虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在教育中的應(yīng)用文獻(xiàn)綜述

司福蕊

摘要：虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)通過(guò)創(chuàng)設(shè)虛擬情境和體驗(yàn)虛擬世界，克服抽象理科知識(shí)的教學(xué)難題，在教學(xué)過(guò)程中通過(guò)對(duì)沉浸感的控制提升學(xué)習(xí)效果。本文針對(duì)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在教育中的的應(yīng)用歷史、發(fā)展、應(yīng)用現(xiàn)狀，運(yùn)用文獻(xiàn)調(diào)研法進(jìn)行了簡(jiǎn)要的概述，還對(duì)虛擬現(xiàn)實(shí)未來(lái)在課程中的發(fā)展方向做了進(jìn)一步的展望。

關(guān)鍵詞：虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù);實(shí)驗(yàn)性教學(xué);應(yīng)用前景;挑戰(zhàn)

前言

我們的學(xué)習(xí)主要依賴書(shū)本描繪老師講授，或通過(guò)簡(jiǎn)單的直觀教具等手段去聯(lián)想理解知識(shí)，可往往會(huì)被困擾;數(shù)學(xué)課講解立體幾何、空間向量，我們要把書(shū)上復(fù)雜的平面圖聯(lián)想成立體造型，由于沒(méi)有直觀模型，只能憑借硬想，起初真的是很費(fèi)力;可是當(dāng)老師運(yùn)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)講解這些抽象知識(shí)時(shí)，才真正理解了他們。如果讓虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)走進(jìn)課堂，模擬生成逼真的立體圖形，三維立體環(huán)境等，每個(gè)學(xué)生可以沉浸在其中多角度的感知，有了直觀、徹底、地觀察，則能很容易理解知識(shí)點(diǎn)，還能擁有探索的樂(lè)趣。

那么虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在實(shí)驗(yàn)性學(xué)科中應(yīng)用前景是如何的呢？它是否能夠立足于課堂之中，是否能夠發(fā)展更前沿呢。

一、虛擬現(xiàn)實(shí)教育應(yīng)用文獻(xiàn)特征及其在教育中的應(yīng)用

根據(jù)文獻(xiàn)數(shù)據(jù)得知，從2006到2017年論文數(shù)量逐漸增多，2010 年略有下降，隨后開(kāi)始穩(wěn)步增長(zhǎng)。2012 年間論文數(shù)量由2006年的102篇增長(zhǎng)到2017年的1126篇（截止到2017年11月22日）?？傮w而言，虛擬現(xiàn)實(shí)在教育領(lǐng)域的研究進(jìn)展與“新技術(shù)宣傳曲線”一致，發(fā)展中的技術(shù)的見(jiàn)報(bào)程度隨時(shí)間的發(fā)展遵循一定的模式"。

高寧婧教授認(rèn)為：虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)由于不受環(huán)境、場(chǎng)地、等外在因素的限制，還可以進(jìn)行反復(fù)練習(xí)與操作，有效性、經(jīng)濟(jì)性、安全性都比較高，因此，在教育領(lǐng)域受到十分廣泛的歡迎。與傳統(tǒng)的教育教學(xué)方法相比，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的教育應(yīng)用效果非常明顯。例如在學(xué)習(xí)過(guò)程中，對(duì)抽象、難以理解的知識(shí)，利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，就能創(chuàng)設(shè)虛擬教學(xué)情境，以供學(xué)生直觀地感知，這比傳統(tǒng)教學(xué)方式更容易理解。又如王洋洋教授所研究的：通過(guò)使用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)能夠?yàn)閷W(xué)生提供模擬真實(shí)學(xué)習(xí)環(huán)境的場(chǎng)所，學(xué)生能夠在交互式的學(xué)習(xí)環(huán)境中更加深刻理解所學(xué)知識(shí)，提升自身實(shí)踐能力，增強(qiáng)學(xué)生的體驗(yàn)感和學(xué)習(xí)興趣。或者王美霞老師提到：虛擬現(xiàn)實(shí)提供一個(gè)實(shí)驗(yàn)的機(jī)會(huì)，對(duì)現(xiàn)實(shí)生活中有局限性的情境和對(duì)象進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，有效避免高度危險(xiǎn)性、倫理問(wèn)題等情況?？梢栽谝粋€(gè)安全的環(huán)境中提供實(shí)踐和培訓(xùn)，提升學(xué)生的參與度和學(xué)習(xí)動(dòng)力，支持不同的學(xué)習(xí)風(fēng)格，促進(jìn)內(nèi)容理解和記憶。

二、虛擬現(xiàn)實(shí)在教育中的挑戰(zhàn)

虛擬現(xiàn)實(shí)盡管運(yùn)用在教育中有很多得心應(yīng)手之處，但是也存在很多挑戰(zhàn)和競(jìng)爭(zhēng)。比如劉明教授在對(duì)虛擬現(xiàn)實(shí)在教育中的應(yīng)用于挑戰(zhàn)一問(wèn)中說(shuō)到：沉浸式虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)盡管在教育領(lǐng)域中可以用真實(shí)動(dòng)態(tài)的虛擬影像取代枯燥無(wú)味的文字信息。但是新型教育技術(shù)的應(yīng)用，也是一個(gè)漫長(zhǎng)的教育變革過(guò)程，將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用到課堂教學(xué)中是一項(xiàng)任重道遠(yuǎn)的工程。為了使教學(xué)活動(dòng)能夠高效進(jìn)行，掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)態(tài)，我們也需要開(kāi)發(fā)有效的監(jiān)控和評(píng)估工具。在職業(yè)教育應(yīng)用中，江宏老師也指明了：首先教學(xué)對(duì)象適應(yīng)性不強(qiáng)。虛擬環(huán)境極大干擾教學(xué)對(duì)象的學(xué)習(xí)注意力。由于資金的問(wèn)題，新技術(shù)的融合，形式大于內(nèi)容，對(duì)于虛擬現(xiàn)實(shí)，在教育領(lǐng)域中的應(yīng)用存在蹭熱度的嫌疑。

筆者在查閱相關(guān)文獻(xiàn)后，認(rèn)為虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)也存在很大的機(jī)遇與挑戰(zhàn)。首先，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是一個(gè)很熱門的話題，在教育領(lǐng)域的應(yīng)用也是很常見(jiàn)了，相信很多老師和學(xué)生都體驗(yàn)過(guò)，在實(shí)際教學(xué)中確實(shí)解決了很多問(wèn)題，增添課堂興趣度，調(diào)動(dòng)學(xué)習(xí)熱情。但是，正如上面幾位學(xué)者所述，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用不管是生理還是心理，或者是社會(huì)上，都存在不小的問(wèn)題。例如：引起學(xué)習(xí)者身體不適，頭暈?zāi)垦５劝Y狀，這可比傳統(tǒng)課堂帶來(lái)的問(wèn)題還要嚴(yán)重，畢竟引起了學(xué)習(xí)者腦部的一些反應(yīng);其次資金問(wèn)題，這個(gè)虛擬技術(shù)投入課堂不是一天兩天，需要長(zhǎng)期投入使用，因?yàn)榻虒W(xué)是個(gè)漫長(zhǎng)的過(guò)程，所以不能因?yàn)橐粫r(shí)新鮮就引起浪潮熱，而平白無(wú)故的浪費(fèi)時(shí)間和財(cái)力。

三、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀與展望

以虛實(shí)融合、實(shí)時(shí)交互為主要特征的VR技術(shù)，將以獨(dú)特優(yōu)勢(shì)在教育領(lǐng)域展現(xiàn)其巨大的應(yīng)用潛力。2019年《地平線報(bào)告》再次指出：VR技術(shù)的交互性和虛實(shí)結(jié)合，可以為學(xué)習(xí)者構(gòu)建知識(shí)提供支持。對(duì)VR技術(shù)的內(nèi)涵、展望在教育領(lǐng)域還是有必要做一個(gè)總結(jié)。

孔璽在混合現(xiàn)實(shí)技術(shù)及其教育應(yīng)用現(xiàn)狀與展望中分析到：VR具有模擬性強(qiáng)、顯示質(zhì)量?jī)?yōu)、采用自然方式交互等優(yōu)點(diǎn)，與學(xué)科知識(shí)的深度融合將改變傳統(tǒng)教學(xué)資源的形式，為學(xué)習(xí)者提供真實(shí)感覺(jué)體驗(yàn)，有效改善教學(xué)形態(tài)和學(xué)習(xí)方式。例如：在“3D元素周期表”課程中，3D顯示的元素周期表以懸浮的形式動(dòng)態(tài)呈現(xiàn)，學(xué)習(xí)者可以采用手勢(shì)、語(yǔ)音、體感等自然交互方式與單個(gè)元素進(jìn)行互動(dòng)，幫助學(xué)習(xí)者方便理解和記憶枯燥的化學(xué)元素周期表;在數(shù)學(xué)“三視圖”課程中，學(xué)習(xí)者可以借助VR技術(shù)多角度觀察幾何體形狀特點(diǎn)，借此促進(jìn)知識(shí)理解及提高形象化思維能力。同時(shí)，王剛教授也提出：虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)教育的技術(shù)和產(chǎn)品在市場(chǎng)上處于領(lǐng)先地位，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)教育具有八大優(yōu)勢(shì)：產(chǎn)品優(yōu)勢(shì)，品牌優(yōu)勢(shì)，市場(chǎng)優(yōu)勢(shì)，政策優(yōu)勢(shì)，研發(fā)優(yōu)勢(shì)，團(tuán)隊(duì)優(yōu)勢(shì)，盈利優(yōu)勢(shì)，發(fā)展優(yōu)勢(shì)。

筆者認(rèn)為：虛擬現(xiàn)實(shí)教育技術(shù)的應(yīng)用在國(guó)內(nèi)國(guó)外盡管十分火爆，但是基于高耗能，高耗財(cái)方面來(lái)看，這個(gè)技術(shù)只能是一個(gè)在小范圍內(nèi)可以興起的，在大范圍內(nèi)目前無(wú)法實(shí)現(xiàn)，由于沒(méi)有大量專業(yè)團(tuán)隊(duì)的合作和專業(yè)教師的培訓(xùn)，這仍然是一個(gè)不能“火”起來(lái)的技術(shù)發(fā)展，但是不得不說(shuō)在有一些高端領(lǐng)域應(yīng)用很好，也非常有幫助，比如醫(yī)學(xué)，天文等，筆者更加覺(jué)得虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)在在于醫(yī)學(xué)院等領(lǐng)域。

結(jié)語(yǔ)

我國(guó)的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)研究起步較晚，與美國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家相比有一定差距，要追上甚至趕超他們的步伐，不能靠空洞的口號(hào)，而是需要技術(shù)人員的研發(fā)、國(guó)家的重視、政策的支持。

虛擬技術(shù)也許不再是夢(mèng)，但是既然踏出去了實(shí)現(xiàn)它的第一步，我們就要奮勇向前，頂住壓力，挑戰(zhàn)困難，為教育事業(yè)增添一些新鮮色彩，壯大我國(guó)的教育事業(yè)。

參考文獻(xiàn)

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