虛擬現實技術在教育領域的發展與困境

孫毅超 王藝璇 朱紹瑞 許渭浚

摘 要：自從虛擬現實逐漸被大眾知曉后，人們對其與教育行業結合的嘗試就從未間斷過。目前媒體都將虛擬現實教育作為一個獨立的具有廣闊前景的市場進行介紹與分析，但事實上虛擬現實教育目前面臨的內在問題卻不如表面上看到的那么光鮮，背后潛藏著種種問題。

關鍵詞：虛擬現實技術；虛擬現實教育；實踐模擬

中圖分類號：G640 文獻標志碼：A 文章編號：2096-000X（2017）04-0193-02

Abstract： Virtual Reality（VR）and its application in education had been discussed for a long time， and there has been continuous combination of it with education. The potential of virtual reality in the education field was regarded as a very important and independent market by the media， but meanwhile， we shall be aware of the difficulty in these application.

Keywords： virtual reality； virtual reality in education field； practice simulation

虛擬現實（VR）技術利用雙眼視差原理：人的大腦在融合雙眼所見的細微視差后得到立體的影像，使用戶產生身臨其境的技術。2016年第一季度，Sony，Oculus和HTCVive三巨頭分別推出自己的VR消費級產品，這標志著虛擬現實技術開啟元年，也昭示著這項新興技術開始向教育領域拓進。

一、教育領域前景預測

虛擬現實技術不僅在娛樂領域掀起了一次浪潮，它的身影也開始出現了制造業、服務業和教育業。高盛在2016年2月發布的《VR與AR：解讀下一個通用計算平臺》報告指出，VR有潛力成為教育領域的標準工具，將變革學生在基礎教育和高等教育階段的受教方式，預計2020年該市場規模將達到3億美元，而2025年將達到7億美元。但在火熱的市場預測背后，VR教育正面臨著不少的難題。

二、虛擬現實技術在教育領域的獨特發展優勢

（一）為教育工作者提供代入式教學工具

當虛擬現實技術被應用于教育領域時，它能夠體現出諸多的獨特優勢。首先，在現代教育中采用虛擬現實技術，能夠為教育工作者提供全新的工具，他們利用VR技術將輕松代入更多學生進入學習思考，更高效的讓學生進入學習狀態。虛擬現實的目標是在特定活動中激發、鼓勵學生，與此同時，還能夠讓學生體驗動手參與的學習樂趣。不過讓虛擬現實在教學中更具吸引力的是，它能夠在毫無風險的情況下，讓學習者參與實踐和進行模仿。這可以被用于難以進行現場實驗的、傳統的教學環境中，如相隔萬里的某個工程實踐項目模擬，師生可以打破時空限制投入到臨場感的教學中去。再如傳授學生關于安全程序和有危險性的實驗練習，VR技術不會真正置師生于危險環境，這就提供了安全的講解條件和訓練環境。不過與其它的新技術一樣，虛擬現實在教育中的應用也會引發關于實用性和接受性的顧慮。

（二）為不同專業背景的求知者提供交互式學習平臺

在虛擬現實技術教育中，虛擬現實提供了一種特殊的感覺，能夠幫助說服學生學習更多的知識。在工程建設實驗室，VR被用于提高學生的實踐知識，并改進他們獨立解決問題的能力。虛擬現實技術可以幫助學生把他們的理論知識應用到實際工程問題中。3DSMAX、SKETCHUP軟件能夠讓學生自由創建3D模型，并將它們應用于虛擬環境進行方案測試。這將降低構建實際模型的成本，鼓勵學生解放他們的創造力，評估他們解決方案的能力。

在化學工程學中，虛擬現實被用于創建虛擬化學工廠，讓學生學習技術以及掌握技術的效用。此項目的主要目標是制造虛擬實驗室事故，向用戶展示不遵守安全規程所帶來的后果。虛擬現實在這一領域的應用，可以在實訓之前加入虛擬實驗環節，這將減少教學過程中對危險化學品的使用，并減少學生犯下的錯誤，提高練習效率。

在醫學外科教學中使用虛擬現實技術，能夠幫助外科醫生在實際開展手術前掌握他們的能力水平。醫學教育已展示出使用3D計算機應用的巨大興趣，特別是在人體解剖學領域。根據對使用3D模型改進人體解刨學學習流程的研究表明，使用此類的技術能夠對學生產生積極影響。

職業教育受到社會廣泛關注，特別是“加快職業教育發展、推進現代職教體系建立”等國家政策的引導，對培訓市場產生了一定影響。據2014年搜狐教育年度消費調查顯示，有近一半的被調查者接受了職業培訓，顯示職業培訓市場在擴大。虛擬現實技術以其可操作性強的優勢，在職業教育方面存在巨大挖掘潛力。

在線教育市場伴隨互聯網滲透率的逐步提高，目前正在中國進入高速發展時期。如果能夠注入虛擬現實因素，這種學習方式無疑更貼近線下臨場授課，知識接受度將會大幅提高。特別對于全球名校公開課來說，除了借助互聯網技術以外，再能結合VR技術帶領學生進入到國際頂尖大學的課堂和實驗室進行身臨其境的學習，將會產生更強吸引力。

三、虛擬現實技術在教育領域面臨的困境

（一）硬件配置問題

硬件技術需要加快提升及完善。硬件技術不夠成熟是虛擬現實行業的通病。有業內專家指出，受硬件局限性影響，虛擬現實軟件開發花費巨大且效果有限，相關的算法和理論尚不成熟。在新型傳感機理、集合與物理建模方法、高速圖形圖像處理、人工智能等領域，都有很多問題亟待解決，三維建模技術也需進一步完善。在感知方面，有關視覺合成方面的研究較多，對聽覺、觸覺關注較少，真實性、實時性不足，基于嗅覺、味覺的設備還沒有實現批量化生產，要完成普及至少還需五到十年。

價格與功能的悖論。虛擬現實產品的價格與功能方面也存在悖論，價格與功能形成了蹺蹺板的關聯性；功能越豐富，價格越高，買的人就越少；價格低廉，則功能簡化，使用體驗較差。所以虛擬現實技術如果想要可持續的向前發展，以最低成本提供最好用戶體驗才是產品迭代的核心和必經途徑。

（二）教學內容問題

虛擬現實教育與游戲（或者泛娛樂）不同，虛擬現實泛娛樂更講究用戶體驗，對產品細節，交互方式甚至外形要求更為嚴苛，而虛擬現實教育更加注重實用性，產品設計、交互方式倒不是最重要的，關鍵還是得看內容，要能滿足教學場景需求。正是因為這樣，虛擬現實教育更偏重內容，隨著VR研發的白熱化，基礎的硬件問題可以日益改善，最終競爭者比拼的還是教學內容，誰能滿足更多元的教學需求，誰能提供更高質量的教學產品，誰無疑將獲得更高的市場占有率。

目前虛擬現實的教學資源基本屬于空白。一般來說，做一款虛擬現實教育內容需要做大量的渲染工作以達到沉浸效果，制作所耗費的時間和精力是傳統內容制作的數十倍。加上虛擬現實內容制作還處于早期階段，制作團隊自身也在摸索制作的基本要素和技巧，制作一套教學內容花費的時間和費用都比一般的內容高出數倍。另外，現在行業仍處于早期種子用戶培養階段，用戶基數少導致內容團隊無法取得盈利。基于以上兩個原因，真正做虛擬現實教育內容并且被大家認可的團隊少之又少。

如果想在高等教育領域進行深度內容開發，這需要大量的具有高度專業知識背景的高?？蒲腥藛T組成制作團隊，在掌握虛擬現實交互的基礎上，緊密結合學科建設要求，深度交叉融合新技術與傳統教學內容，投入大量的時間、精力對VR教學內容進行量身打造，最后在將VR教學成品投入到日常教學中去，并且及時跟蹤反饋教學過程中出現的各種問題與不足，敏銳觀察學生使用效果，及時更新優化教學內容，開發教學科目與類別，這將是一個需要投入巨大人力物力的長期過程。

虛擬現實教育不是單純的虛擬現實+教育，后期還要更多的注重用戶場景、教學質量、用戶體驗、等一系列問題，這屬于VR生態系統的整體構建。隨著這項技術的逐步成熟，將對社會產生日益深遠的影響，同時它也會是一把雙刃劍，讓我們拭目以待。

參考文獻

[1]李建榮，孔素真.虛擬現實技術在教育中的應用研究[J].實驗室科學，2014，6.

[2]常洋.虛擬現實技術在建筑行業中的應用研究[D]，鄭州：鄭州大學，2010，4.

[3]侯湘.虛擬現實技術中的三維建模方法研究[D]，重慶：重慶大學，2006，5.