)端。該系統(tǒng)主要是針對(duì)綜合布線工程中，一些典型的實(shí)訓(xùn)操作內(nèi)容而設(shè)計(jì)的，包含了打水晶頭實(shí)訓(xùn)、打模塊實(shí)訓(xùn)、安裝配線架、光纖熔接實(shí)訓(xùn)等。雖然并未采用虛擬頭盔的VR方式，但這種基于虛擬現(xiàn)實(shí)的實(shí)訓(xùn)方式，卻讓學(xué)生產(chǎn)生了濃厚的學(xué)習(xí)興趣，調(diào)動(dòng)了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性。也同時(shí)解決了一些實(shí)際的困難，比如數(shù)量有限價(jià)格昂貴的光纖熔接機(jī)，可以通過虛擬現(xiàn)實(shí)的實(shí)訓(xùn)平臺(tái)得以補(bǔ)充。同樣在實(shí)訓(xùn)過程中，存在實(shí)操難以量化考核的問題，通過虛擬現(xiàn)實(shí)實(shí)訓(xùn)平臺(tái)則可以完整的記錄實(shí)訓(xùn)過程。

5 結(jié)語

現(xiàn)代虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)以其特有的魅力，給我們帶來了全新的體驗(yàn)和感受?！癡R+教育”雖然目前仍未形成全面燎原之勢(shì)，但借助虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的教育領(lǐng)域，必定會(huì)帶給我們一個(gè)美麗新世界。

【參考文獻(xiàn)】

[1]陳品帆.虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在網(wǎng)絡(luò)教學(xué)中的應(yīng)用[J].科技展望，2015（04）.

[2]臘國(guó)慶.虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在教育中的應(yīng)用研究[J].宿州教育學(xué)院學(xué)報(bào)，2015（3）.

[責(zé)任編輯：朱麗娜]