關于VR技術與教育融合發展的思考

蘇小慧　于子淼　陳玥

摘 要：2016年被稱為虛擬現實（VR）爆發元年，眾多行業巨頭紛紛加入VR產品的研發與市場布局，VR在游戲娛樂、航空航天、房產開發、工業仿真、教育教學等領域都有了全面的發展與應用。文章結合VR發展歷史，對VR在國內外教育領域的應用現狀進行系統概括梳理，參考自身工作與實踐經驗，總結出VR與教育領域融合發展所面臨的困難與挑戰，并在此基礎上提出具體應對構想與建議，擬為VR從業者及教育相關人士提供必要參考。

關鍵詞：VR 虛擬現實；教育；融合發展；工作建議

中圖分類號：G521 文獻標志碼：A 文章編號：1673-8454（2017）14-0085-03

一、VR發展歷史

虛擬現實技術（Virtual Reality，簡稱VR）是一種計算機仿真系統，它利用計算機生成一種模擬環境，是一種多源信息融合的交互式三維動態視景和實體行為系統仿真，并使用戶沉浸到該環境中。基于VR技術的3I屬性（沉浸感Immersion、交互性Interaction和想象性Imagination），VR技術也被稱為“沉浸式多媒體”。

縱觀VR技術發展史，大體上可以分為四個階段。20世紀60年代以前，小說家Stanley G.Weinbaum和電影攝影師Morton Heiling分別提出虛擬現實的構想、發明仿真模擬器，這蘊涵VR思想的有聲形動態的模擬被認為是VR發展的第一階段。進入60年代，第一套可應用的虛擬現實設備出現，但由于技術有限、設備龐大，VR仍處于原型機階段，也是整個VR技術的萌芽階段。隨著計算機技術的發展，VR的體驗感大幅提升，VR概念與理論也在此期間初步形成，80年代末一些游戲公司開始將VR推入商業化熱潮，成為VR技術的積累期。21世紀以后，VR理論進一步完善，加之互聯網的普及、3D建模等技術的發展，VR開始逐步商業化、平民化。目前，VR行業實際上仍處于起步階段，但是未來的發展前景不可限量，預計2020年國內市場規模預計將超過550億元，市場潛力巨大。伴隨著VR設備的普及，VR技術也將在更多領域得以運用，教育領域自然是其中一個重要分支。[1]

二、VR在國內外教育領域的應用

1.VR在國外教育領域的應用

美國基礎教育已經開始全面推行VR/AR虛擬現實教育計劃，只需要一臺智能手機，就可以實現沉浸式教育，如美國zSpace公司由一臺單獨電腦和VR顯示器組成，并配備有觸控筆，幫助學生操縱虛擬3D物體，加強學習體驗。

部分國外院校也已開始使用VR技術，如位于加州圣何塞的科格斯韋爾大學已經正式開辦VR和AR專業，該學校也成為全球首家創辦VR和AR行業人才認證的高校；位于美國佐治亞洲的Savannah藝術設計院校利用VR技術吸引生源，推廣校園文化。[2]

三星在美國做過一個關于VR教育的調查研究，有85%的教師認可VR教育，認為虛擬現實技術在教學方面有著巨大潛力，能夠有效提高學生學習效果。

2.VR在國內教育領域的應用

國內目前已經形成了各大院校、高科技公司聯合研究開發制作、產學研相結合的局面。主要體現在以下幾個方面：

（1）VR+高等教育。清華大學、北京航空航天大學等高等學府已在校內建立虛擬現實技術實驗室，主要從事VR的科學研究和技術開發；北京航空航天大學成立虛擬現實新技術國家重點實驗室；西南交通大學成立虛擬現實與多媒體技術實驗室；中國人民大學動用時下最流行的VR技術，讓新生們通過登錄網頁和手機客戶端提前逛人大。[3]

（2）VR+素質教育。被應用在常識普及、模擬地震、火災等諸多方面，同時配合教學大綱，提供科學、歷史、地理、生物等基礎課程的理解學習。如北京中關村第二小學于16年4月開展了別開生面的VR沉浸式教學系統公開課，學生可通過VR眼鏡學習太陽系相關知識。

（3）VR+企校合作。藝術、工業、技能等方面的VR課程，包括虛擬沙盤、機械操作、模擬駕駛、危險實驗等，與教學內容相結合進行課程訂制，如華漁公司和一些汽配、高鐵駕駛等職專院校合作，為他們定制VR培訓課程，把現在市面上的零件做成3D模型，讓學生在VR中進行模擬操作。[4]

三、VR與教育領域融合發展的特點及優勢

1.打破時空限制，彌補傳統不足

傳統教學中，因教學場地、教學設備等方面的原因，導致一些教學活動無法進行。利用VR教學，可彌補這些方面的不足，學生足不出戶可以體驗各種教學實驗及場景教學，達到良好的學習效果。

2.激發學習熱情，增強學習體驗

VR 教學不僅可以應用化學、生物、歷史、英語等多種學科中的場景教學，一些在真實世界中很難用肉眼觀察的現象也可以通過虛擬環境呈現，激發學生的學習熱情及參與度，增強學習體驗及想象力。

3.共享優質資源，拓寬學習路徑

VR的教育時代，頂尖學校、師資、課程將不再是部分學生人群的獨享專利，只要擁有VR設備，所有學生都能身臨其境享受到優質教育教學資源，而不再受地區和學校限制。[5][6]

四、VR與教育領域融合發展所面臨的困難與挑戰

1.硬件設備昂貴，內容制作壁壘高、周期長，與教育現狀存在脫節

市面上銷售的VR設備普遍較為昂貴，學校如果要全面實現VR改造，勢必會增加教育成本。同時，VR教育興起和后續發展都離不開優質的VR教育內容，而VR教育內容制作存在成本高、儲備少、周期長等問題，成本高和周期長使得內容制作公司望而卻步，儲備少使學校、教師和學生不能實現優中選優，只能被動接受，而且VR內容課程后如果沒有后續VR教學內容跟進，只能繼續接受傳統教育內容，遠達不到預想的目標。而且，傳統教學內容技術壁壘低，教師群體經過短時間學習即可獨自制作，而VR內容制作困難，專業技術要求高，往往需要經過系統培訓才能完成全套內容的制作。對大多數教師群體來說，技術成本和時間成本都太高，不符合當前教學實際，VR教育與目前整體的教育現狀存在脫節現象。

2.政府有關部門認知程度有限，學校及教師接受程度有待提高

一方面，教育、財政等相關政府主管部門對VR教育的認知程度直接影響著VR教育的普及和發展，目前部分政府主管部門對VR教育的認知程度很大部分還停留在娛樂、游戲階段，缺乏更有深度和更具前瞻性的認知。[7]另一方面，由于日常教學任務本就較為繁瑣復雜，且要面臨考試及升學壓力，多數學校及教師對VR教育的認知程度有待提高。VR技術并不能很好地幫助他們快速有效提高學生成績，難免淪為傳統教學的輔助，成為學生傳統課堂緊張學習之余的放松工具和幫助理解抽象教學知識點的“多媒體”工具。如何跳出VR教育的此種局限，讓VR更全面服務和應用在教學及考試的各個環節，是目前面臨的主要問題。

3.在教育領域的應用尚處摸索期，如何挖掘精準結合點成當務之急

與傳統教育、傳統課堂相比，VR 教育雖在沉浸性、科技性、體驗性上存在較大優勢，更容易使學生加深印象，保持持續記憶。但是也存在體驗形式較為單一、體驗方式較為固定、互動效果較為薄弱的不足。總體來說，VR在教育領域的應用尚處摸索期，應用和前景尚不十分明朗。如果單純為了追逐VR教育的沉浸式體驗而忽略上述不足，未免有因小失大、舍本逐末之嫌，且容易讓VR教育最終變成華而不實的擺設。如何在VR教育的優勢上尋找到其與傳統教育更加精準的結合點，如何更好實現兩者的良好互補與促進，目前仍未得到解決。

4.虛擬現實具有強烈沉浸感與帶入感，且內容魚龍混雜，易引發學生群體沉迷、異化等“網絡疾病”

VR技術會將使用者帶入完全虛擬的環境中，該環境或通過實地拍攝，或通過三維建模生成。使用者只需佩戴VR頭盔或眼鏡，借助必要的定位設備與感應設備，即可在虛擬環境中完成包括走路、跳躍、射擊、拳擊等在內的幾乎任何動作，在一些制作精良的游戲中，甚至可以完成與同時參與游戲的其他VR體驗者的實時交互，具有極強的沉浸感。但值得注意的是，VR內容中也存在著大量低級、庸俗信息，如日本同人社區“惰眠ズ”制作VR性愛模擬游戲《性愛女友》、全球最大成人視頻網站Pornhub上線VR頻道等，極易使學生產生過度依賴，沉迷其中無法自拔，甚至產生虛擬“異化”，忘卻自我，成為“他者”。[8]微軟研究院的研究員表示，由于VR技術正在不斷讓虛擬現實變得更真實，能夠讓用戶產生更強的沉浸式體驗，未來可能不再需要毒品等致幻藥物來讓人獲得快感。

五、VR與教育領域融合發展的構想與建議

1.打通渠道，降低成本

政府有關部門應更加重視VR行業發展，提高對VR的認識，通過制定具體政策進一步打通自上而下的渠道，進一步降低硬件設備與內容制作的成本，使VR真正成為人人都能使用的普及型功能進入各個學校。

2.轉變觀念，借力發展

學校和教師應積極轉變思維，緊跟VR相關技術，尤其是“VR+教育”的發展步伐，主動學習VR教育內容制作方法，結合自身教學實際制作與身邊學生群體相契合的優質VR教學課件及資源，借助VR優勢進一步發展、完善、豐富傳統教育課堂。

3.找準“痛點”，優化內容

找準“VR+教育”的“痛點”，如“VR教育+直播”、“VR教育+實時交互”、“VR教育+高危實驗操作”、“VR教育+世界名校行”、“VR+思政課”等，通過方式方法的創新和課程內容的豐富促進VR教育事業的綜合發展。

4.培養人才，壯大市場

學校可開設相關專業課程，培養專業人才，鼓勵畢業生以VR及相關產業作為就業或創業目標，進一步壯大市場。同時也可通過加強與VR教育公司的合作，開設教師培訓課程，從教師層面入手，普及VR教育。

5.適時引導，避免歧途

考慮VR的自身特點，學校、教師及家長應注意觀察學生使用VR設備的頻率、時長和方式，對明顯超過合理時間、超越合理方式及已有沉溺跡象的學生及時干預，適時引導，避免出現“沉迷”、“異化”等問題。

每個新技術發展的同時都會是一把雙刃劍，VR也不例外，如何利用好VR技術的優勢，尋找到“VR+教育”的廣闊藍海，同時避免伴隨VR技術而出現的諸多問題與弊端，將是當下及未來相關研究人員及教育從業者需要認真、重點思考的問題。

參考文獻：

[1]中國電子技術標準化研究院.虛擬現實產業發展白皮書[DB/OL]. http：//www.cesi.cn/201612/1698.html.

[2]劉園.VR技術在教育領域的研究與應用[J].電腦知識與技術，2016（16）：207-208.

[3]虛擬現實應用于教育的哪些領域？[J].中國教育網絡，2016（6）：26-28.

[4]VR教育板塊一覽[J].中小學信息技術教育，2016（11）：24-25.

[5]趙向前.實踐與創新——虛擬技術在開放教育中的應用[J].中國市場，2016（19）：67，81.

[6]劉德建，劉曉琳，張琰，陸奧帆，黃榮懷.虛擬現實技術教育應用的潛力、進展與挑戰[J].開放教育研究，2016（4）：25-31.

[7]李斌，陸嘉琪.中國VR/AR教育產業現狀述評及未來趨勢預測[DB/OL].http：//www.vrjc.com/VRyanjiu/VRbaogao/373.html.

[8]渠慎寧，楊丹輝.在起跑線上爭奪先發優勢[N].人民日報，2016-11-30022.

（編輯：魯利瑞）