虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在教育中應(yīng)用的優(yōu)勢與挑戰(zhàn)

范安琪 袁玖根

摘 要：如今科技發(fā)展的越來越迅速，教育隨著科技的發(fā)展也不斷有新的教學(xué)媒體的出現(xiàn)。在多媒體技術(shù)后，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)（Virtual Reality）的出現(xiàn)無疑將對教學(xué)產(chǎn)生一定的影響。文章主要探討虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在教育教學(xué)中應(yīng)用的優(yōu)勢與挑戰(zhàn)。

關(guān)鍵詞：虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù);教育應(yīng)用;優(yōu)勢與挑戰(zhàn)

虛擬現(xiàn)實(shí)是以計算機(jī)技術(shù)為核心，結(jié)合相關(guān)科學(xué)技術(shù)，生成與一定范圍真實(shí)環(huán)境在視、聽、觸感等方面高度近似的數(shù)字化環(huán)境，用戶借助必要的裝備與數(shù)字化環(huán)境中的對象進(jìn)行交互作用、相互影響，可以產(chǎn)生親臨對應(yīng)真實(shí)環(huán)境的感受和體驗。

一、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在教育中應(yīng)用的現(xiàn)狀

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在20世紀(jì)80年代就開始應(yīng)用于教育了，當(dāng)時人們還對這方面的研究給予較少的關(guān)注度。而現(xiàn)在世界上許多發(fā)達(dá)國家都設(shè)立了相關(guān)項目，如澳大利亞和新西蘭于2009年合作成立的虛擬世界工作組和美國林登實(shí)驗室的Second Life項目等。我國也有很多研究學(xué)者在探索該技術(shù)運(yùn)用于教學(xué)中的應(yīng)用成果。

二、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在教育應(yīng)用中的優(yōu)勢

（一）更好地幫助學(xué)生學(xué)習(xí)知識與技能

運(yùn)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)可以在仿真的模擬環(huán)境中對知識和技能進(jìn)行不斷地鞏固和重復(fù)學(xué)習(xí)訓(xùn)練，學(xué)習(xí)者將處于一個安全的環(huán)境中練習(xí)觀察到的行為和機(jī)會，以促進(jìn)學(xué)習(xí)者在高效率的環(huán)境下達(dá)到預(yù)期的教學(xué)目標(biāo)。采用情景記憶（Episodic Memory），這種包含有關(guān)生活經(jīng)歷的信息，如特別引人注目的教學(xué)活動。通常很難記住課堂上討論過的學(xué)習(xí)內(nèi)容，但是很容易記住教室的樣子、老師的桌子的位置。在虛擬技術(shù)課堂上通過現(xiàn)代教育技術(shù)，創(chuàng)設(shè)生動、逼真的教學(xué)情境，使用虛擬現(xiàn)實(shí)頭戴式顯示設(shè)備、手柄或傳感手套等交互設(shè)備從視覺、聽覺和觸覺這三方面使學(xué)生如臨其境。情境記憶為學(xué)習(xí)者提供一種模式，使他們能夠在此基礎(chǔ)上掌握知識，發(fā)展能力，形成感情并生成意義。

（二）個性化的學(xué)習(xí)環(huán)境提升學(xué)生學(xué)習(xí)興趣

個性化學(xué)習(xí)環(huán)境的設(shè)計通過虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)可以促進(jìn)學(xué)生心流（Flow）的產(chǎn)生，心流是一種精神狀態(tài)的運(yùn)作，在這種狀態(tài)下，一個人完全沉浸在他所做的事情中，全神貫注。它包含了在活動過程中的精神投入和持續(xù)的參與，是介于無聊和焦慮之間的理想狀態(tài)。在傳統(tǒng)課堂中很難實(shí)現(xiàn)心流，但是通過虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)卻可以很好地進(jìn)行相關(guān)教學(xué)設(shè)計。

游戲化學(xué)習(xí)就是采用游戲化的方式來學(xué)習(xí)，它是目前比較新穎的教學(xué)理論和教育實(shí)踐。一個人對一個事物感興趣，他就會愿意去嘗試，努力去做從而做得更好。那么把這個事物換成學(xué)習(xí)，當(dāng)學(xué)習(xí)也變得有趣時，相信學(xué)習(xí)者也會學(xué)有所成。同樣對比傳統(tǒng)課堂，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在這方面又有很強(qiáng)的優(yōu)勢，可以將教學(xué)內(nèi)容與虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)進(jìn)行融合，主要挑戰(zhàn)是如何讓游戲機(jī)制支持學(xué)習(xí)，避免將游戲作為偶爾的學(xué)習(xí)獎勵。

（三）虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)帶來學(xué)習(xí)沉浸感

Michael Bodekaer，一位連續(xù)創(chuàng)業(yè)者，他在TED的演講This Virtual Lab Will Revolutionize Science Class中提到學(xué)生參與進(jìn)課堂是十分重要的，他們做了一個這樣的案例，請游戲設(shè)計師在虛擬實(shí)驗室中設(shè)計了一個神秘的犯罪現(xiàn)場謀殺案，在破解謀殺案的過程中要運(yùn)用到一些核心的科學(xué)知識技能，這一產(chǎn)品在300名學(xué)生中實(shí)驗教學(xué)時非常受同學(xué)們的歡迎。事實(shí)證明，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)帶來的沉浸感能夠很好地抓住學(xué)生的注意力，對學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)是很有促進(jìn)作用的。

（四）為遠(yuǎn)程教育提供有力技術(shù)支持

2019年4月9日，在北京召開的中國慕課大會就運(yùn)用了虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)向大家展示了獨(dú)特的遠(yuǎn)程教育。南京航空航天大學(xué)田威教授帶領(lǐng)他的學(xué)生與貴州理工學(xué)院、西北工業(yè)大學(xué)的師生實(shí)時連線，在大會現(xiàn)場共同進(jìn)行了一場跨越四千公里的“異地協(xié)同虛擬裝配實(shí)驗”，使用的技術(shù)裝備是虛擬現(xiàn)實(shí)引擎IdeaVR和5G技術(shù)。

三、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在教育應(yīng)用中將面臨的挑戰(zhàn)

首先，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)存在自身的原因，部分用戶使用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)設(shè)備時有時會有暈眩感，因為頭戴式顯示設(shè)備體積偏大，重量也不輕，對于使用者來說還是不太能長時間承受。所以降低設(shè)備成本與設(shè)備便攜化也是目前虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)需要面對的問題。

其次，體現(xiàn)在虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)對學(xué)習(xí)環(huán)境的高要求，雖然虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)目前可以和很多學(xué)科的教學(xué)內(nèi)容很好地結(jié)合，但只有明確了教學(xué)對象和適用范圍，了解虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)呈現(xiàn)環(huán)境的要求和建構(gòu)原則，才能將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)更充分更豐富的呈現(xiàn)出來，使教學(xué)效果達(dá)到最優(yōu)。目前來說對于使用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的學(xué)習(xí)環(huán)境的要求還有點(diǎn)高，不僅需要相對昂貴的教學(xué)用具，有些教學(xué)內(nèi)容還需要寬敞平坦的場地讓結(jié)合了虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的教學(xué)能順利進(jìn)行，比如在進(jìn)行小學(xué)安全教育時，需要虛擬火災(zāi)現(xiàn)場，要足夠的空間來模擬“逃生”。

四、結(jié)語

從現(xiàn)有的研究來看，VR在課堂教育方面有以下幾方面趨勢：將難以表述的內(nèi)容以VR的形式帶入課堂;將現(xiàn)有的多媒體元素帶入VR情境中，VR中嵌入多媒體元素。在教學(xué)內(nèi)容方面，VR可以有基于教學(xué)大綱的VR版系列課程;有按學(xué)科來進(jìn)行分類的VR模型，并且可以在學(xué)校之間進(jìn)行共享;VR的仿真程度更高，與學(xué)習(xí)者的交互更自然?？傊?，目前的相關(guān)研究已經(jīng)深入到探究學(xué)習(xí)者在不同的虛擬現(xiàn)實(shí)學(xué)習(xí)環(huán)境中不同的臨場感和心流體驗，如果能最大程度地降低虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的負(fù)面影響，就能更好的運(yùn)用于教育教學(xué)，這也是教育技術(shù)發(fā)展的必然趨勢。

參考文獻(xiàn)

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