VR技術在遠程教育情境化教學中的創新應用

唐文

（江蘇開放大學，江蘇南京 210036）

科學技術的迅猛發展和現代遠程教育模式的改革中，涌現出了一些新的教學模式如：多媒體、仿真、計算機網絡、Virtual Reality（VR）——虛擬現實技術等。虛擬現實技術是用科技手段對真實場景全面仿真的技術，創造出一種和真實世界相似的場景，讓學習者得到身臨其境的體驗和感受，從而使學習場景具有真實性和交互性，在現代遠程教育領域內有著巨大的前景。

1 虛擬現實技術的本體特征

在虛擬現實技術中，將計算機技術作為了基礎和主體，綜合其他附屬性的技術，讓人們可以在觸感、視覺等方面的感受真實效果，以此構建一種數字化虛擬環境，使用者運用一些穿戴裝備，和虛擬環境中的事物相互作用和影響，讓用戶產生一種身臨其境的感受和體驗。虛擬現實技術是一種利用計算機系統來創建和體驗虛擬世界的技術[1]。虛擬現實利用各種科技手段建立逼真的虛擬場景，模擬人在自然環境中的各種感知系統，讓體驗者親身感知虛擬世界，通過虛擬現實三維設備與物體觸碰，實現人與設備的互相交流，讓人仿佛處于現實環境之中，虛擬現實技術的本體特征主要體現在以下幾個方面。

多維感應性。虛擬現實系統中安裝了視覺、聽覺、觸覺、動覺等的傳感器。體驗者在虛擬場景中體驗多個維度的感知，使其有身臨其境的感受、交互操作的體驗，與此同時，各種體感可以直接或間接的給予大腦反饋。

模擬真實性。虛擬現實技術可以依據人聽覺、視覺形成的原理，用計算機模擬出真實景象，體驗者使用穿戴儀器等交互設備，就可以處在虛擬環境中，并成為虛擬世界中的操控者，使其產生身臨其境。

主體互動性。虛擬現實系統中的人機互動是一種和現實世界很接近的互動，體驗者通過語言、動作等行為在虛擬場景中進行主體操作和信息反饋。

情境啟發性。通過虛擬現實技術的應用，可以創設理想的外部情境，體驗者可以結合自身的先前經驗和實際需要，獲取知識并在相應的情境中接受啟發。

2 虛擬現實技術在教育領域的核心優勢

在技術的普及范圍逐漸擴大之下，虛擬技術發展十分快速，在經濟社會各領域得到了廣泛的應用。虛擬現實在教育教學中的應用主要是讓學習者在虛擬環境中進行學習、實驗。學習者既可以用第一人稱的角色進入虛擬場景，也可以用第三人稱的角色進入虛擬場景，通過一些設備的應用與虛擬世界進行操作互動并獲得信息交流。此項技術能夠為學習者創設逼真的學習和實踐環境，使學習者成為虛擬環境的一部分。虛擬現實技術可以有效激發學習者的興趣愛好，提升其學習積極性。虛擬與現實技術在解決一些教學、實踐中的局限具有重要意義，在培訓鍛煉學習者的技能方面具有積極的作用。

2.1 提升學習技能與水平

虛擬學習環境可以加強學習者學習水平，使其掌握專業技能，具有以下三個方面優越性：（1）對空間與場景的真實呈現。（2）虛擬現實學習環境的三維仿真能力使學習者對學科中物體內部結構和空間關系的理解具有促進作用。（3）對特定場景的模擬。對現實生活中沒有或無法親臨體驗的場景進行模擬。讓學習者享受身臨其境的感知，充分調動學習者學習主動性。

2.2 創建個性化學習環境

根據學習者彼此之間的差距，虛擬學習環境進行不同內容與模式的設計。學習者也可依據自己的學習水平和需要，在虛擬環境中建設自己需要的內容。和傳統的計算機教學模式相比，虛擬環境可以為學習者提供更加豐富多彩的內容與學習氛圍，為學習者提供更多可以自主學習與探索的機會，提升學習者自主學習能力。

2.3 促進學習者學習動機

虛擬現實學習環境可以融合游戲化的特征，通過仿真的環境體驗給學習者帶來臨場感，虛擬學習環境給予學習者和學習環境互動交流的機會，讓學習者可以隨時依據自己的學習情況進行反饋，這種模擬交互反饋可以使學習者具有臨場感，大幅度提升學習者學習積極性，提高學習者學習的內在動機。而虛擬現實學習環境本身卻能夠給學習者帶來一種面對面的感受，這種心理感受也會在某些角度調動學習者學習主動性。虛擬在線課堂對傳統教學課堂進行了創新和突破，給予學習者自主探索與交流的機會。

3 虛擬現實技術在遠程教育中的應用維度

隨著終身教育理念的提出，遠程教育作為成人參與繼續教育的主要形式，其應用性與普及型得到了廣泛提升，但是仍然存在一定的局限性，將虛擬現實技術廣泛應用于遠程教育的各個維度，有助于提升遠程教育質量，服務終身教育事業。

3.1 當前遠程教育發展的局限性

中國的寬帶普及率高，網絡學習的泛性與質性明顯提升，不過在實際情況中，還是有一部分學習者缺少一定的自主學習條件。對于學習者而言，其更想要的優良的教育資源，但是傳統遠程教育中，成人學習者普遍存在工學矛盾，除了可以獲取有限的網上教學資源，參與為數不多的面授課程之外，他們往往無法與其他學習者、教師之間進行有效的互動，不能參與到遠程教育的情境中來，因此，學習者享受的教育也并不是真正意義上的遠程教育。受工作與生活的沖擊影響，學習者的學習興趣也提不起來，學習積極性不高。盡管網絡技術在遠程教育中已經運用成熟，但是，現有的遠程教育網絡資源仍然十分缺乏，且模式單一，質量參差不齊，難以實現高質量的應用型人才培養目標。

3.2 虛擬現實技術在遠程教育的應用特色

3.2.1 降低辦學成本，彌補教學缺陷

在傳統教學中，經常會因為經費緊張、實驗設備不完善、實驗場地不夠等因素，而讓本應該進行實踐操作的教學無法順利進行。而進對虛擬現實系統的運用，可以有效解決以上問題，學習者使用虛擬設備操作，在操作中學習者的感受十分清楚，且也容易讓學習者理解。基于此，成人學習者可以在自己家中進行各種實驗實訓，獲得與真實場景相同的操作感知，彌補實訓場地和設備的不足。

3.2.2 打破時空限制，創建虛擬課堂

虛擬現實系統創設一個人性化的學習環境，可以虛擬任何角色，使遠程教育學習者能夠在自然、和諧的環境中學習與交流。在虛擬課堂中，學習者能夠與虛擬教師、虛擬同學互動，深入探索與解決學習問題。參與遠程教育的基本上是工作者，這些人群工作繁忙，受到各種干擾因素較多，自身的精力與學習能力低下，虛擬現實技術能夠將抽象學習模式轉化為簡單角色，讓學習者融入其中，以此來加強學習效果。

3.2.3 抽象變為現實，創設教學情境

隨著虛擬現實技術的開發與應用，教師可以在立體投影屏幕上顯示圖像和交互操作場景，進而激發學習者的參與熱情，課堂氣氛活躍、有利于加強對教學內容的掌握和理解。比如，在幼兒教師專業的教學實訓中，學習者可通過虛擬學校、班級進行實踐教學，從而產生在真實教學環境中的感受。

3.3 虛擬現實技術在情境化教學中的應用

3.3.1 豐富教學活動

虛擬現實系統可以為遠程教育學習者提供教學活動。虛擬現實技術可以將抽象的理論知識具象化，加深學習者對抽象知識的吸收與理解。使用虛擬技術，可以模擬出傳統教學模式中無法描述、表達的場景，為學習者提供形象逼真的學習材料，幫助學習者消化知識重難點。例如，在醫學專業的實踐教學環節中，就能夠經過虛擬現實系統，讓學習者置身于虛擬醫院中，讓學習者進行模擬實驗或操作，以掌握醫學知識，并結合病例個案進行實際診斷與治療，以此培養與加強學習者創新思維，培養學習者創新能力，實現教學最終目標。

3.3.2 培養實操能力

虛擬現實技術可以使學習者能融入虛擬的教學情境中，對學習者的技能訓練非常有利。一方面，可以利用虛擬現實技開展各類技能訓練，包括機械修理、汽車駕駛、外科手術等難以在傳統教學中完成的技能教學。另一方面，可以創建各種虛擬實驗室，進行各種實驗、養殖、培育等技能培訓工作。從這些方面看就可以知道，虛擬現實技術的實踐運用，具備了傳統教育中沒有的優勢，其不但能規避實操訓練中各類潛在的危險，還能促進學習者將先前的經驗性知識轉化為實操能力。

3.3.3 建設虛擬社區

虛擬社區是虛擬現實技術在情境化教學中的最優體現，是社區學習、全民學習、終身學習的基礎。不僅包括簡單的虛擬社區環境創建與瀏覽，還包括功能相對完整的三維可視化社區學習情境，將虛擬現實技術當作全民學習的基本平臺。虛擬環境在提高學習者學習質量、交流臨場感和創建逼真的學習環境，有著很大的作用[4]。同時在現代教育中，虛擬現實技術讓學習媒體與自然互動，以更強的優勢和潛力，在遠程教育情境化教學中發揮關鍵作用。

4 虛擬現實技術再遠程教育中面臨的挑戰

4.1 虛擬學習環境設計問題

虛擬現實學習環境的設計包含程序開發、UI設計、交互設計、教學設計、場景建模等多個領域中，這也表示著虛擬現實環境的建設不但要有足夠的資金支持，時間和人力資源，還需要與計算機、教育學、心理學等方面的專家學者進行深層次合作，這其中有著極大的合作難度，工作量也很驚人。

4.2 虛擬學習環境與傳統課堂的對接難度大

傳統課堂強調以教師為中心，而虛擬現實技術在教育行業則強調將學習者作為中心。在虛擬現實教育教學環境中，教師只起著教學引導與教學輔助的功能，不在直接對知識進行傳授。因此，虛擬現實學習環境的“以學習者為中心”的教學理念與模式，與傳統教學中“以教師為中心”教學模式進行銜接還有需要進行更深入的探索。

5 結語

Virtual Reality技術在遠程教育領域中有著巨大的應用前景，能有效彌補遠程教育過程中師生處于準永久性時空分離的弊端，通過虛擬的方式營造一種臨近真實的教學場景，實現情境化教學的全過程，有助于調動遠程學習者的積極性與主動性，提升學習效率。但是如何從以學習者為中心的視角出發，將虛擬現實技術普及到遠程教育的全過程中，保障各個專業情境化教學的有效性，還需要突破更多技術上和資金上的局限性。