基于VR的教學(xué)系統(tǒng)探究

康婉華 李文波

摘 要：在科技日益發(fā)展的今天，傳統(tǒng)的課堂教學(xué)模式已經(jīng)不能完全滿足學(xué)生獲得知識(shí)的欲望，學(xué)生的學(xué)習(xí)自主能動(dòng)性受到了限制。VR作為教育領(lǐng)域的新興技術(shù)，它通過交互技術(shù)、人機(jī)界面技術(shù)等各種技術(shù)手段讓學(xué)習(xí)者自發(fā)的通過與計(jì)算機(jī)進(jìn)行探究學(xué)習(xí)，或與其他學(xué)習(xí)者進(jìn)行合作互動(dòng)。在這樣一個(gè)虛擬的學(xué)習(xí)系統(tǒng)中，學(xué)習(xí)者可以獲得更加真實(shí)的學(xué)習(xí)體驗(yàn)，并在不斷的學(xué)習(xí)過程中建立一套屬于自己的知識(shí)體系。VR作為教學(xué)媒體，與教師協(xié)同提供更有效的學(xué)習(xí)機(jī)會(huì)，是強(qiáng)化課堂的有力媒介，更需要學(xué)生的主動(dòng)參與。

關(guān)鍵詞：VR;教學(xué);教育系統(tǒng)

基金項(xiàng)目：西南財(cái)經(jīng)大學(xué)天府學(xué)院2017年校級(jí)重點(diǎn)科研項(xiàng)目“基于VR技術(shù)的仿真情景教學(xué)在設(shè)計(jì)專業(yè)課程中的運(yùn)用”（項(xiàng)目編號(hào)：TFC2017ZD05）。

1 概述

20世紀(jì)末，VR（虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)）依托計(jì)算機(jī)的發(fā)展開始慢慢成形，逐漸發(fā)展成為一門嶄新的綜合性信息技術(shù)。21世紀(jì)初，隨著計(jì)算機(jī)軟硬件技術(shù)的發(fā)展，VR開始慢慢進(jìn)入我們的生活，并在各個(gè)領(lǐng)域得到看廣泛的應(yīng)用，例如醫(yī)學(xué)、藝術(shù)、設(shè)計(jì)、地產(chǎn)、軍事、考古、娛樂等諸多領(lǐng)域不斷創(chuàng)新與發(fā)展，為社會(huì)帶來了巨大的經(jīng)濟(jì)效益。隨著網(wǎng)絡(luò)新媒體的快速發(fā)展，人與人面對(duì)面交流的機(jī)會(huì)逐漸減少，更多的是透過互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行溝通。而這種使用計(jì)算機(jī)語言進(jìn)行枯燥、生硬且被動(dòng)的互動(dòng)方式，也為普通用戶難以接受。VR技術(shù)的出現(xiàn)改變了這一現(xiàn)狀，VR所構(gòu)建的三維虛擬環(huán)境在突破時(shí)空限制的基礎(chǔ)上，讓使用者獲得了更加真實(shí)的體驗(yàn)，在人機(jī)交互的操作環(huán)境、三維空間的表現(xiàn)形式以及新鮮度方面，VR都向人們展示了新的方式和可能。所以，VR技術(shù)作為一種以計(jì)算機(jī)技術(shù)為核心的現(xiàn)代高科技技術(shù)，已經(jīng)被社會(huì)廣泛認(rèn)為是本世紀(jì)重要的學(xué)科之一，也是影響人們生活學(xué)習(xí)的重要技術(shù)之一。

2 VR技術(shù)在教育系統(tǒng)中的體現(xiàn)

近年來，VR技術(shù)逐步被運(yùn)用于教育領(lǐng)域中，是教育技術(shù)學(xué)科發(fā)展的一個(gè)飛躍。在我國(guó)的教育事業(yè)中，傳統(tǒng)的教學(xué)方式延續(xù)多年，人們已經(jīng)逐漸意識(shí)到了它的弊病與不足。在近幾年，開始引進(jìn)多媒體教學(xué)方法后，老師們不再被局限于黑板，而是可以借助于計(jì)算機(jī)、投影儀、音像設(shè)備等，通過視覺、聽覺、觸覺等全方位的方式輔助教學(xué)，從而獲得了極佳的效果。以信息技術(shù)為背景的現(xiàn)代教育教學(xué)雖然很大程度上提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，發(fā)揮了學(xué)生的主觀能動(dòng)性，但大多數(shù)多媒體教學(xué)只能按照電腦程序設(shè)計(jì)的既定流程進(jìn)行播放瀏覽。而如今的VR能在視覺、聽覺、知覺等方面較傳統(tǒng)的多媒體教學(xué)，為學(xué)生提供更真實(shí)、更奇妙的學(xué)習(xí)體驗(yàn)。VR技術(shù)能將三維空間概念用軟件清楚的展示出來，使學(xué)習(xí)者自然并直接地與虛擬環(huán)境中的對(duì)象進(jìn)行交互，并通過各種形式參與到事件的發(fā)展變化過程中，從而獲取最大的控制權(quán)和整個(gè)空間的操控自由維度。

基于VR的沉浸式、可交互、多感知、高還原度的虛擬現(xiàn)實(shí)仿真學(xué)習(xí)場(chǎng)景的研究，為了更好的培養(yǎng)學(xué)生的思維方式，筆者提出藝術(shù)設(shè)計(jì)專業(yè)技能課程與VR技術(shù)相結(jié)合的教學(xué)實(shí)驗(yàn)?；谟?jì)算機(jī)軟件操作的核心課程，具有難度系數(shù)高，教學(xué)易陷入枯燥、學(xué)生容易放棄等特點(diǎn)。因此如何借助先進(jìn)的VR技術(shù)改變教與學(xué)兩端的困境，成為迫切需要解決的難點(diǎn)。VR作為一種新型的教學(xué)媒體，其研究?jī)r(jià)值將會(huì)越來越重要。VR教室及教學(xué)系統(tǒng)的構(gòu)建旨在促進(jìn)新的教學(xué)方法改革和教學(xué)手段的更新，根據(jù)學(xué)校發(fā)展、教師發(fā)展、教學(xué)發(fā)展的要求，實(shí)現(xiàn)創(chuàng)建自主學(xué)習(xí)的課堂環(huán)境。基于VR的沉浸式、可交互、多感知、高還原度的虛擬現(xiàn)實(shí)仿真學(xué)習(xí)場(chǎng)景的應(yīng)用及其應(yīng)用效果有較大的研究意義。

第一，這是教學(xué)改革的需要。隨著社會(huì)的快速發(fā)展，教學(xué)的形式慢慢地隨著社會(huì)需要改變著，教學(xué)改革的內(nèi)容之一是要以學(xué)習(xí)者為中心的、自主的、探究式的學(xué)習(xí)模式，這種新型教學(xué)模式已逐步應(yīng)用于教學(xué)中。應(yīng)將VR應(yīng)用于新型教學(xué)中來創(chuàng)建由學(xué)生自主探究的沉浸式、可交互、游戲體驗(yàn)式教學(xué)模式，有助于自主學(xué)習(xí)更好的實(shí)現(xiàn)，對(duì)教學(xué)改革地進(jìn)行起到促進(jìn)作用，提高我校設(shè)計(jì)專業(yè)技能課程教學(xué)水平的要求。

第二，提高教師教學(xué)效果和學(xué)生學(xué)習(xí)體驗(yàn)的需要。相較于傳統(tǒng)的課堂講授方式，學(xué)生對(duì)VR沉浸式交互學(xué)習(xí)模式的學(xué)習(xí)興趣較高，研究VR技術(shù)在自主學(xué)習(xí)中的應(yīng)用，可以避免學(xué)習(xí)環(huán)境中不良因素的影響，有助于增強(qiáng)學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)，提高其學(xué)習(xí)的積極性，也能更好的提高他們對(duì)知識(shí)的渴望度和學(xué)習(xí)中自主能力。

第三，是來自行業(yè)對(duì)教學(xué)創(chuàng)新的需求?？焖侔l(fā)展中的設(shè)計(jì)行業(yè)（如效果圖制作、商業(yè)展示、游戲場(chǎng)景設(shè)計(jì)等）的技術(shù)升級(jí)和技能更新十分迅速。對(duì)從業(yè)者的技術(shù)和技能要求也越來越高?；赩R的教學(xué)模式的創(chuàng)新設(shè)計(jì)可以幫助學(xué)習(xí)者了解和掌握當(dāng)代先進(jìn)技術(shù)，積極自主學(xué)習(xí)，獲得知識(shí)。在學(xué)習(xí)過程中實(shí)時(shí)教師和學(xué)生進(jìn)行交互探究，為學(xué)生提供幫助，提高學(xué)生各方面綜合能力，為社會(huì)培養(yǎng)高創(chuàng)新能力人才具有重要的意義。

在VR的輔助下，可以模仿出更出色和有特色的教室環(huán)境，使學(xué)生不受時(shí)間與空間的限制，完成課堂的教學(xué)目的。VR特有的現(xiàn)實(shí)、沉浸的特點(diǎn)，能夠給學(xué)生帶來逼真、生動(dòng)的學(xué)習(xí)環(huán)境，學(xué)生在這樣的環(huán)境中作為一個(gè)參與者，能夠通過真實(shí)感受來增強(qiáng)記憶點(diǎn)，不僅有利于激發(fā)他們的學(xué)習(xí)興趣，調(diào)動(dòng)積極性，而且更有利于突破教學(xué)中的難點(diǎn)、重點(diǎn)問題，特別是在復(fù)雜技能的傳授方面起著不可替代的作用。計(jì)算機(jī)教學(xué)具有技能性較強(qiáng)的特征，因此將VR技術(shù)運(yùn)用在計(jì)算機(jī)教學(xué)中，無疑是一種改善教學(xué)方式的有效途徑。利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)建立起與學(xué)科相關(guān)的虛擬實(shí)驗(yàn)室來更好的幫助學(xué)生學(xué)習(xí)進(jìn)步，這一過程必須慢慢推進(jìn)。

3 對(duì)VR運(yùn)用到教學(xué)系統(tǒng)的展望

VR教學(xué)系統(tǒng)有著其特有的優(yōu)勢(shì)，在教育領(lǐng)域于未來的發(fā)展過程中有著重要的趨勢(shì)，作為一種教學(xué)探索，實(shí)踐才剛剛開始。VR教學(xué)系統(tǒng)能讓學(xué)生和教師在超越現(xiàn)實(shí)的虛擬環(huán)境中自由移動(dòng)、交互和操作，體驗(yàn)到無法用簡(jiǎn)單的圖文或者視頻構(gòu)造的情景。再加上對(duì)VR教學(xué)軟件的興趣和穿戴設(shè)備的限制讓他們的注意力高度集中，可以說是最有效率的學(xué)習(xí)方式。VR教學(xué)系統(tǒng)提供了更符合人性、更有效率、更多元化的教學(xué)方式，從而使學(xué)習(xí)更簡(jiǎn)單、更快樂、更高效！VR教學(xué)系統(tǒng)結(jié)合游戲化、情景轉(zhuǎn)化等多種手段，能夠有效解決教育難題，激發(fā)學(xué)生興趣。利用VR技術(shù)的沉浸感，能夠?qū)崿F(xiàn)在虛擬場(chǎng)景下給學(xué)生提供“實(shí)操”機(jī)會(huì)，讓學(xué)生在一個(gè)自然逼真的環(huán)境下直接參與、互動(dòng)，更能激起學(xué)習(xí)興趣，也更有利于學(xué)生記憶。VR技術(shù)可以將實(shí)驗(yàn)器材進(jìn)行模擬還原，讓原本昂貴的實(shí)驗(yàn)器材實(shí)現(xiàn)隨手可取，有效降低了實(shí)驗(yàn)成本;在虛擬場(chǎng)景中，學(xué)生不必?fù)?dān)心失誤操作帶來的危險(xiǎn)。同時(shí)，VR教學(xué)打破時(shí)間、空間，實(shí)現(xiàn)教育資源共享，在VR教學(xué)的時(shí)代海量的優(yōu)質(zhì)資源隨意挑選，不再受制于地區(qū)、學(xué)校甚至家庭的貧富條件。通過VR教學(xué)，我們可以自由穿梭于微觀世界與浩瀚宇宙。

就目前情況來看，VR教學(xué)系統(tǒng)開發(fā)的前景是非常廣闊的，相信VR與教育相結(jié)合的教學(xué)模式能在我國(guó)大放光彩，推動(dòng)我國(guó)教育事業(yè)的發(fā)展。

面對(duì)計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，VR受時(shí)間、場(chǎng)地、硬件器械、人力物力等因素的制約，還擁有一定的局限性，需要我們?cè)谝院蟮奶剿髦胁粩嘟鉀Q實(shí)際問題。而且面對(duì)教學(xué)模式的改變，VR面向多平臺(tái)的應(yīng)用和探索也有很多需要跟進(jìn)和不足的地方。我們對(duì)于VR在教學(xué)系統(tǒng)中廣泛應(yīng)用的認(rèn)識(shí)和可能性開發(fā)，還需要在反思性實(shí)踐中慢慢推進(jìn)。

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作者簡(jiǎn)介

康婉華（1990-），女，漢族，四川省成都市人，碩士，西南財(cái)經(jīng)大學(xué)天府學(xué)院專業(yè)教師，研究方向：數(shù)字媒體藝術(shù)理論與實(shí)踐研究。