關(guān)于VR技術(shù)與教育融合發(fā)展的思考

蘇小慧　于子淼　陳玥

摘 要：2016年被稱為虛擬現(xiàn)實（VR）爆發(fā)元年，眾多行業(yè)巨頭紛紛加入VR產(chǎn)品的研發(fā)與市場布局，VR在游戲娛樂、航空航天、房產(chǎn)開發(fā)、工業(yè)仿真、教育教學(xué)等領(lǐng)域都有了全面的發(fā)展與應(yīng)用。文章結(jié)合VR發(fā)展歷史，對VR在國內(nèi)外教育領(lǐng)域的應(yīng)用現(xiàn)狀進行系統(tǒng)概括梳理，參考自身工作與實踐經(jīng)驗，總結(jié)出VR與教育領(lǐng)域融合發(fā)展所面臨的困難與挑戰(zhàn)，并在此基礎(chǔ)上提出具體應(yīng)對構(gòu)想與建議，擬為VR從業(yè)者及教育相關(guān)人士提供必要參考。

關(guān)鍵詞：VR 虛擬現(xiàn)實；教育；融合發(fā)展；工作建議

中圖分類號：G521 文獻標(biāo)志碼：A 文章編號：1673-8454（2017）14-0085-03

一、VR發(fā)展歷史

虛擬現(xiàn)實技術(shù)（Virtual Reality，簡稱VR）是一種計算機仿真系統(tǒng)，它利用計算機生成一種模擬環(huán)境，是一種多源信息融合的交互式三維動態(tài)視景和實體行為系統(tǒng)仿真，并使用戶沉浸到該環(huán)境中?；赩R技術(shù)的3I屬性（沉浸感Immersion、交互性Interaction和想象性Imagination），VR技術(shù)也被稱為“沉浸式多媒體”。

縱觀VR技術(shù)發(fā)展史，大體上可以分為四個階段。20世紀60年代以前，小說家Stanley G.Weinbaum和電影攝影師Morton Heiling分別提出虛擬現(xiàn)實的構(gòu)想、發(fā)明仿真模擬器，這蘊涵VR思想的有聲形動態(tài)的模擬被認為是VR發(fā)展的第一階段。進入60年代，第一套可應(yīng)用的虛擬現(xiàn)實設(shè)備出現(xiàn)，但由于技術(shù)有限、設(shè)備龐大，VR仍處于原型機階段，也是整個VR技術(shù)的萌芽階段。隨著計算機技術(shù)的發(fā)展，VR的體驗感大幅提升，VR概念與理論也在此期間初步形成，80年代末一些游戲公司開始將VR推入商業(yè)化熱潮，成為VR技術(shù)的積累期。21世紀以后，VR理論進一步完善，加之互聯(lián)網(wǎng)的普及、3D建模等技術(shù)的發(fā)展，VR開始逐步商業(yè)化、平民化。目前，VR行業(yè)實際上仍處于起步階段，但是未來的發(fā)展前景不可限量，預(yù)計2020年國內(nèi)市場規(guī)模預(yù)計將超過550億元，市場潛力巨大。伴隨著VR設(shè)備的普及，VR技術(shù)也將在更多領(lǐng)域得以運用，教育領(lǐng)域自然是其中一個重要分支。[1]

二、VR在國內(nèi)外教育領(lǐng)域的應(yīng)用

1.VR在國外教育領(lǐng)域的應(yīng)用

美國基礎(chǔ)教育已經(jīng)開始全面推行VR/AR虛擬現(xiàn)實教育計劃，只需要一臺智能手機，就可以實現(xiàn)沉浸式教育，如美國zSpace公司由一臺單獨電腦和VR顯示器組成，并配備有觸控筆，幫助學(xué)生操縱虛擬3D物體，加強學(xué)習(xí)體驗。

部分國外院校也已開始使用VR技術(shù)，如位于加州圣何塞的科格斯韋爾大學(xué)已經(jīng)正式開辦VR和AR專業(yè)，該學(xué)校也成為全球首家創(chuàng)辦VR和AR行業(yè)人才認證的高校；位于美國佐治亞洲的Savannah藝術(shù)設(shè)計院校利用VR技術(shù)吸引生源，推廣校園文化。[2]

三星在美國做過一個關(guān)于VR教育的調(diào)查研究，有85%的教師認可VR教育，認為虛擬現(xiàn)實技術(shù)在教學(xué)方面有著巨大潛力，能夠有效提高學(xué)生學(xué)習(xí)效果。

2.VR在國內(nèi)教育領(lǐng)域的應(yīng)用

國內(nèi)目前已經(jīng)形成了各大院校、高科技公司聯(lián)合研究開發(fā)制作、產(chǎn)學(xué)研相結(jié)合的局面。主要體現(xiàn)在以下幾個方面：

（1）VR+高等教育。清華大學(xué)、北京航空航天大學(xué)等高等學(xué)府已在校內(nèi)建立虛擬現(xiàn)實技術(shù)實驗室，主要從事VR的科學(xué)研究和技術(shù)開發(fā)；北京航空航天大學(xué)成立虛擬現(xiàn)實新技術(shù)國家重點實驗室；西南交通大學(xué)成立虛擬現(xiàn)實與多媒體技術(shù)實驗室；中國人民大學(xué)動用時下最流行的VR技術(shù)，讓新生們通過登錄網(wǎng)頁和手機客戶端提前逛人大。[3]

（2）VR+素質(zhì)教育。被應(yīng)用在常識普及、模擬地震、火災(zāi)等諸多方面，同時配合教學(xué)大綱，提供科學(xué)、歷史、地理、生物等基礎(chǔ)課程的理解學(xué)習(xí)。如北京中關(guān)村第二小學(xué)于16年4月開展了別開生面的VR沉浸式教學(xué)系統(tǒng)公開課，學(xué)生可通過VR眼鏡學(xué)習(xí)太陽系相關(guān)知識。

（3）VR+企校合作。藝術(shù)、工業(yè)、技能等方面的VR課程，包括虛擬沙盤、機械操作、模擬駕駛、危險實驗等，與教學(xué)內(nèi)容相結(jié)合進行課程訂制，如華漁公司和一些汽配、高鐵駕駛等職專院校合作，為他們定制VR培訓(xùn)課程，把現(xiàn)在市面上的零件做成3D模型，讓學(xué)生在VR中進行模擬操作。[4]

三、VR與教育領(lǐng)域融合發(fā)展的特點及優(yōu)勢

1.打破時空限制，彌補傳統(tǒng)不足

傳統(tǒng)教學(xué)中，因教學(xué)場地、教學(xué)設(shè)備等方面的原因，導(dǎo)致一些教學(xué)活動無法進行。利用VR教學(xué)，可彌補這些方面的不足，學(xué)生足不出戶可以體驗各種教學(xué)實驗及場景教學(xué)，達到良好的學(xué)習(xí)效果。

2.激發(fā)學(xué)習(xí)熱情，增強學(xué)習(xí)體驗

VR 教學(xué)不僅可以應(yīng)用化學(xué)、生物、歷史、英語等多種學(xué)科中的場景教學(xué)，一些在真實世界中很難用肉眼觀察的現(xiàn)象也可以通過虛擬環(huán)境呈現(xiàn)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情及參與度，增強學(xué)習(xí)體驗及想象力。

3.共享優(yōu)質(zhì)資源，拓寬學(xué)習(xí)路徑

VR的教育時代，頂尖學(xué)校、師資、課程將不再是部分學(xué)生人群的獨享專利，只要擁有VR設(shè)備，所有學(xué)生都能身臨其境享受到優(yōu)質(zhì)教育教學(xué)資源，而不再受地區(qū)和學(xué)校限制。[5][6]

四、VR與教育領(lǐng)域融合發(fā)展所面臨的困難與挑戰(zhàn)

1.硬件設(shè)備昂貴，內(nèi)容制作壁壘高、周期長，與教育現(xiàn)狀存在脫節(jié)

市面上銷售的VR設(shè)備普遍較為昂貴，學(xué)校如果要全面實現(xiàn)VR改造，勢必會增加教育成本。同時，VR教育興起和后續(xù)發(fā)展都離不開優(yōu)質(zhì)的VR教育內(nèi)容，而VR教育內(nèi)容制作存在成本高、儲備少、周期長等問題，成本高和周期長使得內(nèi)容制作公司望而卻步，儲備少使學(xué)校、教師和學(xué)生不能實現(xiàn)優(yōu)中選優(yōu)，只能被動接受，而且VR內(nèi)容課程后如果沒有后續(xù)VR教學(xué)內(nèi)容跟進，只能繼續(xù)接受傳統(tǒng)教育內(nèi)容，遠達不到預(yù)想的目標(biāo)。而且，傳統(tǒng)教學(xué)內(nèi)容技術(shù)壁壘低，教師群體經(jīng)過短時間學(xué)習(xí)即可獨自制作，而VR內(nèi)容制作困難，專業(yè)技術(shù)要求高，往往需要經(jīng)過系統(tǒng)培訓(xùn)才能完成全套內(nèi)容的制作。對大多數(shù)教師群體來說，技術(shù)成本和時間成本都太高，不符合當(dāng)前教學(xué)實際，VR教育與目前整體的教育現(xiàn)狀存在脫節(jié)現(xiàn)象。

2.政府有關(guān)部門認知程度有限，學(xué)校及教師接受程度有待提高

一方面，教育、財政等相關(guān)政府主管部門對VR教育的認知程度直接影響著VR教育的普及和發(fā)展，目前部分政府主管部門對VR教育的認知程度很大部分還停留在娛樂、游戲階段，缺乏更有深度和更具前瞻性的認知。[7]另一方面，由于日常教學(xué)任務(wù)本就較為繁瑣復(fù)雜，且要面臨考試及升學(xué)壓力，多數(shù)學(xué)校及教師對VR教育的認知程度有待提高。VR技術(shù)并不能很好地幫助他們快速有效提高學(xué)生成績，難免淪為傳統(tǒng)教學(xué)的輔助，成為學(xué)生傳統(tǒng)課堂緊張學(xué)習(xí)之余的放松工具和幫助理解抽象教學(xué)知識點的“多媒體”工具。如何跳出VR教育的此種局限，讓VR更全面服務(wù)和應(yīng)用在教學(xué)及考試的各個環(huán)節(jié)，是目前面臨的主要問題。

3.在教育領(lǐng)域的應(yīng)用尚處摸索期，如何挖掘精準結(jié)合點成當(dāng)務(wù)之急

與傳統(tǒng)教育、傳統(tǒng)課堂相比，VR 教育雖在沉浸性、科技性、體驗性上存在較大優(yōu)勢，更容易使學(xué)生加深印象，保持持續(xù)記憶。但是也存在體驗形式較為單一、體驗方式較為固定、互動效果較為薄弱的不足。總體來說，VR在教育領(lǐng)域的應(yīng)用尚處摸索期，應(yīng)用和前景尚不十分明朗。如果單純?yōu)榱俗分餠R教育的沉浸式體驗而忽略上述不足，未免有因小失大、舍本逐末之嫌，且容易讓VR教育最終變成華而不實的擺設(shè)。如何在VR教育的優(yōu)勢上尋找到其與傳統(tǒng)教育更加精準的結(jié)合點，如何更好實現(xiàn)兩者的良好互補與促進，目前仍未得到解決。

4.虛擬現(xiàn)實具有強烈沉浸感與帶入感，且內(nèi)容魚龍混雜，易引發(fā)學(xué)生群體沉迷、異化等“網(wǎng)絡(luò)疾病”

VR技術(shù)會將使用者帶入完全虛擬的環(huán)境中，該環(huán)境或通過實地拍攝，或通過三維建模生成。使用者只需佩戴VR頭盔或眼鏡，借助必要的定位設(shè)備與感應(yīng)設(shè)備，即可在虛擬環(huán)境中完成包括走路、跳躍、射擊、拳擊等在內(nèi)的幾乎任何動作，在一些制作精良的游戲中，甚至可以完成與同時參與游戲的其他VR體驗者的實時交互，具有極強的沉浸感。但值得注意的是，VR內(nèi)容中也存在著大量低級、庸俗信息，如日本同人社區(qū)“惰眠ズ”制作VR性愛模擬游戲《性愛女友》、全球最大成人視頻網(wǎng)站Pornhub上線VR頻道等，極易使學(xué)生產(chǎn)生過度依賴，沉迷其中無法自拔，甚至產(chǎn)生虛擬“異化”，忘卻自我，成為“他者”。[8]微軟研究院的研究員表示，由于VR技術(shù)正在不斷讓虛擬現(xiàn)實變得更真實，能夠讓用戶產(chǎn)生更強的沉浸式體驗，未來可能不再需要毒品等致幻藥物來讓人獲得快感。

五、VR與教育領(lǐng)域融合發(fā)展的構(gòu)想與建議

1.打通渠道，降低成本

政府有關(guān)部門應(yīng)更加重視VR行業(yè)發(fā)展，提高對VR的認識，通過制定具體政策進一步打通自上而下的渠道，進一步降低硬件設(shè)備與內(nèi)容制作的成本，使VR真正成為人人都能使用的普及型功能進入各個學(xué)校。

2.轉(zhuǎn)變觀念，借力發(fā)展

學(xué)校和教師應(yīng)積極轉(zhuǎn)變思維，緊跟VR相關(guān)技術(shù)，尤其是“VR+教育”的發(fā)展步伐，主動學(xué)習(xí)VR教育內(nèi)容制作方法，結(jié)合自身教學(xué)實際制作與身邊學(xué)生群體相契合的優(yōu)質(zhì)VR教學(xué)課件及資源，借助VR優(yōu)勢進一步發(fā)展、完善、豐富傳統(tǒng)教育課堂。

3.找準“痛點”，優(yōu)化內(nèi)容

找準“VR+教育”的“痛點”，如“VR教育+直播”、“VR教育+實時交互”、“VR教育+高危實驗操作”、“VR教育+世界名校行”、“VR+思政課”等，通過方式方法的創(chuàng)新和課程內(nèi)容的豐富促進VR教育事業(yè)的綜合發(fā)展。

4.培養(yǎng)人才，壯大市場

學(xué)?？砷_設(shè)相關(guān)專業(yè)課程，培養(yǎng)專業(yè)人才，鼓勵畢業(yè)生以VR及相關(guān)產(chǎn)業(yè)作為就業(yè)或創(chuàng)業(yè)目標(biāo)，進一步壯大市場。同時也可通過加強與VR教育公司的合作，開設(shè)教師培訓(xùn)課程，從教師層面入手，普及VR教育。

5.適時引導(dǎo)，避免歧途

考慮VR的自身特點，學(xué)校、教師及家長應(yīng)注意觀察學(xué)生使用VR設(shè)備的頻率、時長和方式，對明顯超過合理時間、超越合理方式及已有沉溺跡象的學(xué)生及時干預(yù)，適時引導(dǎo)，避免出現(xiàn)“沉迷”、“異化”等問題。

每個新技術(shù)發(fā)展的同時都會是一把雙刃劍，VR也不例外，如何利用好VR技術(shù)的優(yōu)勢，尋找到“VR+教育”的廣闊藍海，同時避免伴隨VR技術(shù)而出現(xiàn)的諸多問題與弊端，將是當(dāng)下及未來相關(guān)研究人員及教育從業(yè)者需要認真、重點思考的問題。

參考文獻：

[1]中國電子技術(shù)標(biāo)準化研究院.虛擬現(xiàn)實產(chǎn)業(yè)發(fā)展白皮書[DB/OL]. http：//www.cesi.cn/201612/1698.html.

[2]劉園.VR技術(shù)在教育領(lǐng)域的研究與應(yīng)用[J].電腦知識與技術(shù)，2016（16）：207-208.

[3]虛擬現(xiàn)實應(yīng)用于教育的哪些領(lǐng)域？[J].中國教育網(wǎng)絡(luò)，2016（6）：26-28.

[4]VR教育板塊一覽[J].中小學(xué)信息技術(shù)教育，2016（11）：24-25.

[5]趙向前.實踐與創(chuàng)新——虛擬技術(shù)在開放教育中的應(yīng)用[J].中國市場，2016（19）：67，81.

[6]劉德建，劉曉琳，張琰，陸奧帆，黃榮懷.虛擬現(xiàn)實技術(shù)教育應(yīng)用的潛力、進展與挑戰(zhàn)[J].開放教育研究，2016（4）：25-31.

[7]李斌，陸嘉琪.中國VR/AR教育產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀述評及未來趨勢預(yù)測[DB/OL].http：//www.vrjc.com/VRyanjiu/VRbaogao/373.html.

[8]渠慎寧，楊丹輝.在起跑線上爭奪先發(fā)優(yōu)勢[N].人民日報，2016-11-30022.

（編輯：魯利瑞）