基于虛擬現(xiàn)實(shí)（VR）技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程教育的構(gòu)想性與功能實(shí)現(xiàn)研究

安亞君 劉夢(mèng)洋

（遼寧工程技術(shù)大學(xué)，遼寧 阜新 123000）

0 引言

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)簡(jiǎn)稱VR技術(shù)，具有構(gòu)想性，基于VR技術(shù)本身的多感知性與多維空間性，使用者可以根據(jù)所處虛擬環(huán)境進(jìn)行充分的構(gòu)建想象，因?yàn)閂R技術(shù)提供了超仿真的環(huán)境感官體驗(yàn)，包括眼見之覺、傾聽之覺、觸碰之覺以及聞嗅之覺等，拓展了人體感官的認(rèn)知范圍，也擴(kuò)展了使用者發(fā)揮想象力的空間。

所謂構(gòu)想性，是依托于人體五感之上的心靈所感、創(chuàng)想之覺，打破了物理時(shí)空的束縛與制約，憑借想象的羽翼遨游在自由王國(guó)的天空之上。在VR的世界里，它擁有現(xiàn)實(shí)感的環(huán)境體驗(yàn)，也可以超現(xiàn)實(shí)感的想象體驗(yàn)，并為之尋找可行性路線方法，可見構(gòu)想性與空想，是完全不同的概念。

1 VR技術(shù)的構(gòu)想性特點(diǎn)

用戶沉浸在“真實(shí)的”虛擬環(huán)境中，與虛擬環(huán)境進(jìn)行了各種交互感知，從定性和定量綜合集成的環(huán)境中得到感性和理性的認(rèn)識(shí)，從而可以深化概念、萌發(fā)新意，產(chǎn)生認(rèn)識(shí)上的飛躍[1]。使用者通過身心的沉浸感知，了解認(rèn)知VR虛擬世界的相關(guān)信息，并與信息進(jìn)行整理歸納，選擇性的吸收理解，超脫了現(xiàn)實(shí)世界的束縛與限制。在虛擬世界里、從宏大觀看角度到微觀領(lǐng)域無所不能，從而深化了對(duì)于現(xiàn)實(shí)世界的認(rèn)識(shí)。

例如，VR構(gòu)想性可應(yīng)用于車輛專業(yè)的網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程教學(xué)：學(xué)生對(duì)于汽車相關(guān)知識(shí)的學(xué)習(xí)往往是通過網(wǎng)絡(luò)終端的圖片、動(dòng)畫來實(shí)現(xiàn)的，經(jīng)過大量的遠(yuǎn)程教育實(shí)踐，客觀地說，這樣的教與學(xué)的效果反饋不是很好，學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性不高，取得的成績(jī)也不盡理想。通過VR技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程教學(xué)，來進(jìn)行更加切身的學(xué)習(xí)，包括，對(duì)車輛內(nèi)部與外部的飾物設(shè)計(jì)與材質(zhì)搭配的感知與判斷、虛擬駕駛員的駕駛感受與車輛操控體驗(yàn)，以及在城市、鄉(xiāng)間等各種駕駛環(huán)境的綜合數(shù)據(jù)對(duì)比，更加直觀的感知，讓學(xué)生全身心地投入具有專業(yè)性包裹感的學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)中。車輛內(nèi)部的零件裝配學(xué)習(xí)，使用3D掃描、VR還原對(duì)車輛內(nèi)部零部件與相關(guān)設(shè)備進(jìn)行裝配操作，同時(shí)進(jìn)行仿真分析與觀察各部件是否有問題，讓學(xué)生充分體驗(yàn)零件裝配的過程與實(shí)操環(huán)境。在汽車專業(yè)的網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程教學(xué)中應(yīng)用VR技術(shù)，可以極大地提高學(xué)生的興趣，提高其認(rèn)知和實(shí)踐能力，為相關(guān)專業(yè)科目的遠(yuǎn)程教育開辟了道路。

2 網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程授課的VR技術(shù)功能實(shí)現(xiàn)

隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，VR設(shè)備也在不斷地升級(jí)迭代中。例如，對(duì)于肢體動(dòng)作的感知反饋系統(tǒng)、身體觸碰的感知反饋系統(tǒng)、手勢(shì)識(shí)別與判斷的感知反饋系統(tǒng)、語(yǔ)音識(shí)別與跨文化交流感知反饋系統(tǒng)等，都在不斷地豐富VR技術(shù)的功能實(shí)現(xiàn)。

2.1 動(dòng)作捕捉

通過肢體行為的方向感、指示性與操作習(xí)慣，進(jìn)行識(shí)別與動(dòng)態(tài)捕捉。這是進(jìn)行VR授課的基礎(chǔ)，利用動(dòng)作捕捉技術(shù)，真實(shí)的模擬師生在遠(yuǎn)程課堂上的行動(dòng)，營(yíng)造出比網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程授課更真實(shí)的學(xué)習(xí)氛圍。

2.2 觸覺反饋

這里主要是按鈕和震動(dòng)反饋。觸覺反饋多用于人與“物”，特別是人機(jī)之間的交互應(yīng)用，給用戶帶來逼真的碰撞感，實(shí)則為VR計(jì)算與呈現(xiàn)的效果。觸覺反饋運(yùn)用在教學(xué)任務(wù)中，通過網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程端口的設(shè)置權(quán)限，可以模擬課件設(shè)備的真實(shí)觸覺，在需要觀察教學(xué)器具時(shí)會(huì)帶來更加生動(dòng)的體驗(yàn)。

2.3 眼球追蹤

眼球追蹤是根據(jù)人眼睛的生理運(yùn)動(dòng)、虹膜的信息提取與紅外線的折射反饋等技術(shù)手段所創(chuàng)造出的一項(xiàng)人體行為交互技術(shù)。運(yùn)用眼球追蹤技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程課堂可以更方便地讓同學(xué)看清學(xué)習(xí)內(nèi)容，例如寫在虛擬黑板上的字，同學(xué)可以在虛擬空間中改變眼球觀察的位置來看清文字內(nèi)容，距離可以自由操控，無論學(xué)生身處何地都可以體驗(yàn)到更加自由的遠(yuǎn)程學(xué)習(xí)感受。

2.4 手勢(shì)跟蹤

使用手勢(shì)跟蹤作為交互可以分為兩種方式：第一種是使用光學(xué)跟蹤，比如Leap Motion和NimbleVR這樣的深度傳感器；第二種是將傳感器戴在手上的數(shù)據(jù)手套。 光學(xué)跟蹤的優(yōu)勢(shì)在于使用門檻低，場(chǎng)景靈活，用戶不需要在手上穿脫設(shè)備，未來在一體化移動(dòng)VR頭顯上直接集成光學(xué)手部跟蹤用作移動(dòng)場(chǎng)景的交互方式是一件很可行的事情。[2]手勢(shì)跟蹤技術(shù)可便于用戶進(jìn)行各種操作，相當(dāng)于鼠標(biāo)的作用。

2.5 方向追蹤

在VR世界里的基點(diǎn)錨定，由使用者的身體行為與意圖方向所決定，根據(jù)設(shè)置的方向路徑可以使得用戶全方位觀察虛擬景象，這在需要觀賞校外場(chǎng)地資料時(shí)將會(huì)起到很大的作用，學(xué)生可以身臨其境的感受戶外場(chǎng)景，360°全方位的欣賞資料。

2.6 語(yǔ)音交互

語(yǔ)音交互是通過使用者的語(yǔ)音指令與VR環(huán)境之間的信息交流與信息反饋等的人與環(huán)境的溝通處理方式。在遠(yuǎn)程教育中這無疑是教學(xué)內(nèi)容中最重要的一環(huán)，語(yǔ)音交流在VR環(huán)境中被人們認(rèn)為更加具有教育引導(dǎo)功能的實(shí)現(xiàn)。

2.7 感知傳感器

這種傳感器帶來更真實(shí)的嗅覺、觸覺的感官體驗(yàn)，深層次的營(yíng)造仿真環(huán)境，幫助同學(xué)和教師進(jìn)入更真實(shí)的學(xué)習(xí)環(huán)境中。

3 遠(yuǎn)程教育中實(shí)踐（訓(xùn)）類課程痛點(diǎn)問題的解決方案

（1）VR技術(shù)促使教育體系提供一種身臨其境的體驗(yàn)，這種浸入式的體驗(yàn)感可以幫助學(xué)生真正感受到學(xué)習(xí)過程中的樂趣。此外，通過克服語(yǔ)言障礙和迎合視覺型學(xué)習(xí)者的需求，相較于傳統(tǒng)教學(xué)方式而言，這些技術(shù)能夠幫助一些特定的學(xué)生提高學(xué)習(xí)效率。

（2）網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程教育的學(xué)習(xí)效率與學(xué)習(xí)質(zhì)量，之所以被一些人質(zhì)疑，就是因?yàn)樵趯W(xué)習(xí)過程中容易被其他因素干擾。特別是實(shí)踐類課程、實(shí)訓(xùn)類環(huán)節(jié)，需要學(xué)生動(dòng)手操作，而傳統(tǒng)遠(yuǎn)程教育很難實(shí)現(xiàn)。而VR技術(shù)提供了虛擬仿真的實(shí)驗(yàn)室、實(shí)驗(yàn)設(shè)備的可能性，通過VR設(shè)備形成身體感官感知的各種解決方案（例如VR穿戴設(shè)備、觸碰設(shè)備、嗅覺設(shè)備、體感設(shè)備等），最終完成實(shí)踐學(xué)習(xí)任務(wù)，同時(shí)提高學(xué)生的想象力和思維能力，并以一種游戲化、協(xié)同化與仿真化的方式來激發(fā)學(xué)習(xí)興趣。讓網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)端的學(xué)習(xí)者充分調(diào)動(dòng)各項(xiàng)感官體驗(yàn)，全身心的進(jìn)入實(shí)踐課程、實(shí)訓(xùn)課程的學(xué)習(xí)狀態(tài)。

（3）遠(yuǎn)程教育媒介平臺(tái)，目前泛指依托于互聯(lián)網(wǎng)、新媒體等技術(shù)所開設(shè)的教育傳播平臺(tái)，包括網(wǎng)站、App、微信公眾號(hào)以及其他社交性軟件的交互平臺(tái)等。對(duì)于人文學(xué)科來說，遠(yuǎn)程教育媒介平臺(tái)所展開的理論傳播與實(shí)踐教學(xué)方面，尚有很大的進(jìn)步空間。例如：新聞學(xué)科理論方面相對(duì)而言比較系統(tǒng)化，講授的方式也根據(jù)媒介平臺(tái)的不同，有很多不同的教學(xué)形態(tài)，包括視頻、音頻、課件、動(dòng)畫等，深入淺出地把枯燥的理論轉(zhuǎn)化成可感知的多元化表現(xiàn)形式。

（4）某些特殊專業(yè)領(lǐng)域，需要更具實(shí)踐性與構(gòu)想性的遠(yuǎn)程培訓(xùn)，而VR技術(shù)的引入就解決了這方面的需求，它專注于將批判性思維應(yīng)用于現(xiàn)實(shí)世界的實(shí)務(wù)面問題，這有助于學(xué)生理解如何在實(shí)際工作中運(yùn)用相關(guān)知識(shí)與技能，去分析處理比較復(fù)雜的情勢(shì)判斷和實(shí)務(wù)處境，例如遠(yuǎn)程培訓(xùn)相關(guān)情報(bào)人員、警務(wù)人員等的專業(yè)技能。

4 結(jié)語(yǔ)

VR技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程教育相結(jié)合，是面向未來的成人教育、繼續(xù)教育與終身教育體系的發(fā)展方向，也是構(gòu)建學(xué)習(xí)型社會(huì)的重要方向。以互聯(lián)網(wǎng)為平臺(tái)，以VR技術(shù)為紐帶，串聯(lián)各項(xiàng)教育學(xué)科的遠(yuǎn)程化模塊，調(diào)動(dòng)學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)興趣與構(gòu)想性思維訓(xùn)練，挖掘VR設(shè)備的功能實(shí)現(xiàn)方法與更便捷的操作途徑，讓知識(shí)變得更加生動(dòng)鮮活，真正做到人人可學(xué)、處處可學(xué)、時(shí)時(shí)可學(xué)。